Ce travail étudie le potentiel de l'électrophorèse capillaire couplée à la spectrométrie de masse à ionisation par plasma (ICP/MS) pour le criblage d'une bibliothèque de ligands en fonction de leur affinité pour l'europium en milieu hydro-organique. Cette méthode permet, d'une part, d'évaluer l'affinité des ligands phosphorés en moins de deux heures et en utilisant moins de 15 ng de ligand, et d'autre part, de déterminer les constantes de complexation. Les résultats sont en accord avec ceux obtenus par titrage spectrophotométrique.Parallèlement, une bibliothèque de copolymères pour l'extraction solide/liquide de l'europium a été étudiée. Le protocole d'extraction mis au point permet de les classer selon leur affinité pour celui-ci en milieu hydro-organique et en utilisant 60 mg de copolymère. Pour les plus prometteurs, les propriétés de reconnaissance et la sélectivité La3+/Eu3+/Lu3+ ont été évaluées. / This work investigates the potential of hyphenated capillary electrophoresis and inductively coupled mass spectrometry to classify different ligands according to their europium binding affinity in a hydro-organic medium. On the one hand, this method enables to evaluate the affinity of phosphorus-containing ligands in less than two hours and using less than 15 ng of ligand. On the other hand, complexation constants could be determined. The results are in excellent agreement with the values obtained by spectrophotometric titrations.Moreover, a library of copolymers for solid/liquid extraction of europium is investigated. The extraction protocol enables to classify copolymers according to their europium affinity in a hydro-organic medium. This screening requires 60 mg of copolymers. For the most promising recognition properties and selectivity La3+/Eu3+/Lu3+ are evaluated.

Les processus de diversification adaptative, qui sont au cœur de la diversité du monde vivant, ont été étudiés grâce à une stratégie d'évolution expérimentale, initiée par le Pr Richard Lenski en 1988. Douze populations, fondées à partir d'un ancêtre commun d'Escherichia coli, sont propagées indépendamment depuis plus de 55 000 générations par transferts journaliers dans un milieu minimum limité en glucose. Un événement de diversification a émergé après 6500 générations d'évolution dans une seule des douze populations, appelée Ara-2, conduisant à deux lignées cellulaires différenciées, appelées S et L, qui continuent de co-exister depuis notamment grâce à des interactions négatives dépendant de leur fréquence. Deux propriétés confèrent à ce polymorphisme une grande originalité et donc un intérêt d'étude important : sa durée car il s'agit du plus long polymorphisme jamais identifié lors d'expériences d'évolution en laboratoire, et son unicité puisqu'il ne s'est produit qu'une seule fois au sein des douze populations initiées à partir d'un ancêtre commun. L'objectif de ce travail a été d'identifier les mécanismes du maintien au long terme des lignées S et L, ainsi que les bases génétiques de leur émergence. Le maintien du polymorphisme est lié à une forte dynamique des relations écologiques entre S et L, l'une des lignées envahissant systématiquement les niches écologiques de l'autre, qui réagit en conséquence pour éviter l'extinction. L'émergence de la lignée S est due à une succession précise de trois mutations, nécessaires et suffisantes pour établir les phénotypes de la lignée S. Les trois mutations affectent toutes des gènes codant des régulateurs globaux de la transcription, dont deux sont impliqués dans la régulation du métabolisme central. Pour l'un d'entre eux, l'allèle évolué altère les propriétés de liaison à l'ADN de la protéine évoluée. Bien que ce polymorphisme soit unique, ces trois gènes sont pourtant les cibles de la sélection naturelle dans la majorité des autres populations de l'expérience d'évolution. Pour deux d'entre eux, seul l'allèle substitué dans la population Ara-2 confère en fait les phénotypes de la lignée S. Ainsi, l'unicité de cet événement de diversification est liée à une succession d'événements mutationnels très précis, qui affectent par ailleurs les réseaux globaux de l'expression des gènes. Ces modifications graduelles ont ainsi conduit à l'émergence du plus long polymorphisme mis en évidence à ce jour dans des expériences d'évolution en laboratoire. / Adaptive diversification events that underly the diversity of the living world have been studied by an experimental evolution strategy initiated by Richard Lenski in 1988. Twelve populations founded from a common ancestor of Escherichia coli are propagated independently since more than 55,000 generations by daily transfer in a glucose-limited minimal medium. A diversification event emerged after 6500 generations of evolution in only one of the twelve populations, called Ara-2, resulting in two lineages of differentiated cells, called S and L, that coexist ever since owing to negative frequency-dependent interactions. Two properties make this polymorphism original and important: its length as the longest one ever observed in evolution experiments, and its uniqueness as it occurred only once in the twelve populations founded from the same ancestor. The aim of this work was to identify the mechanisms of the long-term coexistence of the S and L lineages, together with the genetic bases of their emergence. The maintenance of the polymorphism is characterized by a strong dynamic of the ecological relationships between S and L, with with L seeming to encroach over time on the niche of S, which reacts to avoid extinction. The emergence of the S lineage is due to the succession of three mutations, necessary and sufficient to establish its phenotypes. All three mutations affect genes encoding global transcriptional regulators, with two of them being involved in the regulation of central metabolism. For one of them, the evolved allele alters the DNA binding ability of the evolved protein. Although this polymorphism is unique, the same three genes are targets of natural selection in most other populations of the evolution experiment. For two of them, only the substituted allele of the Ara-2 population results in the phenotypes of the S lineage. Thus, the uniqueness of this diversification event is linked to a succession of precise mutational events that affect the global regulatory network in the cell. Those gradual modifications lead thus to the emergence of the longest polymorphism ever identified during evolution experiments in the laboratory.

