Les laboratoires sur puces sont une des voies en cours d'exploration pour répondre à un besoin croissant d'analyses automatiques, miniaturisées, portables et rapides. Le mode de détection basé sur l'utilisation d'un EOSFET (Electrolyte-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor ou Transistor à Effet de Champ Electrolyte-Oxyde-Semiconducteur), permet une détection directe de l'interaction biologique par effet de champ et semble particulièrement prometteur, notamment lorsque la taille des dispositifs est réduite à une échelle nanométrique. Notre travail porte ainsi sur l'étude de dispositifs EOSFET dont le canal est une nanostructure unidimensionnelle. Nous mettons tout d'abord en oeuvre la conception et la fabrication des dispositifs. Leurs caractérisations, réalisées grâce à un banc de mesure dédié, mettent en évidence la sensibilité des EOSFET à différents paramètres tels que la lumière, la présence de charges électrostatiques environnantes, la salinité de la solution ou encore le débit imposé à la solution en contact avec le dispositif. Nous avons démontré la détection possible d'un changement de débit de 0.7 μL.min-1. Nous développons ensuite deux voies de fonctionnalisation des EOSFET, l'une permettant la détection d'une variation de pH de la solution, l'autre la présence de brins d'ADN cibles dans la solution. Le fonctionnement du dispositif dans différentes conditions permet de mettre en évidence plusieurs paramètres clés à maîtriser tels que la stabilité du dispositif et de son environnement pour réaliser une détection électrique sur EOSFET.

Au sein du système complexe que constitue le climat, l'océan joue un rôle primordial. D'une part, il enregistre et intègre les effets du changement climatique; d'autre part, les échelles de temps de ses variations naturelles, et notamment son inertie thermique environ mille fois supérieure à celle de l'atmosphère, en font un acteur important susceptible de moduler les effets futurs du changement climatique. Cette thèse se propose de mettre en évidence des signatures du changement climatique d'origine anthropique dans l'océan. Pour cela, nous étudions les évolutions observées de la température océanique de sub-surface et de la salinité océanique de surface, au cours des trente à cinquante dernières années. Des méthodes statistiques de détection de la réponse au forçage anthropique sont utilisées pour déterminer si une influence humaine peut être détectée dans les changements récents observés.

Les téléostéens euryhalins peuvent vivre dans des milieux à salinité très différentes. L'objectif de mon travail est de décrire les processus d'acclimatation à l'eau salée chez la truite arc-en-ciel par une étude couplant approches de génomique fonctionnelle et génétique. A partir d'une première approche cinétique de transcriptomie différentielle menée sur la branchie, une liste de gènes candidats a été établie et la réponse physiologique des poissons étudiée. Les principaux résultats révèlent de bonnes capacités d'euryhalinité et une réponse transcriptomique maximum 24h après le transfert en eau de mer. Des processus biologiques impliqués dans les mécanismes d'acclimatation sont également proposés. Une seconde partie de ce travail consistait en la caractérisation d'un contrôle génétique des processus liés à l'acclimatation à l'eau de mer chez la truite. Utilisant comme caractères, les teneurs plasmatiques en sodium et en chlore mesurées 24h après un transfert d'eau douce en eau salée répété à 2 reprises, ainsi que le poids branchial, des analyses univariées et multivariées ont permis de détecter 18 QTL dont 9 sont qualifiés de robustes. Une dernière étape de détection de QTL d'expression a alors permis de proposer 69 gènes candidats de premier choix. C'est la première fois qu'une approche mêlant transcriptomie différentielle et approche QTL / eQTL est menée chez une espèce d'intérêt aquacole au génome non séquencé pour la capacité d'acclimatation à un milieu osmotique différent. Ces résultats pavent la route pour une investigation précise des bases génétiques des processus d'acclimatation à l'eau de mer chez les téléostéens.

