Les hôpitaux génèrent des effluents riches en résidus pharmaceutiques (RP), fonctions de leurs activités de soins et de diagnostic. Certains de ces RP sont aujourd’hui retrouvés de manière ubiquitaire dans les écosystèmes aquatiques, en raison de leurs propriétés persistantes et/ou de leur émission continue. La variété de ces RP est telle qu’il est nécessaire de les hiérarchiser, en fonction des risques qu’ils représentent pour l’Environnement, à des fins d’étude et de gestion. Un de ces risques est le transfert des RP bioaccumulables (i.e. Kow élevé et faible biodégradabilité) dans les chaînes alimentaires, via les processus de bioconcentration, de bioaccumulation et de bioamplification. L’objectif principal de cette thèse est de caractériser expérimentalement la bioconcentration et la bioaccumulation de molécules identifiées comme prioritaires dans des travaux précédents. Le composé modèle que nous avons choisi est le tamoxifen, molécule utilisée contre le cancer du sein et déjà retrouvé dans l’Environnement. Les organismes étudiés, issus des trois niveaux trophiques de la chaine alimentaire modèle, sont Pseudokirchneriella subcapitata, Daphnia magna et Danio rerio. Pour mesurer la teneur de cette molécule dans les organismes, nous avons développé une méthode d’analyse reposant sur l’utilisation d’une molécule marquée par un isotope stable, le 15N tamoxifen.Nous avons mesuré des facteurs de bioconcentration (BCF) allant de 12800 chez D. magna à 85600 dans le foie de D. rerio en passant par 21500 chez P. subcapitata. Chez ces derniers, nous avons également évalué la part du régime alimentaire dans la bioaccumulation du tamoxifen. Nous avons observé que plus la concentration dans le milieu d’exposition est faible, plus le régime alimentaire contribue à la bioaccumulation. Ces travaux de thèse présentent de nombreuses perspectives que l’on peut regrouper autour de deux axes : connaissance de l’écotoxicité des RP et de l’écotoxicologie isotopique. / Hospitals generates effluents rich in pharmaceuticals compounds (PC), notably because of careand diagnostics activities. Some of these PCs are ubiquitous in aquatic ecosystems owing to itspersistent properties and/or because of continuous releasing in environment. The diversity of thesePCs is so strong that it is necessary to prioritize them, considering risks that PCs represents forthe Environment, in order to manage and study these compounds. One of these risks is the transferof bioaccumulatives PCs (i.e. PCs with high Kow and low biodegradability) along trophic webs,via bioconcentration, bioaccumulation and biomagnification processes. The main objective of thisthesis is to characterize bioconcentration and bioaccumulation of molecules identified as priorityin previous studies. The model compound choose in our work is the tamoxifen, a molecule usedin the treatment of breast cancer and already found in Environment. Organisms studied, typicalfrom three trophic levels of the model trophic chain, are Pseudokirchneriella subcapitata, Daphniamagna and Danio rerio. In order to measure content of tamoxifen in organisms, we developed aninnovative analytic method based on the use of stable isotopes labelled tamoxifen : 15N tamoxifen.We succeeded to measure bioconcentration factors (BCF) from 12800 in D. magna to 85600 in liverof D. rerio including BCF of 21500 in P. subcapitata. In this latter, we also assessed the contributionof dietary route to the total contamination of D. magna by tamoxifen. We observed that the morethe medium concentration was weak, the more the dietary route contribute to the contamination.These works shows numerous perspectives that we can gather inside two axes : ecotoxicity knowledgeof PCs an isotopic ecotoxicology.