Les lacs jouent un rôle particulier dans le cycle de l’eau dans les bassins versants urbains. La stratification thermique et le temps de séjour de l’eau élevé favorisent le développement phytoplanctonique. La plupart des métaux sont naturellement présents dans l’environnement à l’état de traces. Ils sont essentiels pour les organismes vivants. Néanmoins, certains métaux sont connus pour leurs effets toxiques sur les animaux et les humains. La concentration totale des métaux ne reflète pas leur toxicité. Elle dépend de leurs propriétés et de leur spéciation (fractions particulaires, dissoutes: labiles ou biodisponibles et inertes). Dans les systèmes aquatiques, les métaux peuvent être absorbés par des ligands organiques ou minéraux. Leur capacité à se complexer avec la matière organique dissoute (MOD), particulièrement les substances humiques, a été largement étudiée. Dans les lacs, le développement phytoplanctonique peut produire de la MOD non-humique, connue pour sa capacité complexante des métaux. Pourtant, peu de recherche sur la spéciation des métaux dans la colonne d’eau des lacs urbains a été réalisée jusqu’à présent.Les objectifs principaux de cette thèse sont (1) d’obtenir une base de données fiables des concentrations en métaux traces dans la colonne d’eau de lacs urbains représentatifs; (2) d’évaluer leur biodisponibilité via une technique de spéciation adéquate ; (3) d’analyser leur évolution saisonnière et spatiale et leur spéciation; (4) d’étudier l’impact des variables environnementales, en particulier de la MOD autochtone sur leur biodisponibilité; (5) de lier la concentration des métaux au mode d’occupation du sol du bassin versant.Notre méthodologie est basée sur un suivi in-situ des lacs en complément d’analyses spécifiques en laboratoire. L’étude a été conduite sur trois sites: le lac de Créteil (France), le lac de Pampulha (Brésil) et 49 lacs péri-urbains (Ile de France). Sur le lac de Créteil, plusieurs dispositifs de mesure en continu nous ont fourni une partie de la base de données limnologiques. Dans le bassin versant du lac de Pampulha, la pression anthropique est très importante. Le climat et le régime hydrologique des 2 lacs sont très différents. Les 49 lacs de la région d’Ile de France ont été échantillonnés une fois pendant trois étés successifs (2011-2013). Ces lacs nous ont fourni une base de données synoptique, représentative de la contamination métallique à l’échelle d’une région fortement anthropisée.Afin d’expliquer le rôle des variables environnementales sur la concentration métallique, le modèle Random Forest a été appliqué sur les bases de données du lac de Pampulha et des 49 lacs urbains avec 2 objectifs spécifiques: (1) dans le lac de Pampulha, comprendre le rôle des variables environnementales sur la fraction labile des métaux traces, potentiellement biodisponible et (2) dans les 49 lacs, comprendre la relation des variables environnementales, particulièrement au niveau du bassin versant, sur la concentration dissoute des métaux. L’analyse des relations entre métaux et variables environnementales constitue l’un des principaux résultats de cette thèse. Dans le lac de Pampulha, environ 80% de la variance du cobalt labile est expliqué par des variables limnologiques: Chla, O2, pH et P total. Pour les autres métaux, le modèle n’a pas réussi à expliquer plus de 50 % de la relation entre fraction labile et variables limnologiques. Dans les 49 lacs, le modèle Random Forest a donné un bon résultat pour le cobalt (60% de la variance expliquée) et un très bon résultat pour le nickel (86% de la variance expliquée). Pour Ni les variables explicatives sont liées au mode d’occupation du sol : « Activités » (Equipements pour l’eau et l’assainissement, entrepôts logistiques, bureaux…) et « Décharge ». Ce résultat est en accord avec le cas du lac de Créteil où la concentration en Ni dissous est très élevée et où les catégories d’occupation du sol « Activités » et « Décharges » sont dominantes / Lakes have a particular influence on the water cycle in urban catchments. Thermal stratification and a longer water residence time in the lake boost the phytoplankton production. Most metals are naturally found in the environment in trace amounts. Trace metals are essential to growth and reproduction of organisms. However, some are also well known for their