Cette étude porte sur l’application de différents procédés d’oxydation avancée, POA (plasma d'air humide, électro-Fenton, photo-Fenton et oxydation anodique avec BDD) pour le traitement des colorants de textile. La particularité de ces procédés tient à la génération dans le milieu d’entités très réactives et très oxydantes, les radicaux hydroxyles •OH qui sont capables d’oxyder n’importe quelle molécule organique jusqu’au stade ultime d'oxydation, c'est-à-dire la minéralisation (transformation en CO2 et H2O). Le plasma d'air humide a été appliqué pour l'oxydation d'un colorant azoïque, l'OD 61. Différents catalyseurs (Fe2+, Fe3+ et TiO2) ont été ajoutés dans leurs conditions optimisées afin d'améliorer les performances du système Glidarc. La combinaison des deux catalyseurs: Fe2+ et TiO2 a permis de décolorer 91% de l'OD 61 au bout de 3 heures et d'atteindre un taux d'abattement du COT de l'ordre de 52% après 10 heures de traitement. La méthodologie de la recherche expérimentale a été appliquée dans ce mémoire afin d'étudier l'influence de: l'intensité du courant, la concentration du colorant et le temps d'électrolyse sur la vitesse de disparition de l'OD 61 et afin de déterminer les conditions optimales de sa minéralisation. Dans les conditions optimales obtenues ([colorant] = 0,53.10-3 mol.L-1, I = 250 mA), le procédé électro-Fenton (EF) permet d'atteindre des taux de minéralisation de l'ordre de 98% dans le cas de l'OD 61 et l'AO 7 et de 88% dans le cas de l'indigo carmine. L’identification des produits intermédiaires au cours de l’électrolyse a permis de proposer un mécanisme de minéralisation de l'AO7. Les constantes cinétiques apparentes et absolues ont été déterminées. La dégradation de l'indigo a été étudiée par oxydation anodique avec BDD (OA-BDD) et par procédé photo-Fenton (PF). Cette étude a montré que l'électrolyse de l'indigo suit une cinétique de pseudo premier ordre et que le taux d'abattement du COT était de l'ordre de 97% et 63% respectivement avec OA-BDD et PF. Une étude comparative pour l'oxydation de l'AO 7 a été menée par trois procédés d'oxydation avancée: PF, OA- BDD et EF-Pt et EF-BDD. Cette étude a montré que le procédé photo-Fenton permet d'atteindre des taux d'abattement supérieurs à 90% après seulement 2 heures de traitement. Toutefois, le PF s'est révélé le plus coûteux suite à l'utilisation de la lumière artificielle UV et l'ajout des réactifs. Par ailleurs, le traitement d'un effluent réel issu de l'industrie de textile par le procédé électro-Fenton avec une anode de platine a permis la minéralisation presque totale du rejet initial (94% du COT initial ont été éliminés) / This study concerns the application of various advanced oxidation processes, AOP (humid air plasma, electro-Fenton, photo-Fenton and anodic oxidation with BDD) to treatment of wastewater containing the persistent organic pollutants such as textile dyes. The characteristic of these processes is due to the generation of very reactive and very oxidizing species, hydroxyl radicals •OH which are able to oxidize any organic molecule until the ultimate oxidation stage, i.e. mineralization (transformation into CO2 and H2O). The humid air plasma was applied for DO 61degradation. Various catalysts (Fe2+, Fe3+ and TiO2) were added under their optimized conditions in order to improve the performances of Glidarc system. The combination of Fe2+and TiO2 lead to reach 91% of DO 61 degradation after 3 hours and 52% of TOC abatement after 10 H of treatment. The experimental design methodology was applied in this work in order to investigate the influence of experimental parameters (current intensity, dye concentration and electrolysis time) on the degradation rate of DO 61 dye and then for determining the optimal mineralization conditions. Under the optimal obtained conditions ([dye] = 0.53 10-3 mol.L-1, I = 250 mA), electro-Fenton process can lead to a complete mineralization of dyes: 98% of TOC abatement are obtained in the case of the DO 61 and the AO 7 and 88% in the case of indigo carmine. The identification of the intermediates during electrolysis permitted to propose a mineralization of AO 7 dye under examination. The apparent and absolute kinetic constants were determined. The degradation of indigo dye was studied by anodic oxidation with BDD (AO-BDD) and photo-Fenton process (PF). This study shows a pseudo first order reaction kinetics for indigo degradation. The mineralization efficiency is about 97% and 63% of TOC abatement, respectively with OA-BDD and PF A comparative study of the mineralization efficiency of AO 7 dye was been investigated by different advanced oxidation processes (PF, AO-BDD, EF-Pt, EF-BDD). This study shows that PF process lead to reach more than 95% of TOC abatement after only 2 hours. Nevertheless, this process is the most expensive due to the use artificial UV light and the addition of reagents. The treatment of an industrial textile effluent by electro-Fenton process lead to a complete mineralization (94% of initial TOC were eliminated)

Le gisement de Tocantinzinho est situé sur la province aurifère de Tapajós et est le plus grand gisement d'or de la province, avec 53,9 tonnes d'or estimées. Sa formation commence par un magmatisme granodioritique autour de 2005 Ma, suivi d'un magmatisme granitique. Le granite Tocantinzinho est composé de deux faciès principaux (syenogranite - 1996± 2Ma; monzogranite 1989±1 Ma), des corps d’aplite et de pegmatite, qui suggère un magmatisme enrichie en fluide et mis en place à faible profondeur. Intrusifs dans ces roches, des dykes d'andésite (1998±8Ma) ont des fragments de granite et des mélanges entre les 2 magmas suggèrent un magmatisme à la fois continu et polyphasé. Il est proposé que les premiers dykes d’andésite se sont mis en place alors que le granite n’était pas entièrement cristallisé (mingling) et les derniers lors des stades de déformation à l’état solide du granite. Utilisant la courbe de refroidissement, un âge minimum de 1975 Ma a été estimé pour l’andésite. Les taux de refroidissement des roches plutoniques varient de 3,6 à 14,7°C/Ma, avec une moyenne de 7,5°C/Ma, suggérant que les processus d'exhumation verticale sont faibles. La géométrie allongée du granite ainsi que la tectonique syn-magmatique de l'andésite corroborent la prédominance des mouvements horizontaux. L’affinité calc-alcaline fortement potassique et des anomalies en niobium