Dans ce travail de thèse, nous avons analysé les résidus des plusieurs contaminants anthropiques dans des prédateurs de la chaîne alimentaire aquatique et des proies de la chaîne terrestre. En effet, la loutre, le grand cormoran et le silure sont prédateurs piscivores au sommet de la chaîne alimentaire, les pesticides organochlorés, les PCBs et les éléments traces métalliques (plomb, cadmium, cuivre et mercure) ont été détectés dans tous les foies de ces prédateurs prélevés dans les bassins de la Loire en France. Les PCBs sont les organochlorés les plus répandus dans les trois espèces, suivi des DDTs. Les valeurs maximales de PCBs ont atteint 1,61, 1,96 et 0,28 mg/kg de poids frais pour les cormorans, les loutres et les silures, respectivement. La concentration du mercure a dépassé la limite toxique pour plus de 40 % des cormorans analysés. L‘effet « cocktail » de ces contaminants sur les trois espèces n‘est pas étudié dans cette thèse. Cependant, Les concentrations des organochlorés et des éléments traces dans ces prédateurs sont généralement modestes ou faibles. Ainsi, Il nous semble que ces contaminants ne constituent pas une menace pour la conservation de ces espèces à court ou moyen terme. Par ailleurs, dans le réseau trophique terrestre, nous avons trouvé que trois rodenticides anticoagulants la chlorophacinone, la bromadiolone et le brodifacoum s‘accumulent dans les limaces de la manière rapide et stable au cours de temps, par contre aucune mortalité n‘a été observée chez les limaces. Le brodifacoum a été détecté dans plus de 90 % des limaces prélevées sur le terrain, et nous avons constaté que ces limaces représentaient un risque élevé d'empoisonnement secondaire pour trois de leurs prédateurs, le hérisson européen, la musaraigne commune et l'étourneau sansonnet. On pourrait donc confirmer que les invertébrés constituent une source non négligeable de rodenticides pour leurs prédateurs.L‘objectif de cette thèse est de montrer l‘influence du régime alimentaire sur la contamination des proies, des prédateurs et d‘évaluer les risques toxicologiques pour ces espèces / In this work, we analyzed the residues of several anthropogenic contaminants in predators of the aquatic food chain and prey of the terrestrial chain. The otter, the great cormorant and the catfish are piscivorous predators at the top of the food chain. Organochlorine pesticides, PCBs and trace elements (lead, cadmium, copper and mercury) were detected in all these predators collected from the basins of the Loire in France. Residue level of PCBs in these predators was the highest followed by DDTs and maximal PCB values reached 1.61, 1.96, and 0.28 mg/kg wet weight for cormorants, otters, and catfish, respectively. The concentration of mercury exceeded the toxic thresholds for more than 40% of the cormorants analyzed. The possible combined effect of these contaminants on the three species has not been studied in this thesis. However, the concentrations of organochlorines and trace elements are generally modest or low. Thus, it seems that these contaminants do not constitute a major threat to the conservation of these species for the short or medium term. Furthermore, in the terrestrial food chain, we found that three anticoagulant rodenticides chlorophacinone, bromadiolone and brodifacoum accumulate in slugs in a stable way over the time, whereas no mortality was observed in slugs. Brodifacoum was detected in more than 90% of the slugs collected in the field, and we found that these slugs represented a high risk of secondary poisoning for three of their predators, European hedgehog, common shrew and European starling. Therefore, it could be confirmed that invertebrates constitute a non-negligible source of rodenticides for their predators.The objective of this thesis is to show the influence of the diet on the contamination of prey, predators and to evaluate the toxicological risks for these species

