Introduction :Dans la plus grande partie du monde en développement, la pollution de l’air domestique liée à l’utilisation de combustibles solides constitue un grave risque sanitaire et contribue fortement à la charge de mortalité et de morbidité.En effet, dans ces pays, près de 3 milliards de personnes continuent d’utiliser des combustibles traditionnels tirés de la biomasse (bois, résidus agricoles, excréments d’animaux, charbon de bois), pour cuire les aliments et / ou se chauffer, causant ainsi le décès prématuré d’environ 3,8 millions de personnes chaque année.Au Burkina Faso, comme dans la plupart des pays d’Afrique de l’Ouest, l’utilisation de combustibles solides, notamment à base de biomasse, est encore très répandue. En 2014, 89, 3% des ménages burkinabé continuaient d’avoir recours aux combustibles solides à base de biomasse pour la cuisine. A Ouagadougou, près de 56 % des ménages continuaient de recourir au bois de chauffe ou au charbon de bois pour la cuisine. Quels sont les facteurs déterminant les choix énergétiques et l’impact de ces choix en termes d’exposition et de risques sur la santé respiratoire des femmes en charge des activités culinaires dans les ménages ?L’objectif général de ce projet de thèse était d’apporter une réponse à cette question. Plus spécifiquement, il s’agissait de :- Estimer les prévalences des manifestations respiratoires tels que certains symptômes respiratoires aiguës et chroniques, la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) et l’asthme, chez les femmes chargées principalement de la cuisine dans les ménages ;- Déterminer la relation entre la pollution liée à l’utilisation de combustibles à base de biomasse et les manifestations respiratoires chez les femmes en charge de la cuisine dans les ménages ;- Caractériser le niveau de pollution de l’air dans les ménages en fonction des choix énergétiques pour la cuisine familiale ;- Identifier les facteurs qui influencent les choix énergétiques pour la cuisine familiale dans la ville de Ouagadougou.Matériels et méthodes :Pour l’atteinte de nos objectifs de recherche, les travaux menés au cours de cette thèse étaient de quatre ordres en fonction de leurs approches méthodologiques respectives.- Une revue systématique visant à mettre en évidence l’impact de l’exposition à la fumée de combustibles de type biomasse sur la survenue de BPCO chez la femme.- Une étude transversale à visée descriptive :Il s’agit d’une étape qui a permis de caractériser les ménages et les femmes impliquées dans l’étude et de déterminer les préférences énergétiques pour la cuisine. - Une étude transversale à visée analytique afin de comparer l’état de santé respiratoire, assimilé à la présence d’un certain nombre de symptômes respiratoires, la prévalence de la BPCO et celle de l’asthme, selon les choix énergétiques.- Une étude observationnelle de type cas-témoins ayant pour but de comparer le niveau d’exposition aux polluants émis par la combustion de la biomasse dans la cuisine entre le groupe des femmes malades de BPCO identifiées lors de la phase précédente et celui des femmes témoins indemnes de la BPCO.- Une étude transversale complémentaire a été conduite afin d’évaluer l’exposition à pollution de l’air domestique en fonction des conditions de préparation des repas dans les ménages. Des mesures environnementales ont été réalisées.Les enquêtes ont été menées dans trois quartiers (secteurs) de la commune de Ouagadougou :Kilwin, Tampouy et Tanghin, entre mars 2017 et septembre 2018.Le traitement statistique des données de ces études a donné lieu à plusieurs analyses descriptives et explicatives dans lesquelles nous avons présenté, en plus des statistiques usuelles, les odds ratio et leur intervalle de confiance à 95% et les tests d’association calculés grâce au logiciel Stata/SE version 12 et 13. Une P valeur ≤ 0,05 sera considérée comme significative.Pour l’estimation de la force des associations entre les variables d’exposition (le principal combustible utilisé pour la cuisine ou les concentrations moyennes de polluants) et les variables d’intérêt, l’analyse était d’abord univariée, puis multivariée afin d’estimer des risques propres débarrassés des facteurs confondants et des facteurs modificateurs d’effet.Résultats :Les résultats obtenus ont fait l’objet de publications. Pour l’essentiel, les différentes analyses en viennent aux constatations suivantes :- L’exposition domestique à la fumée de la biomasse est un facteur de risque de BPCO chez les femmes dans le monde. Il y a peu d’études africaines sur le sujet.