définissent deux configurations possibles pour le cadre géotectonique: arc continental de type Andin ou Post-collisionnel. Compte tenue la relation génétique entre magmatisme, cisaillement décrochant et les faibles taux de refroidissement, l’environnement post-collisionnel est plus probable. Cela ensemble avec les âges nous permettent de comparer ces roches avec celles de la Suite Intrusive Creporizão (1997-1957Ma). La dacite (1992 ± 2 Ma) recoupe les autres roches, cependant, la signature géochimique comparable aux roches anorogéniques suggère qu’elle appartient à une série magmatique distinct. La zone minéralisée est limitée par deux failles majeures senestres de direction N100°-130E°. Le granite Tocantinzinho et les roches hypo-volcaniques déformées sont dans ce couloir, altérées par de fluides hydrothermaux et minéralisées pendant deux phases tectoniques distinctes. La première est caractérisée par des brèches et des microfractures remplies par muscovite (1864±5Ma) et pyrite, associées à de faibles teneur d’or (<1,5ppm) restreintes au granite. La deuxième phase a été contrôlée par le cisaillement décrochant senestre normal générant des fentes de tension et des brèches remplies par quartz, chlorite, calcite, albite, rutile, pyrite, galène, sphalérite, chalcopyrite et or. La teneur en or peut atteindre jusqu'à 70 ppm dans les veines riches en sulfures. Ces structures de remplissage syntectonique sont parallèles entre elles et orientées N30-60°E. Deux hypothèses ont été proposées pour expliquer la genèse du gisement: la première considère une relation génétique entre magmatisme et minéralisation au moins pour le premier stage de minéralisation selon un modèle porphyrique et la seconde alternative considère une réactivation des failles préexistantes par une tectonique transtensive liée au magmatisme Maloquinha (ca. 1880Ma) pour les deux stades minéralisateurs. Les deux phases dans les deux hypothèses, ont été classées comme des minéralisations de type magmato-hydrothermale qui pourraient être classées soit comme des systèmes d'or liés à l'intrusion. De nouveaux travaux sur le terrain et en laboratoire seraient nécessaires pour identifier et caractériser la nature et la source des fluides hydrothermaux, pour dater la minéralisation et mieux comprendre le rôle des roches hypo-volcaniques. Toutefois, les premiers résultats, et notamment le rôle fondamental du contrôle tectonique pour la minéralisation sont très significatifs et peuvent aider de manière conséquente à l'établissement des programmes d'exploration et d'exploitation futurs. / The Tocantinzinho deposit is located on the Tapajós Gold Province and is the largest gold deposit within Province, with 53,9 tons of gold. Its formation begins with a granodioritic magmatism around 2005Ma, followed by a granitic magmatism 10 Ma latter. The Tocantinzinho granite is composed by two main facies, syenogranite (1996±2Ma) and monzogranite (1989±1Ma), and by aplite and pegmatite bodies, suggesting a fluid-rich magmatism at shallow depth. Andesite dikes (1998±8Ma) are intrusive in both rocks. Sharp fragments of those rocks along contacts and minor mingling with granitic magma suggest a multiphase magmatism at distinct timing. The first dikes have intruded within granite when it was crystalizing, thus a minimum age of 1975Ma was estimated. Cooling rates of plutonic rocks vary from 3.6 to 14.7°C/Ma, with an average of 7.5°C/Ma, suggesting vertical exhumation processes were minor. The elongated geometry of granite along with sin-magmatic strike-slip tectonics of andesite corroborate the predominance of horizontal movements. Geochemical analysis show high-K calk-alkaline affinity and niobium anomaly indicator of two possible geotectonic settings for these rocks: Andean-type continental arc or post-collisional one. Considering the genetic relationship between magmatism, strike-slip faults, and low cooling rates, a post-collisional setting is more likely. The geochemical signature, ages and style of tectonism allow us to compare those rocks with the ones from Creporizão Intrusive Suite (1997-1957Ma). Dacite dikes (1992±2Ma) cut across all other rocks, but the temporal relationship among them remains misunderstood, due to the geochemical signature similar to the anorogenic rocks, suggesting it belongs to a distinct and latter magmatic series. Indeed, the dated zircons were probably inherited from host rocks. The mineralized area is restricted to a domain constrained by two major sinistral strike-slip N100°-130E°E faults that comprises the Tocantinzinho granite and sub-volcanic rocks, which were hydrothermally altered, brittle deformed and mineralized during two phases. The first one is characterized by breccias and microfractures infilled with muscovite (1864±5Ma) and pyrite, which contains low gold grades and are restricted to the Tocantinzinho granite. The second phase was controlled by strike-slip and normal tectonics generating tension gashes veins and pull apart breccias infilled with quartz, chlorite, calcite, albite, rutile, pyrite, galena, sphalerite, chalcopyrite, and gold. The gold grade can reach up to 70 ppm in some sulfide-rich veins. These structures are parallel and mainly trends N30-60°E, showing textures and orientated minerals typical of syn-tectonic infilling. Based on petrographical features and argon ages two hypothesis were proposed for the ore genesis: the first one consider a genetic relationship between magmatism and ore fluids for first mineralization stage and the second hypothesis consider a reactivation of pre-existing faults by an extensional tectonism related to the Maloquinha Intrusive Suite magmatism (ca.1880Ma) for this phase. The second mineralization phase is considered as formed as consequence of tectonic reactivation at ca. 1880Ma, in both hypothesis. Both phases in both hypothesis were classified as magmatic-hydrothermal ore mineralization and might be classified as intrusion-related gold systems. However, new field works are important in order to identify and characterize the nature and source of hydrothermal fluids, as well as ore dating and new geochemical and geochronological data of sub-volcanic rocks are imperative to better understand the genesis and evolution of the Tocantinzinho gold deposit. Such results, strongly linked to the fact that the tectonic control seem significant, may help for future exploration and exploitation programs.