Les essais de gazéification effectués dans le cadre de cette étude ont été réalisés à l’aide d’une installation instrumentée et équipée d’un réacteur à lit fixe en utilisant du dioxyde de carbone d’une part, et de la vapeur d’eau d’autre part, comme réactifs. Dans cette étude, nous avons considéré le procédé de gazéification étagée. Par ailleurs, l’étude concernant la disponibilité de la ressource, effectuée sur dix ans, nous a permis de sélectionner deux résidus agricoles, en tenant compte de leur disponibilité dans le temps, l’absence de conflit nutritionnel ainsi que de leurs caractéristiques physicochimiques... A l’issue de cette étude, deux résidus agricoles ont été sélectionnés : les balles de riz et les rafles de maïs. L’étude de la pyrolyse de ces deux biomasses a été effectuée dans un four à moufle à une température de 450 °C pour un temps de séjour de 45 minutes. Un modèle mathématique basé sur la méthode de Newton a été proposé pour estimer le rendement en cokes des balles de riz et des rafles de maïs en fonction de la température, pour un temps de séjour fixé. Nous avons également procédé à une caractérisation physicochimique de ces deux résidus agricoles ainsi que de leurs cokes de pyrolyse. Plusieurs essais de pyrolyse ont également été réalisés en ATG afin de déterminer l’ordre réel des réactions de décomposition, par pyrolyse, de ces deux biomasses, en fonction de la température. Pour les essais de gazéification, ils ont été réalisés sur le coke de pyrolyse des deux biomasses retenues, à l’aide d’une installation équipée d’un réacteur à lit fixe d’une part, ainsi que par analyse thermogravimétrique d’autre part. Plusieurs modèles cinétiques (VRM, SCM et RPM) ont été utilisés pour modéliser la cinétique de gazéification des balles de riz et des rafles de maïs avec du dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau. Il ressort que le modèle RPM est le plus adapté des trois modèles étudiés pour simuler au mieux la gazéification du charbon de balles de riz et de rafles de maïs dans les conditions opératoires étudiées dans la présente étude. Ainsi, les énergies d’activation obtenues sont respectivement de 165,8 kJ/mol et de 152,9 kJ/mol avec le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau pour les balles de riz pendant que le facteur exponentiel varie de 2595.4 s-1 à 3473.4 s-1 avec des valeurs respectives du paramètre structural Ψ=3,8 pour la réaction de Boudouard et Ψ= 2.16 pour la vapogazéification. Cependant, les énergies d’activation obtenues pour les rafles de maïs sont respectivement de 114,4 kJ/mol et de 105,5 kJ/mol avec le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau pendant que le facteur exponentiel varie de 13,9 s-1 à 18,3 s-1avec des valeurs respectives du paramètre structural Ψ=12,3 pour la réaction de Boudouard et Ψ= 8,68 pour la vapogazéification. / The gasification tests in this study were carried out using an instrumented installation equipped with a fixed bed reactor using carbon dioxide and water steam, as reagents. In this study, we considered the stepped gasification process. In addition, the ten-year resource availability study allowed us to select two agricultural residues, taking into account their availability over time, the absence of nutritional conflict and their physicochemical characteristics… At the end of this study, two agricultural residues were selected: rice husks and corn cobs. The pyrolysis of these two biomasses was carried out in a muffle furnace at a temperature of 450 °C for a residence time of 45 minutes. A mathematical model based on the Newton method has been proposed to estimate the coke yield of rice husk and corn cobs as a function of temperature, for a fixed residence time. We also carried out a physicochemical characterization of these two agricultural residues as well as their pyrolysis cokes. Several pyrolysis tests have also been carried out in ATG in order to determine the real order of the decomposition reactions by pyrolysis, of these two biomasses, as a function of temperature. For the gasification tests, they were carried out on the pyrolysis coke of the two retained biomasses, using an installation equipped with a fixed-bed reactor on the one hand, and by thermogravimetric analysis of another hand. Several kinetic models (VRM, SCM and RPM) were used to model the gasification reaction kinetics of rice husk and corn cobs with carbon dioxide and water steam. It appears that the RPM model is the most suitable of the three models studied to best simulate the gasification reaction of char from rice husk and corn cobs under the operating conditions studied in this study. Thus, the activation energies obtained are respectively 165.8 kJ/mol and 152.9 kJ/mol with carbon dioxide and water steam for rice husk while the exponential factor varies from 2595.4 s-1 to 3473.4 s-1 with respective values of the structural parameter Ψ = 3.8 for the Boudouard reaction and Ψ = 2.16 for the water steam gasification. However, the activation energies obtained for corn cobs are 114.4 kJ/mol and 105.5kJ/mol respectively with carbon dioxide and water steam while the exponential factor varies from 13.9 s-1 to 18.3 s-1 with respective values of the structural parameter Ψ = 12.3 for the Boudouard reaction and Ψ = 8.68 for the water steam gasification.