De nombreux travaux effectués en laboratoire ou sur des champs pétroliers ont mis en évidence l'influence que peut avoir la salinité de l'eau de balayage sur le déplacement des hydrocarbures. Les premières études documentées sur la capacité de l'injection d'eau de faible salinité à devenir une méthode EOR (augmentation de la récupération) ont débuté dans les années 90 [Jadhunandan & Morrow, 1991] suivies par d'autres auteurs [Lager et al., 2006]. Cependant il n'existe pas, à ce jour, d'explication générale du phénomène. L'objectif de notre étude est d'une part de quantifier, sur un système Huile/Saumure/Roche bien caractérisé, les récupérations additionnelles d'hydrocarbure par injection d'eau diluée, d'autre part, à partir de l'évolution des paramètres physico-chimiques, de proposer des explications aux réactions du milieu poreux conduisant à l'amélioration du déplacement microscopique de l'huile brute. Nous avons effectué nos expériences en considérant un système composé d'un grès d'affleurement (DU3) consolidé de perméabilité moyenne (400-800mdy) contenant 10% d'argile mais pas de kaolinite, d'une huile de gisement (Huile A) contenant 2,3% d'asphaltènes, d'une saumure résidente de concentration égale à 50g/l (90%w NaCl, 10%w CaCl2) et de saumures de faible salinité (1g/l) contenant ou pas des ions divalents. Les résultats des expériences de balayages tertiaires et secondaires ont mis en évidence des récupérations additionnelles d'hydrocarbure comprises entre 9 et 11% (OOIP) lorsqu'on passe de l'injection d'une saumure à 50g/l à une saumure à 1g/l et entre 4 et 6% (OOIP) lorsqu'on passe de 1g/l à 0,1g/l. Ces récupérations additionnelles, qui sont toujours accompagnées de l'augmentation du pH et de la réduction de la perméabilité de l'échantillon, ont lieu à partir d'une valeur seuil de salinité comprise entre 2,5 et 1g/l. Elles sont également observées en l'absence d'ions divalents dans l'eau d'injection. La reprise de production observée après injection de 2 à 3 VP a pour origine un effet de dispersivité diphasique qui est cohérente avec le seuil de salinité nécessaire à la reprise de production. Des observations à l'aide d'un MEB montrent que l'huile résiduelle préserve partiellement les surfaces et empêche le décollement et la libération des particules argileuses. L'augmentation du pH n'est pas le moteur de ce phénomène, elle est due aux réactions simultanées d'échanges ioniques à la surface de la roche et de dissolution des carbonates. La réduction de la perméabilité, comme l'augmentation du pH, est également observée dans les cas où aucune récupération additionnelle d'huile n'a été mise en évidence. Cette réduction de perméabilité est due à l'expansion interparticulaire prévue par la théorie DLVO lors de la diminution de la force ionique. La libération de particules argileuses lors des expériences de traçages monophasiques et le comportement de l'ion divalent Ca++ qui disparaît plus vite des effluents montre l'importance des échanges ioniques dans le déplacement microscopique des hydrocarbures.