Cette thèse visait l’étude des micro-environnements géochimiques créés par la présence de l’herbier de Zostera noltei et de son réseau racinaire dans le Bassin d’Arcachon ainsi que ses effets 1) sur l’écologie des foraminifères benthiques, un groupe d’organismes présent en grand nombre dans les sédiments et dont l’influence sur les cycles biogéochimiques reste mal connue et 2) sur les espèces chimiques et les flux benthiques associés. Pour y répondre, une stratégie multidisciplinaire a été mise en place. L’étude écologique des foraminifères benthiques à l’échelle centimétrique, conduite dans des sédiments avec et sans végétation en février et juillet 2011, a montré la présence de trois espèces majeures aux métabolismes spécifiques. L’herbier de Zostera noltei semble influencer la densité et la profondeur de vie des espèces calcaires hétérotrophe (Ammonia tepida) et mixotrophe (Haynesina germanica), présentes près de la surface des sédiments. La troisième espèce (Eggerella scabra), au métabolisme anaérobie encore inconnu, est retrouvée sur au moins 7 cm de sédiment et semble préférer le carbone organique issu de la dégradation de l’herbier. En surface, la contribution des foraminifères à la reminéralisation aérobie a été évaluée à 7 % soit 5 fois plus que lors des études précédentes dans d’autres environnements marins. La présence de l’herbier influence également la géochimie du sédiment où des structures enrichies en fer dissous et appauvries en sulfure sont observables en 2D grâce aux gels DET-DGT développés ici. Le phosphate dissous semble dépendre de la demande des zostères et est observé à forte concentration uniquement sous forme de spots. Une tranche de sédiment, prélevée en vis-à-vis du gel DET-DGT visait la réalisation de cartes de la phase solide et de la densité des foraminifères. Bien que ce travail reste inachevé, des méthodes comme la micro-fluorescence et la micro-tomographie aux rayons X donnent des perspectives prometteuses. De nouvelles voies de recherches ont ainsi été ouvertes grâce à des méthodologies innovantes combinant physiologie, écologie et géochimie. / This thesis aimed to study the geochemical microenvironments created by Zostera noltei meadows and its root system in Arcachon Basin and to evaluate the effect of these microenvironments 1) on living benthic foraminifera ecology, a group of organisms present in large densities in sediment which impact on marine biogeochemical cycles remain poorly known and 2) on the chemical species and associated benthic fluxes. To fulfill these objectives, a multidisciplinary strategy was developed. The study of benthic foraminiferal ecology at centimeter scale, conducted in sediments with or without vegetation in February and July 2011, has shown the presence of three major species with specific metabolisms. Zostera noltei meadows seem to influence the densities and the living depth of heterotrophic (Ammonia tepida) and mixotrophic (Haynesina germanica) calcareous species, present in the sediment surface. The third species (Eggerella Scabra), which anaerobic metabolism is still to discover, is found throughout the sedimentary column and seems to prefer the organic matter coming from the degradation of the seagrass. In surface sediment, the contribution of these three species to aerobic remineralization was estimated at 7%, i.e. 5 times more than the maximum rates previously recorded in marine environments. The presence of the seagrass also influences geochemistry where enriched iron and depleted sulfide structures are observable in 2D thanks to DET-DGT gels developed here. Dissolved phosphorus depended on seagrass uptake and was highly concentrated only as scattered spots. A slice of sediment, taken face to face with the DET-DGT gel, was also conducted during this study aiming to map the solid phase and foraminiferal density. Despite this work is still in progress, methods such as X-ray microfluorescence and microtomography showed promising perspectives. New research pathways have been opened through technological developments and innovative approaches combining physiology, ecology, and geochemistry.