Les moteurs diesel suralimentés à injection directe ont bénéficié de nombreux progrès en termes de minimisation de consommation et d’émissions. Ils représentent aujourd’hui des processus technologiques de plus en plus complexes, d’où la nécessité d’améliorer et de développer des systèmes de diagnostic pour la détection des défauts de ces moteurs. Cette thèse propose une méthode de diagnostic à base de modèle pour la détection de différents types de défauts : de capteurs, d’actionneurs et des fuites dans la boucle des gaz d’un moteur diesel en n’utilisant que ses capteurs d’origine. L’utilisation de modèles physiques, polynomiaux, statiques et dynamiques permet de calculer des résidus entre les grandeurs mesurées par les capteurs et celles estimées par ces modèles. En présence de défauts, des variations anormales des résidus donnent naissance à des symptômes qui constituent la base de détection de différents types de pannes dans le système. La méthode proposée est implémentée, avec un système de prototypage rapide, et testée sur un moteur diesel à bord d’un véhicule de recherche. Des résultats expérimentaux d’application montrent la détection et le diagnostic, réalisés en temps réel, des différents types de défauts introduits durant les essais / The turbocharged diesel engines with direct injection benefited from numerous progresses in terms of minimization of consumption and emissions. Today, they represent more and more complex technological processes. Therefore, fault detection and diagnosis need to be developed and improved for these engines. This thesis proposes a method of model based diagnosis for the detection of various types of faults like: sensor, actuator faults and leaks in a diesel engine gases path by using only serial production sensors. The use of physical, polynomial, static and dynamic models allows calculating residuals between the sensor signals and their estimates computed by these models. When a fault occurs, abnormal variations of those residuals give birth to symptoms which constitute the base of detection of various breakdown types in the system. The proposed method is implemented, with a rapid prototyping system, and tested on a diesel engine on board a research vehicle. Application experimental results show the detection and the diagnosis, performed in real lime, of various types of faults introduced during the tests

L'objectif de la thèse est de caractériser des populations bactériennes susceptibles de dégrader la lignine des résidus de culture afin d'optimiser la biodisponibilité du compartiment holocellulosique. L'originalité du sujet réside dans la recherche de bactéries ligninolytiques en utilisant des approches combinant à la fois de l'isolement de souches, des techniques de biologie moléculaire et de la mise en œuvre de ces micro-organismes à l'échelle de réacteur pilote, dans le cadre de prétraitements des résidus de culture. Les travaux de recherche ont été réalisés pour mettre en évidence et identifier des micro-organismes potentiellement intéressants et caractériser leurs systèmes enzymatiques susceptibles d'intervenir dans la dégradation de la lignine. Suite à l'isolement de plusieurs souches d'intérêts et à la mise en place de réacteurs, des expérimentations ont été réalisées afin de suivre l'effet des prétraitements biologiques sur la dégradation de la biomasse et notamment par l'étude des transformations biochimiques, de l'accessibilité à la cellulose ainsi que de l'évolution des communautés microbiennes. Les résultats de ces travaux ont montré que la communauté endogène joue un rôle primordial dans la biodégradation de la paille de colza. Bien que l'inoculation de bactéries exogènes ait eu peu d'influence, il est possible d'améliorer l'accessibilité à cellulose par un mélange de lignine et des sels minéraux permettant d'enrichir la communauté endogène active. Cette thèse s'articule autour de plusieurs analyses multi-échelles et complémentaires permettant de développer un prétraitement biologique de résidu de culture, d'améliorer sa mise en œuvre et son utilisation pour la digestion anaérobie par voie sèche ou la production de bioéthanol. / The aim of the PhD project is to characterize bacterial populations potentially capable of degrading lignin within crop residues to optimize the bioavailability of holocellulose compartment to be valorized by anaerobic digestion. The originality of the subject lies in finding ligninolytic bacteria using approaches combining the isolation of strains and technique of molecular biology, and the application of these microorganisms on a reactor scale, as part of pretreatment of crop residues. Firstly, research work was carried out to find and identify potentially interesting micro-organisms and characterize their specific enzyme systems. Secondly, studies have been conducted on the application of micro-organisms isolated for a biological pretreatment of rape straw. Pretreatments were carried out in a series of laboratory reactors dedicated to follow the effect in real time. A method allowing the quantification of the cellulose accessibility for cellulases in substrate was established. In parallel, high-throughput sequencing analysis was performed to monitor and/or characterize the bacterial and archaeal communities in the reactors. The results obtained have shown that the main factor influencing the degradation of the straw was not the presence of ligninolytic strains which could not influence the development of endogenous community, but the supply of some nutrients included in a mixture with lignin and mineral salts which could enrich a particularly active community. The data obtained in the thesis allowed to capitalize knowledge on the biodegradation of lignocellulosic biomass. This prospective study allowed the consideration of using the biological pretreatments developed at the upstream of biogas and biofuel sectors.