Le bassin versant de la Sebkha d'Oran , allongé du Nord-Est au Sud-Ouest ,forme un bassin sédimentaire sublittoral ; bordé au Nord par les massifs littoraux (Murdjadjo) et au Sud par les monts Tessalas. L'étude hydro climatologique confirme un climat de type seml aride. Les données de la pluviométrie, de l'évapotranspiration et du ruissellement, ont permis l'établissement d'un bilan hydrologique. La structure géologique détermine deux grands ensembles: - un substratum ante-synchro-nappe affleurant dans Ies zones hautes. - un remplissage néogène dans le bassin. Les calcaires messiniens constituent le meilleur réservoir hydrogéologique de la région. La corrélation des forages nous a permis de confirmer l'absence de leur continuité sous la sebkha. Dans la plaine de Mleta ceci a été confirmé par des sondages électriques. L'étude piézométrique de la nappe alluviale révèle une importante sédimentation par les calcaires messiniens au Nord de la sebkha et une alimentation par les cônes de déjection des oueds dans la Mleta.L'écoulement de la nappe se fait globalement en direction de la sebkha. L' interprétation des résultats des essais de pompage a permis de déterminer partiellement les caractéristiques hydrodynamiques de certains aquifères. L'étude physico-chimique des eaux de la nappe entre Oran et Boutlelis permet une bonne distinction entre les eaux peu minéralisées, à faciès bicarbonaté calcique ou magnesien des calcaires et les eaux très minéralisées, à faciès chloruré soidique des alluvions . L'étude des sources indique la forte in fluence des évaporites dans les Tessalas. Les analyses de teneur en Tritium des eaux de certaines sources nous ont renseigné sur leur mode de circulation. Les mécanismes contrôlant la salinisation du bassin versant ont été détaillés; il en ressort que la sebkha n'est pas à l'origine de cette salinisation mais en serait plutôt la conséquence.

Ce travail de recherche porte sur les conditions d'alimentation et de fonctionnement des sources karstiques saumâtres de Port Miou et du Bestouan, principaux exutoires de l'aquifère karstique littoral de Port Miou. La méthodologie adoptée consiste en une approche multicritères sur l'hydrologie, l'hydrogéologie, la spéléomorphométrie, la structure et l'héritage paléogéographique du système karstique dans son ensemble. Le suivi hydrométrique des sources sous-marines se déroule sur un an et demi au cours du contexte climatique actuel de sécheresse touchant l'ensemble de la Basse Provence. L'analyse des mécanismes de mélange entre l'eau douce et l'eau de mer dans l'aquifère karstique montre que la contamination des sources s'effectue de manière pérenne par des intrusions d'eau de mer à grande profondeur dans le réseau. L'étude des crues révèle que la mise en charge du réseau karstique ne diminue pas la quantité d'eau de mer participant au mélange, chaque crue étant caractérisée par un apport supplémentaire d'eau douce qui contribue à faire chuter la salinité et la température de l'eau de la source. La révision des bilans hydriques des principaux massifs calcaires jurassico-crétacés en région marseillaise dévoile la possibilité d'importants écoulements karstiques profonds au profit de l'aquifère de Port Miou. Il convient alors de proposer que ce système se structure selon une karstification à grande profondeur et sur une superficie importante, aujourd'hui en partie noyé sous la mer. La genèse et l'organisation de ce karst, vaste et profond, s'expliquent par le modèle messinien de karstification adopté récemment pour la mise en place de nombreux aquifères karstiques périméditerranéens.

Depuis les dernières décennies, l'hydroélectricité est devenue une source majeure d'électricité pour le Québec, tout en représentant une source importante d'exportation d'énergie pour cette province canadienne. Malgré le fait qu'il est de plus en plus évident que toutes les formes d'électricité ont des répercussions environnementales, les impacts cumulatifs des grands barrages hydroélectriques du nord ne sont pas bien étudiés. Il y a encore de grandes questions à aborder, particulièrement concernant les effets cumulatifs et à long terme sur les écosystèmes estuariens. Les rivières Romaine et Sainte-Marguerite se situent sur la côte-nord du Québec, et tandis que la rivière