Les métaux rares, comme le niobium (Nb), le tantale (Ta), le tungstène (W) et l'étain (Sn), sont définis comme des «ressources stratégiques» ou des «matériaux critiques». Dans cette étude, nous prenons les gisements de Nb de Huangshan et de Ta de Songshugang dans le complexe de Lingshan, province de Jiangxi, en Chine du Sud, comme exemples. Les roches de ce gisement sont classées en deux catégories en fonction de la présence de micas riches en Nb et de la quantité de columbite-tantalites: granites à grain moyen avec des micas riches en Nb et sans columbite-tantalites, et granites à grain fin et pegmatites riches en columbite-tantalites. Ces columbite-tantalites sont riches en Nb et pauvres en Mn, les classant comme columbite. Ces columbites ont des zonations complexes liées à des processus répétitifs. Notre travail indique plutôt que la formation de tels minéraux est liée à des processus de mélanges multiples avec au moins deux types de magmas. Les granites à grain moyen dans la suite Huangshan sont différents des autres granites du complexe de Lingshan par la composition de leurs micas: Li-annite (granite MA) et "protolithionite" (granite MP). Ils sont caractérisés par des teneurs Nb élevées (moyenne de 144 ppm en MP et 158 ppm en MA) et des rapports Nb/Ta très élevés (moyenne 15,3 en MP et 31,2 en MA). Le niobium est principalement hébergé dans les micas, avec une teneur moyenne en Nb de 1347 ppm dans les Li annites, et 884 ppm dans le «protolithionite», concentrations encore jamais mesurées dans les micas d’origine magmatique. Avec un contenu estimé à ~80 kt Nb, les granites de Huangshan représentent un nouveau style potentiel de ressource de Nb. Le granite à albite de Songshugang est localisé dans l'ouest du complexe de Lingshan et est enrichi en Ta. Le granite de Songshugang n’affleure pas et est se trouve sous des couches de granites à feldspath K-topaze, de greisens et de pegmatite. Tous les granites et pegmatites sont fortement peralumineux. Les minéraux de columbite-tantalites, de zircons et de cassitérites sont constants pour chaque type de roches et présentent les mêmes textures bi-phasées. Les caractéristiques pétrographiques indiquent que le stade précoce de columbite et de zircon ont été formés dans un environnement strictement magmatique. Le stade postérieur de ces minéraux a été influencé par des circulations fluides à la transition magmatique-hydrothermale. Les micas montrent également une texture en deux étapes, avec une grande quantité de d’inclusions de columbite-tantalites. L'enrichissement en Rb dans les bordures (Znw-II) est le résultat d’un fractionnement magmatique, comme démontré par la diminution de la teneur en Nb (16,3-108 ppm comparé avec 109-313 ppm pour le coeur). Cependant, les teneurs faibles et invariables du Ta, W et Sn démontrent que le magma résiduel n'a eu aucune influence sur les processus post-magmatiques postérieurs, contrairement aux minéraux de columbite-tantalites. Enfin, les datations U-Pb in-situ sur zircons et columbite-tantalites démontrent que les granites de Huangshan et de Songshugang se sont mis en place vers 130 Ma durant l’épisode tardi-Yanshanien (Crétacé), au même moment que l’ensemble des roches magmatiques formant le complexe de Lingshan. Ce résultat indique que cette période géologique est d’intérêt pour la formation de ressources en Nb-Ta, définissant une nouvelle période géologique prospective pour ces ressources / Rare metals, including niobium (Nb), tantalum (Ta), tungsten (W) and tin (Sn), are defined as “strategic resources” or “critical materials”. For this work, we studied the Huangshan Nb deposit and Songshugang Ta deposit, in the Lingshan complex, Jiangxi Province, South China, as examples. The rocks from Huangshan granite are classified in two categories based on the occurrence of Nb-rich mica and the amount of columbite-tantalites minerals: medium-grained granites with Nb-rich mica and devoided of columbite-tantalites and fine-grained granites and pegmatites rich in columbite-tantalite minerals. Columbite-tantalite minerals are classified as columbite-(Fe), and characterized by complex zonings with various “go and back” processes, indicating that their formation is linked to multi-mixing processes of two different magma sources. The medium-grained granites in the Huangshan suite differed from the other granites of the Lingshan complex by their mica compositions: lithian annite (MA granite) and “protolithionite” (MP granite). They are characterized by elevated Nb contents (average 144 ppm in MP and 158 ppm in MA) and very high Nb/Ta ratios (average 15.3 in MP and 31.2 in MA). Niobium is mainly hosted in the micas, with an average Nb content of 1,347 ppm in the lithian annite, and 884 ppm in the “protolithionite”. Such contents are the highest ever reported in magmatic-related micas. With an estimated content of ~80 kt Nb, the Huangshan granites represent a new style of potential Nb resource. The Songshugang albite granite is found in the west of Lingshan complex and is specifically enriched in Ta. The major Songshugang albite granite is buried and covered by layers of K-feldspar granite, greisen and pegmatite. All the granites are strongly peraluminous. The compositions of columbite-tantalite minerals, the zircons and cassiterites are constant and display a similar two-stage texture. Petrographic features indicate that the early-stage columbite and zircon were formed in magmatic environment, whereas the later-stage of rare-element minerals were influenced by fluid fluxes at the magmatic-hydrothermal transitional stage. Micas also show a two-stage texture. The Rb-enrichment in the margin of the zinnwaldite is the result of magmatic fractionation, as also demonstrated by the decrease of Nb contents (16.3-108 ppm compare with core of 109-313 ppm). The invariable low contents of Ta, W and Sn demonstrate that the residual melt has no influence on later post-magmatic stages, contrary to the columbite minerals. Finally, in-situ U-Pb dating of zircon and columbite-tantalite by SIMS and LA-ICP-MS indicates that both Huangshan and Songshugang granites were emplaced at ca. 130 Ma during Later Yanshanian (or Cretaceous) and contemporary with the formation of the Lingshan complex. This result indicates that the Later Yanshanian is a prospective geological period for Nb-Ta deposits, and this result enlarges the time frame of rare-metal mineralization.