Fusarium graminearum est un champignon pathogène des plantes, responsable de la fusariose de l'épi (plus connue sous le nom de Fusarium Head Blight : FHB) sur céréales, notamment sur le blé et le maïs. En interaction avec la plante, le champignon produit des mycotoxines, parmi lesquellse le déoxynivalénol (DON), dont la finalité pour le champignon producteur est méconnue mais qui sont toxiques pour les humains et les animaux. Ainsi la qualité des grains contribue fortement aux pertes de rendement observées et les résidus contaminés restent au champ. Une première revue bibliographique (Leplat et al 2012) a mis en évidence l'importance des résidus de culture (habitat écologique) pour la survie saprophyte du champignon, pour sa reproduction sexuée et pour l'établissement de l'inoculum primaire susceptible d'infecter la prochaine culture. Une seconde revue bibliographique a souligné les lacunes en ce qui concerne le rôle que les mycotoxines pourraient jouer dans la survie de F. graminearum dans un cet habitat. L'objectif principal de cette thèse était donc de vérifier si la présence de mycotoxines dans les résidus de récolte donne un avantage compétitif à F. graminearum vis-à-vis des composantes biotiques du sol et des résidus et notamment les champignons, les bactéries, les protozoaires, les nématodes et les vers de terre. L'impact du DON sur ces différentes communautés a été évalué dans des résidus de maïs et de blé, au champ et en microcosmes, en condition de labour et de travail superficiel du sol. Le développement de la maladie et ses conséquences sur le rendement ont été observés dans l'expérience de terrain à l'Unité Expérimentale de l'INRA de Dijon.Au cours de cette étude, la survie et les dynamiques de développement de la souche modèle d'étude F. graminearum MIAE00376 et des communautés fongiques et bactériennes ont été mesurées en utilisant la réaction de polymérisation en chaîne en temps réel (Q-PCR) ainsi que par comptage sur boîtes. Dans le même temps, l'évolution des structures des communautés microbiennes a été déterminée par analyse du polymorphisme de longueur des fragments de restriction terminaux (T-RFLP). Les nématodes et les vers de terre ont été quantifiés par extraction et observations à l'œil ou a la loupe binoculaire. Le DON introduit dans le sol et les résidus a été extrait et quantifié au cours du temps par chromatographie liquide haute performance (CLHP). Des dynamiques de population de la souche MIAE00376 associée à différents microorganismes isolés de paille en décomposition et sélectionnés pour leur résistance au DON, à des bactéries fixatrice d'azote et à des Fusarium sp. appartenant au complexe fongique du FHB ont été mesurées en microcosmes de paille en présence ou non de DONLes résultats suggèrent que le DON dans les résidus de culture a une incidence sur les composantes biotiques du sol, mais l'impact dépend des communautés et de la localisation des résidus (en surface ou incorporés dans le sol). La biomasse moléculaire montre que les densités bactériennes et fongiques ont été significativement affectées par la présence de DON. La présence de DON a joué un rôle significatif sur la structure des communautés bactériennes et protozoaires, plus faible sur les communautés fongiques et nul sur les nématodes voire positif sur les vers de terre.Il est conclu que le DON est rapidement inaccessible en profondeur et un peu moins rapidement en surface (immobilisation ou dégradation), qu'il ne confère pas d'avantage compétitif au champignon producteur et que la gestion de l'habitat privilégié que constituent les résidus de culture pour F. graminearum peut être envisagée par le travail du sol en favorisant la décomposition rapide des résidus, par le labour ou l'utilisation d'organismes décomposeurs indigènes ou introduits. / Fusarium graminearum is a plant pathogenic fungus, causing devastating disease “Fusarium head blight” (FHB) in cereals including wheat and maize. It also contaminates the grains with mycotoxins including deoxynivalenol (DON) which are toxic to human and animals. This disease has resulted in the serious losses in grain yield and quality. We established through a first bibliographic review that during off season fungus survives saprophytically on the crop residues (ecological habitat) and serves as primary inoculum for the next season crop. However, we noticed also that the literature was poor about the role mycotoxins could play in the establishment of F. graminearum in such a habitat. The main aim of this thesis was therefore to test whether the presence of mycotoxins in the crop residues gives an advantage to F. graminearum to survive and develop a primary inoculum in the presence of the whole soil biota including fungi, bacteria, protozoa, nematodes and earthworms. We studied the impact of DON on the soil communities in the field as well as in microcosms, in wheat as well as in maize residues under tillage and no-tillage conditions. The disease development and the yield were noted in the field experiment. Some DON resistant active fungal decomposers and nitrogen fixing bacteria were picked and the dynamics of F. graminearum was observed by accelerating decomposition of crop residue in their presence, in the presence or absence of DON.During this study, the dynamic and survival of F. graminearum and total fungal and bacterial communities were examined by using quantitative real time polymerase chain reaction (qPCR) as well as by plate counting. At the same time, the structures of microbial communities were determined by using terminal restriction fragment length polymorphism analysis (T-RFLP). The DON resistance of isolated fungal decomposers and nitrogen fixers was tested by using minimal inhibitory concentration test (MIC). Nematodes