Sainte-Marguerite est déjà harnachée, des barrages sur la rivière Romaine sont présentement en construction. Les deux rivières coulent directement dans le golfe du Saint-Laurent, un écosystème marin ayant une diversité animale et végétale importante. En utilisant deux approches différentes, les études de laboratoires et les images satellites, l'objectif de cette étude était de déterminer les impacts des barrages hydroélectriques sur les écosystèmes marins. Au laboratoire, notre but était de déterminer comment le taux de croissance et la photosynthèse de deux espèces de phytoplancton d'eau douce retrouvées dans l'estuaire de la rivière Romaine sont affectés par les changements de salinité et de température. Avec l'aide d'images satellites provenant du Landsat-TM5 bande 6 et les images SeaWiFS, il a été possible d'approfondir nos connaissances quant aux changements entraînés sur l'estuaire par le barrage de la rivière Sainte-Marguerite, avant et après la mise en eau en 1998. Le taux de croissance et la photosynthèse d'Ankistrodesmus falcatus et Fragilaria crotonensis ont été affectés par une augmentation de salinité. Le taux de croissance a diminué linéairement avec l'augmentation de la salinité et une diminution significative du rendement photochimique (Φ’M) a été observé en fonction de ce dernier. La température de l'eau a aussi affecté le taux de croissance ainsi que la photosynthèse, et une interaction a été notée entre la salinité et la température. Ces résultats ont été corroborés avec les images satellites. Dans le cas de la rivière Sainte-Marguerite, nous avons déterminé que la superficie du panache diminue linéairement en fonction des débits de la rivière. En plus, il y avait une différence significative entre la biomasse de phytoplancton dans l'estuaire avant et après la construction du barrage. Les résultats suggèrent que les répercussions environnementales peuvent être importantes parce que les débits d'eau douce qui arrivent dans le golf du Saint-Laurent ont déjà diminué à cause des barrages hydroélectriques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : photosynthèse, salinité, température, fluorescence, estuaires, A. falcatus, F. crotonensis, rivière Sainte-Marguerite, rivière Romaine, hydroélectricité, Landsat-TM5, SeaWiFS, production primaire

En périmètre irrigué, les flux de remontée capillaires à partir de nappes peu profondes peuvent conduire à la salinisation des sols. Lorsque le drainage naturel du sol est insuffisant, la mise en place d'un drainage artificiel est souvent indispensable pour évacuer une fraction de la dose d'irrigation (fraction de lessivage) pour maintenir un équilibre des sels dans le sol. Le fonctionnement du drainage dans ces conditions est fortement influencé par les flux de remontée capillaires qui alimentent l'évapotranspiration et qui participent aussi au tarissement de la nappe. Cependant, les règles de conception classique du drainage, héritées des régions à climat tempéré, négligent les interactions entre drainage et évapotranspiration. L'objectif de ce travail est d'apporter des éléments de compréhension sur les interactions des flux de remontée capillaire avec le fonctionnement hydraulique du drainage, afin d'en améliorer les règles de conception. Les mécanismes de prélèvement par évaporation dans une nappe peu profonde sont tout d'abord étudiés en cuve lysimétrique. Cette étude fait apparaître les conséquences des variations journalières de la demande évaporatoire sur les intensités de prélèvement dans la nappe ; elle révèle également la difficulté d'utiliser le concept de porosité de drainage en phase de prélèvement par évaporation dans la nappe. Le fonctionnement de la zone saturée est ensuite modélisé par l'équation de Boussinesq intégrée à l'échelle du système drainant ; l'influence de l'imposition d'une condition à la limite (pluie ou prélèvement par évaporation) au toit de la nappe sur les débits et les hauteurs de nappe à l'interdrain simulés par le modèle est étudiée ; la variabilité de la forme de la nappe et ses conséquences sur les débits drainés sont mis en évidence. Le modèle permet d'entrevoir une nouvelle approche de conception basée sur le calcul de la restitution des réseaux et sur la vérification du critère de fraction de lessivage.