Pendant plusieurs siècles, le sol a été labouré pour contrôler le développement des mauvaises herbes, incorporer des résidus de culture et préparer le sol avant le semis. Après le développement des herbicides la nécessité de labourer a été posée et des systèmes de travail du sol réduit ont été introduits. Ces systèmes de travail du sol réduit ont deux caractéristiques : (i) le sol n'est plus labouré et, (ii) le sol est toujours complètement ou partiellement couvert avec des résidus de culture. Le passage du labour profond au semis-direct (un système de travail du sol réduit) induit des modifications dans la structure du sol et la localisation de la matière organique du sol (MOS) et des résidus de culture. Ceci entraîne des modifications dans le climat du sol (température et humidité) et certaines propriétés biologiques, chimiques et physiques du sol. La combinaison de toutes ces modifications a une influence importante sur les transformations de l'azote et du carbone dans le sol. Les objectifs de notre étude ont été de (i) quantifier les différences des stocks et de flux de carbone et de l'azote entre différents systèmes de travail du sol différenciés depuis 32 années dans un sol limoneux de grande culture du bassin Parisien et, (ii) expliciter les effets du climat du sol, de la structure et des propriétés biologiques et physiques du sol sur les différences de fonctionnement des cycles du carbone et de l'azote du sol. Cette étude a été essentiellement focalisée sur les variables qui ont un impact agronomique ou environnemental : carbone et azote organique du sol, dynamique de l'azote minéral du sol et les émissions de CO2 et N2O. Deux systèmes de travail du sol ont été étudiés : le labour (CT) et le semis-direct (NT). Ces systèmes de travail du sol ont été suivis sur des parcelles en rotation maïs-blé du site expérimental de Boigneville (91) en France. NT présente des stocks de carbone 5 à 15 % plus importants et des stocks d'azote 3 à 10% supérieurs à ceux mesurés pour CT, mais ces différences n'ont pas toujours été statistiquement significatives. Les concentrations de C et N diminuent avec la profondeur en NT alors qu'elles sont distribuées de façon homogène dans la couche labourée en CT. La différence de stock d'azote organique associé aux argiles et limons et la différence de stock d'azote associé à la matière organique particulaire (MOP) ont chacune expliqué 50 % de la différence de stock d'azote total entre les deux systèmes. 66 % de la différence du stock de carbone total du sol ont été explicités par la différence de stock de carbone présent dans la MOP (58 %) et les résidus de culture (8 %). Le carbone et l'azote additionnel dans NT se situe dans des agrégats. Nos résultats suggèrent que les stocks de C et N plus importants pour NT peuvent être attribués à (i) la formation de macroagrégats plus prononcée dans la couche 0-5 cm due à l'activité microbienne et aux stocks de MOS plus importants et, (ii) la meilleure protection de la MOS dans la couche 5-20 cm due à une porosité du sol plus faible et à l'absence de la destruction de la structure du sol par le travail du sol ou le climat. Les modalités de travail du sol n'ont pratiquement pas eu d'influence sur les dynamiques de l'eau et de nitrates dans le profil (0-120 cm) du sol. L'interprétation des données avec le modèle LIXIM a permis de calculer des vitesses de minéralisation comparables pour les 2 systèmes que celles-ci soient calculées avec une échelle de temps exprimée en jours calendaires ou en jours normalisés (à une température et une humidité du sol de référence). Ces résultats montrent que la fourniture d'azote minéral par le sol est similaire dans les différents systèmes de travail du sol étudiés à Boigneville. Par ailleurs, les émissions de N2O ont eu tendance à être plus élevées pour NT que pour CT. Les émissions de CO2 en absence de couvert végétal ont pu être plus importantes pour l'un ou l'autre des systèmes de travail du sol en fonction des conditions climatiques et de la localisation des résidus de culture. Le cumul des quantités de CO2 émis par NT a été significativement plus important que pour CT. Au cours d'une seconde partie du travail, nous avons cherché à montrer si les différences de stocks et de flux de C et N entre les différentes modalités de travail du sol étaient le résultat des modifications des conditions climatiques, de la localisation et des quantités de SOM et résidus de culture ou des propriétés biologiques ou physiques du sol. D'abord, nos résultats ont montré que la minéralisation potentielle du C et N en conditions contrôlées n'a pas été moins importante pour NT comparé à CT. Par ailleurs, la protection physique de la MOS contre la minéralisation du C et N a été évaluée par incubation d'échantillons de sol dont les structures entre 50 µm et 12.5 mm ont été progressivement détruites. Quatre zones structurales ont été considérées : zones avec une structure poreuse ou compacte pour CT et horizons 0-5 et 5-20 cm pour NT. Les résultats indiquent que la destruction de la structure de l'horizon 0-5 cm de NT induit une faible augmentation de la minéralisation de l'azote et pas d'augmentation pour la minéralisation du carbone. La protection de la MOS est en réalité la plus importante pour la couche 5-20 cm du NT. Ensuite, les différences de décomposition de la MOS entre CT et NT au champ ont été influencées par des différences de la température et de l'humidité du sol. Toutefois ces différences ont été souvent faibles et les conditions n'ont pas été systématiquement plus favorables pour la décomposition dans l'un ou l'autre des systèmes de travail du sol. Néanmoins, la distribution et la quantité de pluie et l'évaporation d'eau ont eu une influence importante sur la dynamique des flux de CO2. Les pluies induisent une réhumectation rapide des résidus de surface qui entraîne une augmentation importante des flux de CO2 pour NT par rapport à CT. Après les pluies, la teneur en eau des résidus de surface diminue rapidement ce qui limite sérieusement leur décomposition entraînant des émissions plus faibles pour NT comparé à CT. Finalement, les flux de C et N ont été simulés avec le modèle PASTIS. Les simulations ont montré que la quantité cumulée plus importante de CO2 émise par NT a résulté d'une décomposition plus importante des résidus de culture et pas d'une différence de décomposition des MOS. En réalité, la plus grande quantité des résidus de culture accumulée à la surface du sol dans NT fait plus que compenser la plus faible vitesse de décomposition des résidus en surface pour NT comparé avec la situation de résidus enfouis pour CT. En définitive, c'est la teneur en eau du mulch de résidus qui contrôle le plus l'amplitude de la différence de vitesse de décomposition des résidus entre CT et NT.