- L’état de santé respiratoire est assez préoccupant chez les femmes chargées des activités de cuisine dans les ménages. La prévalence de la BPCO était de 2.26% dont une prévalence de 1.06% de BPCO diagnostiquée à la spirométrie et 1.17% de bronchite chronique. Toutes les femmes dépistées BPCO à la spirométrie avaient déclaré l’utilisation de la biomasse énergie comme principale combustible pour les préparations culinaires. L’asthme a été diagnostiquée chez 18.18% des femmes.- Il existe de grandes disparités de santé respiratoire entre les femmes utilisant principalement le bois ou le charbon de bois pour la cuisine et celles utilisant le gaz. L’utilisation de la biomasse comme combustible de cuisine a une influence sur la survenue de plusieurs symptômes respiratoires aigus et chroniques, de la BPCO et de l’asthme. - Les concentrations de PM2.5, contenant des poussières particulaires ayant une taille leur permettant d’atteindre les régions bronchiolaires et alvéolaires, émises dans les cuisines sur 24h étaient i) au-delà des valeurs recommandées par l’OMS pour la qualité de l’air intérieur, ii) plus élevées dans les cuisines où l’on brûle du bois et ou du charbon de bois en comparaison aux cuisines où l’on utilisait des foyers à gaz, iii) plus élevées dans les foyers traditionnels que les foyers améliorés, iiii) plus élevées dans foyers améliorés à charbon que les foyers améliorés à bois.- La différence dans la concentration moyenne de PM2.5 dans les cuisines entre les femmes avec une BPCO et sans une BPCO était non significative.- Environ 60% des ménages avait recours principalement à des combustibles à base de biomasse pour la préparation des repas. - Près de 85% des ménages combinent au moins 2 types de combustibles afin de satisfaire leur besoin énergétique dans le cadre de la cuisine. - Le statut socio-économique, la taille du ménage, le niveau d’instruction et l’âge de la femme en charge de la cuisine, le type de combustible utilisé chez ses parents, sont des facteurs qui influencent les choix énergétiques. Discussion :L’utilisation de combustibles polluants tels que les combustibles traditionnels de type biomasse, au centre de ces symptômes et maladies respiratoires chroniques, comme l’ont montré nos différents résultats, est malheureusement très répandue dans plusieurs pays d’Afrique sub-saharienne tels que le Burkina Faso. L’adoption de la biomasse énergie n’est pas seulement l’apanage des populations des zones rurales. Les préférences pour ce type d’énergie sont encore très populaires dans les zones urbaines. L’identification des déterminants des choix énergétiques, mettant l’accent sur ceux axés sur la personne chargée de la préparation des repas dans le ménage revêt une grande importance. Dans les pays en développement, la cuisine est une activité féminine, de sorte que le choix de l’énergie de cuisson domestique n’est pas seulement attribué au chef de ménage, mais aussi à la femme en charge des activités culinaires dans le ménage.Nos résultats nous permettent d’affirmer que, malgré les subventions gouvernementales pour maintenir le prix du gaz de pétrole liquéfié (GPL) relativement abordable, les combustibles de cuisson à base de biomasse restent en tête de liste des choix des ménages de Ouagadougou. Le bois a été la première source d’énergie contrôlée par l’homme lorsque l’utilisation du feu a été découverte. L’utilisation du bois dans la cuisine pour la préparation des repas, est une question d’habitude. Dans ces cas, l’amélioration des performances techniques des foyers traditionnels, en ajoutant une cheminée par exemple, pourrait être plus accepté et constituer une alternative plus rentable pour réduire la consommation de combustibles, réduire les émissions de fumée et l’exposition aux polluants, tout en respectant les habitudes et les besoins culturels des individus.De nombreuses études interventionnelles ont suggéré que l’amélioration de la ventilation des foyers et/ou de la cuisine peut réduire les concentrations de polluants dans la cuisine pendant la cuisson, l’exposition personnelle et les effets sur la santé de l’exposition à la fumée de la combustion de la biomasse, aussi bien chez les femmes que chez les enfants de moins de 5 ans.Cependant, même si les niveaux de pollution sont réduits lorsque les foyers traditionnels sont améliorés, ils demeurent considérablement plus élevés que les valeurs guides recommandées par l’Organisation mondiale de la santé pour la qualité