L'huître creuse du Pacifique constitue une part importante de la production aquacole mondiale, avec 555 913 tonnes produites en 2013. La France est le quatrième producteur mondial d'huîtres et Crassostrea gigas est la principale espèce cultivée dans le bassin d'Arcachon. Cependant, ces dernières années, des problèmes de recrutement et de captage des naissains de certaines cohortes d’huîtres sont survenus. L'augmentation de la fréquence de ces événements peut être révélatrice de changements dans la qualité du milieu. Dans ce contexte de crise, ces travaux se sont intéressés à l’impact de deux polluants, le cuivre et le S-métolachlore, majoritairement retrouvés dans les eaux du Bassin d’Arcachon sur le développement embryo-larvaire des larves D de l’huître creuse (24h post -fécondation). Dans un contexte de changement climatique, une approche multifactorielle a été adoptée afin d’étudier les effets combinés des polluants et de l’accroissement des températures ou des changements de salinité susceptibles d’altérer le développement et la survie des embryons et des larves en période estivale. Dans un premier temps, les effets embryo-toxiques d’une pollution par le cuivre ou le S-métolachlore couplés ou non à la salinité ou à différentes températures ont été étudiés sur des huîtres en provenance d’une écloserie. Pour cela le test embryo-larvaire a été utilisé, et ses limites d’application précisées. Dans un deuxième temps, les effets des polluants couplés ou non à des températures et salinités environnementales ont été analysés sur les embryons provenant d’huîtres sauvages ou cultivées prélevées directement dans le milieu en différents sites du Bassin d’Arcachon. Le pourcentage de malformations ainsi que l’expression différentielle de gènes cibles ont été déterminés chez les larves tandis que la bioaccumulation du cuivre et du S-métolachlore et le pourcentage d’occupation gonadique ont été analysés chez les géniteurs. Ces résultats ont ensuite été comparés afin de déterminer la capacité des huîtres d’écloserie à représenter un modèle alternatif aux huîtres autochtones. Dans l’objectif d’étudier les impacts liés au changement climatique, des conditions un peu plus extrêmes ont été testées, à savoir des températures supérieures de 26 °C, des salinités inférieures de 24 u.s.i et des concentrations en polluants supérieures aux conditions actuelles du bassin. La mise au point d’un logiciel d’analyse du comportement natatoire des larves D a également été réalisée. Nos résultats indiquent une bioaccumulation plus grande du Cu et S-métolachlore dans les huîtres cultivées par rapport aux huîtres sauvages. Par ailleurs cette étude indique clairement que les larves issues des huîtres autochtones (sauvages et cultivées) sont sensibles à des concentrations environnementales en cuivre et en S-métolachlore. Cependant, il a été montré que les gènes impliqués dans divers mécanismes de défense sont surexprimés, avec une plus grande capacité de défense des larves issues des huîtres sous l’influence des tributaires mais également des huîtres sauvages par rapport aux cultivées. En présence de concentrations environnementales de Cu comme de S-métolachlore, une augmentation des trajectoires erratiques circulaires a été constatée. De plus, les larves, bien que capables de se développer normalement dans une gamme de températures allant de 22 °C à 26 °C, sont sensibles à l’action combinées des hautes/basses températures et des polluants. De la même manière, elles sont sensibles aux effets combinés de la dessalure et de l’exposition aux polluants. Les huîtres d’écloserie se sont révélées être une bonne alternative à l’utilisation des huîtres autochtones. Finalement, au vu des prédictions concernant l’évolution du climat, nos résultats indiquent qu’il faut s’attendre à un accroissement des malformations larvaires et donc à une diminution du recrutement des naissains dans les années futures dans le Bassin d’Arcachon. / The Pacific oyster represents an important part of the aquaculture production, with 555 913 tons produced in 2013. France is the fourth world producer of oysters and Crassostrea gigas is the principal cultivated species in the Arcachon bay. However, in recent years, problems of recruitment, capture and mortality of juvenile or adult oysters occurred. The increased frequency of these events can be indicative of changes in the global quality of the Arcachon bay. In this context of crisis, this work has been focused on the impact of two pollutants, copper and S-metolachlor, mostly found in the waters of the Arcachon bay, on D-larvae embryo-larval development of the Pacific oyster (24h post -fecundation). In a