Les dômes métamorphiques portent les marques d'un hydrothermalisme intense concomitant de leur exhumation de long de grandes zones de cisaillement crustales. Sur l'exemple du détachement de l'île de Tinos (Cyclades, Grèce), nous proposons une approche qui combine géologie structurale et techniques analytiques de pointe, pour contraindre l'origine et les modalités de circulation des fluides responsables du métasomatisme. Une succession continue de veines métamorphiques, ouvertes durant l'évolution de la déformation depuis le domaine ductile jusqu'au domaine cassant, est identifiée dans le mur du détachement. Chaque stade d'ouverture occasionne la précipitation de quartz et de calcite. Le fractionnement isotopique de l'oxygène des couples quartz-calcite précipités à la transition fragile-ductile, mesuré à la sonde ionique, passe de 2 à 5 ‰ dans une frange de 50 m vers la faille, soit une chute de température de ~150 °C. Le ?18O de l'eau en équilibre avec ces couples passe de 15 à 0 ‰ dans cette même frange. Seules des circulations convectives de fluides surfaciques peuvent expliquer ces variations thermiques et isotopiques. Un profil isotopique réalisé dans l'ombre de pression d'une pyrite montre une chute brutale du ?18O de 3 ‰, entre deux maxima. Les inclusions fluides piégées dans des ombres de pression similaires, synchrones du cycle isotopique, montrent une forte fluctuation des isochores de stabilité. Les données isotopiques et microthermométriques, qui suggèrent une arrivée cyclique de fluides superficiels conjointe à des variations de la pression des fluides, concordent point à point avec les modèles de pompage sismique en domaine ductile initiés par la zone sismogénique sus-jacente. Enfin, une comparaison des spectres infrarouge d'inclusions fluides piégées en faciès schiste vert et schiste bleu permet d'évaluer les propriétés mouillantes des fluides métamorphiques. A 400 °C, le pic d'absorption des liaisons OH des fluides piégés dans les inclusions schiste bleu est situé à 3475 cm-1, tandis que celui des fluides schiste vert est à 3585 cm-1. Plus fort est le nombre d'onde, plus l'agencement des molécules d'eau est désordonné, occasionnant des tensions d'interface fluide-grain faibles. Les fluides du faciès schiste vert ont donc une capacité à connecter la faible porosité des roches métamorphiques très supérieure à celle des fluides schiste bleu, et peuvent infiltrer le mur du détachement en cours d'exhumation, auparavant en système clos. Ces interprétations permettent de proposer un modèle global de circulation à tous les étages d'un détachement, commandé –dans l'ordre de profondeur croissante- par la convection thermique, les cycles sismiques et la migration diffuse. Ce modèle synthétique résout le paradoxe qui consiste à introduire des fluides surfaciques -à pression hydrostatique- dans une croûte inférieure ductile à pression de pores lithostatique.

L'objectif de cette thèse est de contribuer à la compréhension (i) des relations morphologie/cycle de l'azote au sein de l'épisolum humifère, (ii) du cycle de l'azote au sein des différents horizons de l'épisolum humifère et (iii) des facteurs écologiques responsables du développement des formes d'humus et régulant le cycle de l'azote dans l'épisolum le long d'une chronoséquence de 130 ans en hêtraies pures. Le cycle de l'azote. L'ammonification potentielle nette augmente avec l'âge des peuplements au sein des horizons organiques alors que la nitrification potentielle et in situ nette diminue au sein des horizons OL et A. La nitrification potentielle nette est essentiellement localisée au sein des horizons OF et OH et l'ammonification est toujours plus élevée au sein des horizons organiques. Les transformations fongiques dominent nettement au sein de l'horizon OL alors que les processus bactériens sont principalement localisés dans l'horizon A. Les résultats montrent que les processus en amont du cycle (apport d'azote, ammonification) sont favorisés au cours de la maturation des peuplements alors que les processus en aval du cycle (nitrification, dénitrification) diminuent le long de la chronoséquence. Le lessivage des nitrates varie peu le long de la chronoséquence alors que le prélèvement de l'azote minéral (surtout l'ammonium) et le lessivage de l'ammonium augmentent significativement. Nous avons également observé des corrélations significatives entre les variables morphologiques et la nitrification nette ou la teneur en nitrate au sein des horizons organiques. Certaines variables morphologiques (i.e. l'épaisseur de l'OF, le nombre de turricules de vers de terre, la structure de l'horizon A ou le pourcentage de feuilles blanchies au sein de l'horizon OLv) présentent un potentiel indicateur de production in situ d'azote minéral. Les variables morphologiques spécifiques { l'horizon OLv pourraient constituer des indicateurs robustes de production potentielle d'azote minéral. Les facteurs de contrôle. Nous n'avons pas observé de variabilité significative des retombées de litière le long de la chronoséquence alors que la vitesse de décomposition de la litière diminue durant la phase de croissance des peuplements. De plus, la vitesse de décomposition de la litière est fortement corrélée à l'épaisseur des horizons OF et OH. La chute de la vitesse de décomposition de la litière serait donc responsable du changement mull-moder observé le long de la chronoséquence, alors que la production de litière jouerait un rôle secondaire mais contribuerait à un changement hemimoder-dysmoder. La chute de la vitesse de décomposition de la litière est en partie expliquée par des changements du profil structurel et fonctionnel des communautés microbiennes du sol le long de la chronoséquence. La biomasse fongique dans l'OL diminue le long de la chronoséquence. Le ratio biomasse fongique/biomasse bactérienne au sein des horizons OF et OH augmente le long de la chronoséquence. La diversité fonctionnelle des communautés bactériennes dans les horizons organiques est plus élevée dans les peuplements âgés. Ces changements fonctionnels au sein de l'épisolum humifère pourraient être sous le contrôle de la qualité de la litière de hêtre qui varie considérablement le long de la chronoséquence. Les résultats mettent en avant deux changements majeurs de la qualité de la litière. Le premier après 15 ans de vieillissement correspond à (1) une diminution des teneurs en Mg, en hémicellulose, en cellulose, en azote dans la lignine et (2) une augmentation des teneurs en Mn, en lignine, du C/N et du lignine/N. Le second après 95 ans de vieillissement correspond { (1) une baisse de la teneur en lignine, des cations et de l'azote dans la lignine et (2) une augmentation de la cellulose et de l'azote dans l'hémicellulose. Une approche expérimentale nous a permis de tester les effets de la litière de hêtre (apport et qualité) mais également des racines de hêtre (mycorhizées ou non) sur le cycle de l'azote et les communautés microbiennes du sol. La litière de hêtre, indépendamment de sa qualité initiale, inhibe la nitrification autotrophe et favorise la communauté fongique. Les racines, mycorhizées ou non, favorisent l'ammonification potentielle et les racines mycorhizées inhibent la nitrification autotrophe.