and earthworms were quantified through binocular observations. The fate of DON was determined by quantifying the mycotoxin by high performance liquid chromatography (HPLC).The results suggested that DON in crop residues showed an impact on the biotic components of the soil but the impact depended on the communities and on the location of the residues (on surface or incorporated in the soil). The molecular biomass shows that the fungal and bacterial densities were significantly affected by the presence of DON. The presence of DON played significant role on the structure of bacterial and protozoan community while the nematodes and fungal communities remained unaffected. MIC results showed that the susceptibility of some competitive fungal strains towards DON was dependent on the dose of mycotoxin. The earthworms (Lumbricus terrestris) were not affected by the presence of mycotoxin. The degradation of DON in the residues was dependent on the time, the location of residues and the soil biota. The quantification of F. graminearum suggested that the presence of DON gave no advantage in the survival and development of primary inoculum during the decomposition of crop residues in the soil. We conclude that fungal decomposers can be selected on their enzymatic potential towards organic matter more than on the DON resistance to increase the degradation of the straw left at the surface and limit the subsequent development of F. graminearum.

La gestion des déchets constitue un problème majeur au niveau mondial. En agriculture, le retour au sol des résidus de culture est une pratique courante et constitue une opportunité intéressante pour maintenir la fertilité du sol et/ou pour stocker du carbone. La décomposition des matières végétales dans le sol est influencée par plusieurs facteurs (tels que la composition microbienne, la nature et qualité des matières végétales), et a pour acteurs principaux les microorganismes telluriques. Au-delà du retour au sol, d’autres voies de valorisation de la matière végétale non récoltée peuvent être envisagées, telle que sa transformation pour des usages non alimentaires. Dans le domaine du bâtiment, l’intérêt de l’utilisation de matériaux biosourcés (destinés à l’isolation thermique) est croissant et encouragé par les pouvoirs publics dans la construction ou la rénovation. Toutefois, à notre connaissance, la question de la gestion de la fin de vie de ces matériaux après déconstruction des bâtiments n’est pas encore abordée. Afin de mieux comprendre le retour aux sols agricoles de matières végétales de natures diversifiées (paille de blé, paille de colza et tiges de tournesol), nous avons combiné différentes caractérisations biochimiques/physicochimiques tels que le fractionnement biochimique, l’analyse thermogravimétrique et la spectroscopie infra rouge, avec l’étude de la dynamique microbienne (abondance, diversité, fonction), complétées du suivi de minéralisation du carbone et de l’azote durant 3 mois d’incubation, en microcosmes. La minéralisation des résidus de grandes cultures est principalement régie par des microbiodiversités initialement différentes, issues de la prairie permanente ou la grande culture, et dans une moindre mesure par leur qualité biochimique. Quant à la dynamique microbienne, elle est impactée par ces deux types de sols et la nature de apports. Dans le cas de coproduits contrastés de la tige de tournesol (moelle et écorce), la minéralisation du C est principalement dictée par leur qualité initiale. Concernant la mise en oeuvre d’un matériau biosourcé à base de moelle de tige de tournesol, elle semble favoriser sa minéralisation dans le sol. Le retour au sol de ce type de matériau pourrait donc constituer un moyen intéressant de gestion de sa fin de vie. / Waste management is a major problem worldwide. In agriculture, the return of crop residues to the soil is a common practice and represents an interesting opportunity to maintain soil fertility and / or to store carbon. The decomposition of plant materials in soils is influenced by several factors (such as microbial composition, plant material’s nature and quality), and soil microorganisms are its main actors. Moreover, other ways of valorization of non-harvested plant materials are possible, such as their transformation for non-food applications. In the building industry, the interest in using biobased materials (for thermal insulation) is growing and encouraged by the public authorities in construction or renovation projects. However, to our knowledge, the issue of management of these materials end-of-life is not yet addressed, after deconstructing the buildings. In order to better understand different crop residues (wheat straw, rapeseed straw and sunflower stems) decomposition in agricultural soils, we have combined different biochemical / physicochemical characterizations such as biochemical fractionation, thermogravimetric analysis and infrared spectroscopy, with microbial dynamics monitoring (abundance, diversity, function), supplemented by carbon and nitrogen mineralization measures during 3 months incubation in microcosms. Crop residues mineralization is mainly governed by initially different microbiodiversities (derived from permanent grassland or conventional cropping system), and to a lesser extent by their biochemical quality. However, microbial dynamics are influenced by both, types of soils and nature of inputs. As for the sunflower stem coproducts (pith and bark), C mineralization is mainly dictated by their initial quality. Concerning the manufacturing process of a sunflower pith biobased material, it seems to favor its mineralization in soil. The return of this type of material to soil could thus constitute an interesting means of managing its end-of-life.