context of global climate change, a multifactorial approach was adopted to study the combined effects of pollutants and increase temperature or salinity changes that could affect the development and survival of embryos and larvae during reproduction season. First, the embryo-toxic effects of copper or S-metolachlor coupled to salinity or different temperatures were studied with oysters from hatchery. For this, the embryo-larval test was used, and its application limits specified. Secondly, the effects of pollutants combined or not to environmental temperature and salinity were analyzed on embryos from wild or cultivated oysters harvested directly on different sites of the Arcachon bay. The percentage of abnormalities and the differential expression levels of target genes were determined in larvae while the Cu and S-metolachlor bioaccumulation and the percentage of gonadal occupation were measured in genitors. These results were then compared to determine the ability of oyster from hatchery to represent an interesting alternative model to indigenous oysters. With the objective to study the impacts of climate change, somewhat more extreme conditions were tested, namely temperatures of 26 ° C, lower salinity of 24 u.s.i and higher concentrations of pollutants compared to current conditions in the lagoon. A software able to analyze swimming behavior of D-larvae was also developed. Our results indicate higher bioaccumulation of Cu and S-metolachlor in cultivated oysters compared to wild oysters. Furthermore this study clearly indicates that larvae from indigenous oysters (wild and cultivated) are sensitive to environmental concentrations of copper and S-metolachlor. However, it has been demonstrated that genes involved in various defense mechanisms are overexpressed with higher larval defense capacity of oysters under the influence of the tributaries but also wild oysters in comparison to cultivated oysters. In the presence of environmental concentrations of Cu or S-metolachlor, an increased erratic circular trajectory was found. In addition, larvae, although able to grow normally in a temperature range of 22 ° C to 26 ° C, are sensitive to the action of the combined high / low temperatures and pollutants. Similarly, they are sensitive to the combined effect of low salinity and exposure to pollutants. Oyster’s hatchery have proved to be a good alternative to the use of indigenous oysters. Finally, given the predictions of climate change, our results indicate that one can expect an increase in larval abnormalities and thus a decrease in the recruitment of spat in future years in the Arcachon bay.

Pour étudier la variabilité de la salinité de surface (SSS) dans l'océan Atlantique tropical aux échelles de temps saisonnières à interannuelles, nous avons utilisé des observations in-situ et satellitaires et des résultats de la modélisation océanique. Nous avons montré que la densité et la qualité des observations disponibles permettent de calculer le bilan de sel dans la couche de mélange dans le bassin Atlantique tropical. Ce bilan de sel de la couche de mélange est beaucoup plus sensible aux courants de surface qu'aux flux d'eau douce. Les mécanismes qui modulent la variabilité de la SSS dans l'Atlantique tropical et plus spécifiquement dans la région du Golfe de Guinée ont été déterminés. Il ressort qu'à l'ouest et au nord-est du bassin tropical, la variabilité saisonnière de la SSS est pilotée par l'advection et les flux d'eau douce alors qu'au centre du bassin, c'est principalement les flux d'eau douce qui contrôlent le bilan de sel. Par contre, dans le Golfe de Guinée, les flux d'eau douce ne jouent pas un grand rôle dans le bilan de sel, le cycle saisonnier de la SSS résultant en un équilibre entre les processus verticaux (advection et diffusion) qui augmentent la SSS et l'advection horizontale qui la diminue. La variabilité interannuelle de la SSS étudiée spécifiquement dans le Golfe de Guinée révèle que, dans les régions nord et équatoriale, les changements de SSS sont dus à des changements des précipitations et d'évaporation et les changements dans les processus océaniques (advection et diffusion verticale). Au sud de ces régions, seuls les changements dans les processus océaniques peuvent expliquer les anomalies de SSS. On a observée une salinisation au nord-est du Golfe de Guinée durant la période 2002-2009 qui résulte principalement d'une diminution des pluies dans la région. Enfin, nous avons montré que les fleuves ont pour rôle d'amplifier le signal de la SSS et qu'ils ont un impact sur la profondeur de la couche de mélange, les courants de surface et la température de surface de la mer.