La minéralisation cuprifère de Saint-Véran (Hautes-Alpes, France) est située dans la zone piémontaise. Elle consiste en un horizon sulfuré à bornite. digénite, chalcocite et blende, associée à un niveau de silicates sodiques. Ces matériaux se localisent à l'interface du substratum océanique et des métasédiments. L'assise ophiolitique est une ophicalcite particulière très hématisée. Les métasédiments subjacents sont des métaradiolarites présentant ici un faciès très siliceux. Ils composent la base de la série stratigraphique de la mine , analogue à la série de Chabrière. L'ensemble est affecté de 3 phases plicatives synschisteuses et dessine une synforme d'axe N-S. La présence d'aegyrine et de riébeckite dans le minerai et en niveaux condensés, serait l'expression d' un hydrotnermalisme océanique particulier ; en effet, la localisation de radiolaires en enduits dans les fissures de I'horizon sodique, indique la diagenèse précoce de ces matériaux et leur emplacement proche ou situé sur le fond marin. Les ensembles éruptifs tholéiitiques voisins suggèrent l'emplacement de la minéralisation dans un contexte distensif, à proximité d'une ride océanique active.

Les unités ophiolitiques du Queyras (zone Alpes occidentales) représentent des petits massifs de roche vertes dispersées dans les Schistes lustrés piémontais à l'Ouest du Mont Viso. Leur étude permet de reconstruire la structure du substratum d'une partie du segment ligure de la Téthys. Bien que de nombreuses observations de terrain conduisent à envisager une coupure majeure entre la mise en place des ultramafites et gabbros associés et l'épanchement des basaltes, l' analyse pétrographique et géochimique permet de conclure à un assemblage cohérent et comparable avec d'autres massifs ophiolitiques de l' Apennin et de la Corse. Les résultats obtenus soulignent le caractère tholéïtique de la lignée magmatique à l'origine des matériaux basiques, intermédiaires et acides des différentes unités. La typologie des zircons conforte cette hypothèse au niveau des roches acides. La répartition des éléments inertes, Y, Ti, Zr, Nb, montre les liens cogénétiques entre les matériaux basiques et les différenciats acides. La nature du fractionnement ainsi que l'estimation du degré de fusion partielle suggèrent une mise en place dans un environnement géotectonique à caractère transitionnel avec océanisation à proximité de marges continentales passives, ainsi qu'un magmatisme analogues à ceux à l'origine des ophiolites de la Méditerranée occidentale (magmatisme de type I). Les éléments de granitoïdes d'une brèche sédimentaire localisée à l' interface ultramafites-laves, se caractérisent par un cachet calcoalcalin et permettent d'envisager la proximité d'une croûte continentale dont le démantèlement a vraisemblablement été contemporain des stades précoces de l'ouverture de l'océan ligure. Les circulations hydrothermales liées à ce contexte océanique sont responsables des processus de spilitisation et des minéralisations localisées à l'interface substratum océanique / sédiments: le gîte Fe/Cu de Viafiorcia (Val Germanasca, Italie) en est un exemple.