Chez les plantes, le nitrate est un élément essentiel mais sa disponibilité dans le sol est fluctuante. Il est donc stocké dans la vacuole grâce à un échangeur nitrate/proton appelé AtClCa. La famille de protéines ClCs comporte à la fois des échangeurs mais aussi des canaux suggérés comme issus de l’évolution des échangeurs par une conversion mécanistique. Chez Arabidopsis thaliana, seuls des ClCs échangeurs assurent la gestion du nitrate. Deux glutamates très conservés, E203 et E270 dans AtClCa, sont essentiels pour le transport des protons chez les ClCs échangeurs. La mutation du résidu E203 en une alanine, un acide aminé non protonable (E203A) a permis de produire artificiellement une telle conversion mécanistique. Afin de mieux comprendre l’importance physiologique du mécanisme d’échange, une analyse a été conduite sur des plantes exprimant la forme mutée d’AtClCa pour ce glutamate. Chez ces plantes, le stockage vacuolaire est fortement réduit au profit d’une importante assimilation accroissant la teneur en protéines. En dépit de cela, elles présentent un défaut de production de biomasse résultant en grande partie d’une perturbation de l’homéostasie hydrique. Elles sont également plus sensibles aux stress hydrique et probablement azoté. La conservation d’un échangeur est donc requise pour croitre en dépit des fluctuations environnementales. En parallèle, la mutation E270A a été introduite en plante afin d’étudier son importance sur la physiologie d’Arabidopsis. Une analyse préliminaire de la biomasse et des contenus en nitrate et eau de plantes exprimant la forme mutée de ce glutamate est donc présentée dans la seconde partie de cette thèse. / Nitrate is a major element for plant but its availability is very fluctuant in soils. Then, it is stored in vacuoles thanks to a nitrate/proton exchanger named AtClCa. In ClCs, exchangers but also channels were identified, the latest were suggested to be evolved from exchanger in which a mechanistic switch happened. In Arabidopsis thaliana, only exchangers are involved in nitrate management. Two conserved glutamate, E203 and E270 in AtClCa, are essential for protons transport in ClCs exchangers. The mutation of E203 into an alanine, a non-protonable amino acid (E203A) artificially produces such a mechanistic switch. To better understand the physiological importance of this exchange mechanism, a study was conducted in plants expressing the mutated form of AtClCa for this glutamate. In those plants, the vacuolar storage is highly restricted whereas the assimilation is favoured and the protein content increased. Despite that, the biomass production is decreased mostly because of a hydric homeostasis disruption. Those plants are also more sensitive to hydric and probably nitrogenous stress. The exchanger conservation is then required for plant growth whatever the environmental fluctuations. In parallel, the mutation E270A was introduced in planta to study its physiological importance. A preliminary analysis of plant biomass and nitrate and water contents was then performed in plants expressing the E270A mutated form of AtClCa and the results are presented in the second part of the manuscript.