de l’air intérieur. Ces foyers semblent plus économes en énergie, mais ont encore des niveaux d’émissions de polluants élevées.Le défi consiste à concevoir des foyers à biomasse à la fois écoénergétiques et qui réduisent les émissions à des niveaux suffisamment bas pour préserver la santé. Des stratégies pour assurer l’accès des ménages à des combustibles à la fois peu polluants, fiables et abordables financièrement, et des stratégies pour soutenir le passage au GPL ou au solaire, sont nécessaires. Conclusion :L’exposition à la fumée de la biomasse énergie cause des dommages respiratoires aux femmes en charge de la cuisine dans les ménages. Il est plus qu’urgent d’accélérer la transition énergétique. Des stratégies pour assurer l’accès des ménages à des combustibles à la fois peu polluants, fiables et abordables financièrement, et des stratégies pour soutenir le passage au GPL ou au solaire, sont nécessaires. Outre les subventions gouvernementales qui permettent à une partie de la population d’utiliser le GPL comme principal combustible de cuisson, d’autres initiatives doivent être mises en œuvre, en particulier pour les plus pauvres pour lesquels les prix du GPL malgré la subvention restent hors de portée et pour ceux qui, culturellement ou par habitude, restent réticents aux combustibles modernes, afin de leur permettre à tous un accès à une énergie propre et saine. Dans les communautés pauvres, des initiatives qui permettent des paiements par versements en plusieurs fois, pour l’acquisition d’équipements de cuisine peu polluants, doivent être mises en œuvre et encouragées, afin de soutenir leur désir de changement. Améliorer les connaissances et les comportements des femmes grâce à des campagnes de sensibilisation participatives sur les effets nocifs de l’utilisation de combustibles à biomasse peut être bénéfique. / Doctorat en Santé Publique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La variabilité de la pollution urbaine est liée à l'activité humaine qui est elle-même très variable (journalière, hebdomadaire, annuelle, pluri-annuelle). Afin de développer un modèle qui permet de prédire ces différentes variabilités, nous avons analysé des études démographiques, de l'utilisation de l'espace à partir de données cadastrales et des photographies aériennes et réalisés, des campagnes de prélèvements sur 24h. L'exemple de la Communauté Urbaine du Grand Nancy sur l'utilisation de ces outils est illustré dans ce travail. Les résultats de campagnes de prélèvements sur trois type de sous-bassins (village semi-rural, zone résidentielle, zone résidentielle avec un grand hôpital) en fonction de l?activité humaine (jour versus nuit, repas, lavage) sont discutés. Une meilleure anticipation de la variabilité de la pollution arrivant dans les installations de traitement des eaux résiduaires permettrait d'améliorer leur gestion et donc de leur performance. Les campagnes ont également permis une meilleure compréhension de la variabilité de certains micropolluants tels que les métaux lourds. La pollution est moins variable dans une grande ville que dans une localité rurale, elle est liée aux apports des activités professionnelles sur les différents sites. La variabilité dépend de la nature du réseau de collecte, de style de vie, de la démographie du bassin de collecte (en termes de répartition spatiale et de classe d'âge, etc.), des zones étudiées. Les macro-polluants (C, N-NH4, P) et les micro-polluants métalliques (Na, K, Mg, Ca, Cu, Zn, Mn, Fe, Al) ont été caractérisés. Deux pics de pollution ont été observés : le premier pendant le matin vers 10h00 et le second pic en début de soirée vers 20h00. Pour les zones résidentielles le premier pic correspond à l'activité humaine du matin avant de quitter la maison pour travailler, le deuxième pic correspond aux activités à l'heure du retour à la maison après une journée de travail. On n'a pas trouvé un schéma propre aux zones mixtes (résidentielles avec des activités commerciales, industrielles et hospitalières). Les variations du débit et de la composition des eaux usées reproduisent très bien le cycle humain. Dans ce travail, on a tenu en compte les modifications démographiques, l'occupation du sol et le déplacement domicile-travail sur les sites étudiés / The variation of urban pollution related to human activity depends on several spatial and temporal scales: daily, weekly, annual, multi-year. To develop a model predicting this variations, different tools are used including demographic characteristics (age, sex, income), on the basis of cadastral data and aerial photographs and sampling campaigns on 24h. The use of these tools is illustrated with the example of the Urban area of Nancy. The results of sampling campaigns in three different catchments (semi-rural village, residential area, and residential area with large hospital) are discussed, considering its relation with the human activities (day versus night, meals, laundry). Better anticipating the variability of pollution which arrived to the wastewater treatment plant would improve their management and therefore their performances. These measurements also allowed a better understanding of the variability of some micropollutants such as heavy metals. The daily variation pattern in the big city is less marked than rural communities. This variability is probably related to the contributions of professional activities on different sites. It depends on the modification of the collection network, lifestyle, demographics on the water catchment, in terms of spatial distribution and age class in the studied area. The macropollution (C, N-NH4, P) and metal micropollution (Na, K, Mg, Ca, Cu, Zn, Mn, Fe, Al) were considered. Pollution peaks were observed: For residential areas, the first peak corresponds to human activity in the morning (around 10:00) before leaving home to work, the second peak corresponds to the activities at the time of returning home (around 20:00) after a day's work. We did not find a proper scheme for mixed zones (residential with commercial, industrial and hospital activities). Variations in flow and composition of the wastewater reproduce very well the human cycle, taking into account modifications in population, information on land use and daily journeys between home and work in the studied sites

Cette thèse s’est déroulée dans le cadre du projet EPEC (Epuration en Eau Courante) soutenu par le programme ECOTECH 2010 de l’ANR. Ce projet doit permettre d’aider à répondre aux exigences de la Directive Cadre sur l’Eau pour les petits cours d’eau en zone rurale. Deux voies ont été explorées i) la première vise à étudier et à proposer des moyens d’améliorer la capacité d’épuration au sein de systèmes naturels, en s’appuyant sur des observations réalisées sur deux cours d’eau en Lorraine (Brénon et St-Oger) ii) la seconde concerne la réduction des impacts sur le milieu récepteur des rejets de stations d’épuration en milieu rural par l’étude du fonctionnement de zones de rejet végétalisées (ou ZRV) à la sortie de ces stations. A l’échelle de la rivière, la caractérisation sur tout son cours permet de distinguer les zones les plus susceptibles de présenter des phénomènes d’autoépuration marqués. Cela a permis, en combinaison avec des caractérisations hydromorphologiques, de sélectionner pour chacun tronçon de taille plus réduite. Ces tronçons sont localisés en aval de zones urbanisées et présentent une succession de parties rectifiées et de parties naturelles. La réponse du tronçon naturel face aux polluants domestiques est différente selon le cours d’eau. Le tronçon naturel du Brénon, d’une longueur d’environ 6 km était efficace en termes d’abattement des matières organiques, de l’azote ammoniacal et des nitrates. Quant au St-Oger, les polluants ont été beaucoup moins influencés dans le tronçon naturel dont la longueur n’était que de 0.5 km. La troisième échelle s’est intéressée au compartiment hyporhéique dont le comportement est déterminé par les caractéristiques hydromorphologiques du cours d’eau, la composition du substrat et notamment sa porosité, et les conditions hydrologiques qui varient en fonction des aléas climatiques. A partir de prélèvements dans la zone hyporhéique (- 30 et -50 cm pour le Brénon et -20 et -30 cm pour le St-Oger), quatre types de fonctionnement ont été distingués en fonction de la disponibilité en oxygène dissous et des échanges possibles entre la zone hyporhéique et l’eau de surface : (1) les zones aérobies à échange hyporhéique important contribuent à la dégradation des matières organiques et à l’oxydation de l’azote ammoniacal ; (2) les zones anoxiques à échange hyporhéique moindre caractérisées par une épuisement rapide de l’oxygène dissous par le biais de métabolismes microbiens aérobies et par une réduction des nitrates ; (3) les zones anoxiques à faible échange hyporhéique caractérisées par une accumulation des sels en profondeur et une réduction des nitrates et sulfates et (4) les zones fermées caractérisées soit par présence du