L’ostéoarthrose (OA) est une pathologie de forte incidence affectant les articulations. Elle est caractérisée principalement par une dégradation du cartilage articulaire, un déséquilibre au niveau du remodelage osseux et une sclérose de l’os sous-chondral. L’étiologie de cette pathologie reste encore méconnue, cependant il semble de plus en plus que tous les tissus composant l’articulation soient affectés dans cette pathologie. L’importance du rôle de l’os dans le développement de l’OA est incontestable et représente donc une cible thérapeuthique intéressante. Des études effectuées par tomodensitométrie ont démontré une structure et une organisation anormales du tissu osseux des patients OA. Parallèlement, les cultures primaires d’ostéoblastes (Ob) humains OA issus de l’os sous-chondral démontrent un phénotype altéré et une faible minéralisation in vitro. La signalisation Wnt, essentielle dans l’embryogenèse, a montré avoir un rôle clé dans la régulation de l’ostéogenèse en régulant notamment la différenciation terminale des Ob. Le facteur de croissance transformant-β1 (TGF-β1), un facteur agissant notamment sur la prolifération et sur le début de la différenciation des Ob, est surexprimé par les Ob OA et pourrait moduler cette signalisation. Aussi, deux populations de patients OA peuvent être différenciées in vitro par la production de prostaglandines E2 (PGE2) par leurs Ob et les PGE2, dans une étude sur le cancer colorectal, ont montré moduler la signalisation Wnt. Notre hypothèse de travail est que l’activation de la voie de signalisation Wnt/β-caténine est diminuée dans les Ob OA. Cette diminution est responsable de la sous-minéralisation et de l’altération du phénotype des Ob humains OA. Par ailleurs, DKK2, dont l’expression est contrôlée par TGF-β1, est responsable de la diminution de l’activité Wnt/β-caténine et les PGE2 peuvent en partie corriger cette situation. L’objectif général de cette étude est d’une part, de démontrer le rôle de TGF-β1, DKK2 et de PGE2 sur l’altération de la signalisation Wnt/β-caténine et d’autre part, de démontrer le lien entre TGF-β1 et DKK2 et l’effet de ces derniers sur le phénotype des Ob. Dans cette étude on a montré que la signalisation canonique Wnt est altérée dans les Ob OA et que cela était responsable de l’altération du phénotype des Ob OA. On a montré, parmi les acteurs de la signalisation Wnt, que l’expression de l’antagoniste Dickkopf-1 (DKK1) était relativement similaire entre les Ob OA et normaux contrairement à celle de l’antagoniste DKK2 qui était augmentée et à celle de l’agoniste Wnt7B qui était diminuée dans les Ob OA. On a également montré que les PGE2 pouvaient potentialiser l’activité de la signalisation Wnt dans les Ob OA. L’inhibition de DKK2 a permis d’augmenter l’activité de la signalisation Wnt et de corriger le phénotype anormal ainsi que d’augmenter la minéralisation des Ob OA. L’inhibition de TGF-β1, un facteur aussi surexprimé dans les Ob OA, a également permis la correction du phénotype et l’augmentation de la minéralisation dans les Ob OA. L’inhibition de TGF-β1 a aussi menée à l’inhibition de DKK2. Le contraire ne fût pas observé démontrant ainsi la régulation de DKK2 par TGF-β1. En conclusion, la signalisation canonique Wnt est diminuée dans les Ob OA et cela est dû au niveau élevé de DKK2 dans ces Ob. TGF-β1 régule positivement DKK2 et donc la surexpression de TGF-β1 entraîne celle de DKK2 ce qui a pour conséquences d’altérer le phénotype des Ob. Les PGE2 ont aussi montré pouvoir potentialiser l’activité de la signalisation Wnt et auraient donc un rôle positif. Ensemble, ces données suggèrent que ces altérations au niveau des Ob OA pourraient être responsables de la structure osseuse anormale observée chez les patients OA. / Osteoarthritis (OA) is a disease affecting joints and it has a very strong incidence in the population. It is characterized by articular cartilage degradation, an abnormal bone remodelling cycle and subchondral bone sclerosis. The aetiology of this disease is still unknown although OA is now considered as a joint disease involving all the tissues of the joint. The importance of bone in OA pathogenesis is now considered as fundamental and thus bone represent an interesting target for treatments. Tomodensitometric studies have shown an abnormal structure and organisation of the bone tissue of OA patients. In parallel, primary human OA osteoblast (Ob) cultures grown from the tibiofemoral subchondral bone show an abnormal phenotype and a reduced mineralization in vitro. The Wnt signalling pathway, known primarily for its important role in embryogenesis, is of utmost importance in osteogenesis and it has been shown to regulate terminal Ob differentiation. Transforming growth factor-β1 (TGF-β1), known to act on proliferation and on early phases of the differentiation of Ob, is overexpressed by OA Ob and could also modulate the Wnt signalling activity. Furthermore, two populations of OA patients can be discriminated in vitro by the production of prostaglandins E2 (PGE2) of their Ob. In a study on colorectal cancer, PGE2 was shown to modulate the canonical Wnt signalling pathway. Our hypothesis is that canonical Wnt signalling is diminished in OA Ob. This reduction is responsible for the poor mineralization and the abnormal phenotype of human OA Ob. Furthermore, DKK2, overexpressed in OA Ob and whose expression is controlled by TGF-β1, is responsible for the diminution of Wnt signalling activity, and PGE2 can partly correct this situation. The general goal of this study is twofold: 1) to demonstrate the role of TGF-β1, DKK2 and of PGE2 in the Wnt signalling activity; 2) to demonstrate the link between TGF-β1 and DKK2 and their effect on the abnormal OA Ob phenotype. We have shown in this study that the canonical Wnt signalling pathway is altered in OA Ob and that this was responsible for the altered phenotype observed in OA Ob. Also, we have shown that among the mediators of the Wnt signalling pathway, the expression of antagonist Dickkopf-1 (DKK1) was similar between OA and normal Ob. In contrast, the antagonist DKK2 was overexpressed and the expression of the agonist Wnt7B was low in OA Ob. Moreover, PGE2 increased Wnt signalling activity in OA Ob. The inhibition of DKK2 expression also increased Wnt signalling activity and corrected the abnormal phenotype along with increasing the mineralization of OA Ob. The inhibition of TGF-β1 expression, also overexpressed in OA Ob, also resulted in the correction of the phenotype and increased the mineralization of OA Ob. Inhibiting TGF-β1 expression also led to DKK2 inhibition. As the contrary was not observed, this demonstrated that TGF-β1 could regulate DKK2 expression. To conclude, Wnt signalling is reduced in OA Ob and this is due to elevated DKK2 levels in these cells. High levels of TGF-β1 in OA Ob increased DKK2 expression which could be responsible, at least partially, for their altered phenotype. PGE2 was shown to also increase Wnt signalling activity in OA Ob. Taken together these data suggest that such alterations in OA Ob could be responsible for the abnormal bone structure observed in OA patients.