Cette thèse explore la possibilité d'utiliser des déchets solides carbonatés issus du procédé Solvay de fabrication de carbonate de sodium (Na2CO3) comme réactifs pour le traitement de l'H2S à des concentrations trouvées typiquement dans des stations d'épuration des eaux usées. Dans un premier temps, la réactivité de deux résidus issus du procédé Solvay ont été évalués en termes d'efficacité d'abattement d'H2S dans un réacteur gaz-liquide-solide à l'échelle laboratoire (250 ml). Ce réacteur fonctionne en mode semi-continu (passage continu du gaz à travers un volume fixe de suspension). L'influence des paramètres opératoires comme la teneur en solide de la suspension, la concentration en H2S, la vitesse d'agitation et le volume de suspension a été examinée. Les processus cinétiques et physico-chimiques mis en jeu ont été identifiés et expliqués malgré le milieu réactionnel complexe. Dans un deuxième temps, l'étude du traitement d'H2S a été réalisée à l'échelle pilote sur un site industriel de Solvay en utilisant une colonne à bulles avec passettes (170 L) qui fonctionne également en mode semi-continu. Les résultats de l'étude paramétrique à l'échelle laboratoire ont été confirmés à l'échelle pilote. Finalement, la colonne a été évaluée avec un effluent gazeux réel issu d'une station d'épuration d'eaux usées à Graulhet (81) qui contient jusqu'à 200 ppmv d'H2S. En présence d'autres gaz comme le méthane (0,4 % vol.), le dioxyde de carbone (2,5 % vol.), le système s'est révélé efficace pour l'abattement sélectif d'H2S. Un abattement quasi-total (100 %) a pu être maintenu pendant au moins deux semaines avec un batch de la suspension à base de résidu. Cette étude démontre la compétitivité du procédé en termes d'efficacité et de coût pour le traitement d'H2S dans des conditions ambiantes. Les résultats obtenus démontrent également la possibilité de transposition du procédé à l'échelle industrielle. / The purpose of this study to valorize solid wastes from the Solvay process for the production of sodium carbonate as reagents for the treatment of H2S in air at concentrations typically found in wastewater treatment plants (tens to hundreds of ppmv of H2S). Firstly, the reactivity of two residues was evaluated in a gas-liquid-solid reactor at laboratory scale (250 ml). This reactor operates semi-continuously (continuous passage of gas through a fixed volume of slurry). The influence of operating parameters including the solid content of the suspension, the concentration of H2S, the stirring speed and the volume of suspension was discussed. The kinetics, physicochemical processes as well as mechanism involved have been identified despite the complex reaction medium. Secondly, the H2S treatment was investigated at pilot scale using a bubble column with trays (170 L) which also operates in semi-continuous mode. The results of the parametric study obtained at laboratory scale were checked at pilot scale. Finally, the column was evaluated with a real gaseous effluent from a wastewater plant in Graulhet (Tarn, France) which contains up to 200 ppmv of H2S. In the presence of other gases as methane (0.4% vol.) and carbon dioxide (2.5% vol.), the system has proven to be effective for the selective elimination of H2S. A near total abatement (100%) was maintained for at least two weeks with only one batch of suspension. Stable and non-volatile sulfur compounds (sulfates, sulfites, thiosulfates) were formed as products of the process. This study demonstrates the competitiveness of the process in terms of cost-effectiveness for the treatment of H2S in ambient conditions. The results obtained also demonstrate the possibility of scaling-up the method to an industrial scale.

La fusariose de l'épi est une maladie grave des cultures céréalières du Québec. Il a été établi que la quantité de résidus de culture laissée par le travail du sol et l'application de glyphosate pouvaient augmenter l'intensité de cette maladie. L'objectif de cette étude était de déterminer l'effet du glyphosate, appliqué sur un précédent cultural de soya, sur l'intensité de la fusariose du blé et de l'orge et la production d'inoculum de Fusarium graminearum selon trois travaux du sol : labour à l'automne, travail réduit du sol au printemps et semis direct. L'expérience a été répétée sur deux années (2007-2008), à deux stations expérimentales localisées au Québec. Généralement, l'application de glyphosate n'a pas influencé significativement l'intensité de la fusariose ou la production d'inoculum de F. graminearum, quel que soit le travail du sol exécuté. En revanche, l'effet du cultivar était fortement significatif. Ce dernier facteur, combiné aux conditions climatiques et à l'inoculum aérien de F. graminearum présent au-dessus des parcelles, serait davantage associé à l'intensité de la maladie que l'application de glyphosate.