colmatage soit par une très faible conductivité hydraulique. Ces fonctionnements ont pu partiellement être reproduits au laboratoire dans un réacteur à lit poreux permettant de simuler la zone hyporhéique. Le terme de ZRV est utilisé pour décrire des espaces aménagés entre le point de rejet de station d'épuration en amont et le milieu récepteur en aval, dans le but de réaliser un traitement de finition des eaux résiduaires traitées. Ces ZRV ont montré une forte capacité à éliminer les nitrates et les phosphates en période estivale, mais une production de carbone organique dissous a aussi été notée lié à la décomposition des macrophytes (phragmites, lentilles d’eau, algues, etc). En plus, une forte production d’oxygène par la photosynthèse des algues a été observée au printemps. Cependant, cette production s’atténuait progressivement avec la vitesse de recouvrement de l’eau libre par de lentilles d’eau. Deux tests biologiques sur le potentiel de la dénitrification et de méthanisation des sédiments des zones humides ont été effectués en laboratoire pour corroborer les observations de terrain / The present PhD work was carried out within the project EPEC (Epuration en Eau Courante) funded by an ANR program, ECOTECH, in order to meet the requirements of Water Framework Directive for small streams, in particular in rural areas where domestic wastewater could be directly discharged by reason of lack of sewerage network and contribute to water quality degradation. Two study directions have been taken: i) the first aimed to study natural purification in stream systems and find out the way to improve water quality, and 2) the second concerned the reduction of the impact of wastewater treatment plants (WWTP) discharge to receiving water bodies by installation of a free-surface constructed wetland between them. Three study scales were investigated within two rural streams of Lorraine, Brénon and St-Oger. At stream scale, characterization of water quality along its course allowed us to distinguish some segments where occurred naturel purification processes. The second study scale was on relevant stream sections presenting interesting hydromorphologic features. These sections were located at the downstream of urban areas and present a succession of rectified and naturel segments. The response of naturel sections to domestic pollutants was different for the two streams. The Brénon section length of about 6 km was efficient for organic matter, ammonium nitrogen and nitrates removal. Concerning the St-Oger stream, the pollutants were less influenced in the natural section long of only 0.5 km. The last study scale focused on the hyporheic zone where system function depends on hydromorphologic features of the stream, composition of streambed, especially its porosity, and hydrologic conditions which depends on climate. According to analysis on hyporheic waters sampled at -30 and -50 cm for Brénon and -20 and -30 cm for St-Oger, four functional zones were distinguished in relation with dissolved oxygen availability and possible water exchange between hyporheic zone and surface water: (1) aerobic zones at high hyporheic exchange showing contribution to organic matter degradation and oxidation of ammonium nitrogen; (2) Anoxic zones with less hyporheic exchange characterized by fast dissolved oxygen depletion by aerobic microbial metabolism and reduction of nitrates; (3) Anoxic zones with low hyporheic exchange characterized by accumulation of salts in deep layers and reduction of nitrates and sulfates and (4) “closed” zones characterized by clogged spaces or very low hydraulic conductivity. These functions could be partially reproduced in laboratory within a porous bed reactor simulating an hyporheic zone. Free-surface wetlands are spaces constructed between the discharge point of the WWTP and the receiving watercourse, here small streams in rural areas, with the aim to finish the waste water treatment. The wetlands had shown high capacity to remove nitrates and phosphates in summer periods. However a production of dissolved organic carbon was noticed and results from plant decomposition (reed, duckweed, algae, etc.). Algae contributed to high oxygen production through photosynthesis in spring. This production progressively decreased with the proliferation of duckweed on the water surface. Two biological tests on sediment's potentiality for denitrification and methane production were carried out at laboratory scale in order to corroborate the field observations