toxic effects on animals and humans. Total metal concentrations do not reflect their ecotoxicity that depends on their properties and speciation (particulate, dissolved: labile or bioavailable and inert fractions). Trace metals can be adsorbed to various components in aquatic systems including inorganic and organic ligands. The ability of metal binding to dissolved organic matter (DOM), in particular humic substances, has been largely studied. In urban lakes, the phytoplankton development can produce autochthonous DOM, non humic substances that can have the ability of metal binding.. But there are few studies about trace metal speciation in lake water column.The main objectives of this thesis are (1) to obtain a consistent database of trace metal concentrations in the water column of representative urban lakes; (2) to access their bioavailability through an adapted speciation technique; (3) to analyze the seasonal and spatial evolution of the metals and their speciation; (4) to study the potential impact of environmental variables, particularly of dissolved organic matter related to phytoplankton production on metal bioavailability and (5) to link the metal concentrations to the land use in the lake watershed.Our methodology is based on a dense field survey of the water bodies in addition to specific laboratory analysis. The research has been conducted on three study sites: Lake Créteil (France), Lake Pampulha (Brazil) and a panel of 49 peri-urban lakes (Ile de France). Lake Créteil is an urban lake impacted by anthropogenic pollution. It benefits of a large number of monitoring equipment, which allowed us to collect a part of the data set. In Lake Pampulha catchment, the anthropogenic pressure is high. Lake Pampulha has to face with many pollution point and non-point sources. The climate and limnological characteristics of the lakes are also very different. The panel of 49 lakes of Ile de France was sampled once during three successive summers (2011-2013); they provided us with a synoptic, representative data set of the regional metal contamination in a densely anthropized region.In order to explain the role of the environmental variables on the metal concentrations, we applied the Random Forest model on the Lake Pampulha dataset and on the 49 urban lake dataset with 2 specific objectives: (1) in Lake Pampulha, understanding the role of environmental variables on the trace metal labile concentration, considered as potentially bioavailable and (2) in the 49 lakes, understanding the relationship of the environmental variables, more particularly the watershed variables, on the dissolved metal concentrations. The analysis of the relationships between the trace metal speciation and the environmental variables provided the following key results of this thesis.In Lake Pampulha, around 80% of the variance of the labile cobalt is explained by some limnological variables: Chl a, O2, pH, and total phosphorus. For the other metals, the RF model did not succeed in explaining more than 50% of the relationships between the metals and the limnological variables.In the 49 urban lakes in Ile de France, the RF model gave a good result for Co (66% of explained variance) and very satisfying for Ni (86% of explained variance). For Ni, the best explanatory variables are landuse variables such as “activities” (facilities for water, sanitation and energy, logistical warehouses, shops, office…) and “landfill”. This result fits with Lake Creteil where dissolved Ni concentration is particularly high and where the “activities” and “landfill” landuse categories are the highest

Cette étude s'inscrit dans le domaine de la surveillance de l'environnement. Elle consiste à optimiser et valider la procédure analytique de détermination du tritium sous forme organique, et à identifier les molécules organiques, porteuses de tritium, responsables de son transfert de l'environnement à l'homme. La démarche s'est organisée en trois temps. Une procédure analytique a d'abord été mise en place pour déterminer, la teneur en hydrogène des échantillons, élément clé, utilisée pour le calcul des activités de tritium organique. L'impact de la séparation des fractions de tritium organique (l'échange labile) sur la détermination de l'activité de la fraction représentative du niveau de tritium environnemental a ensuite été évalué. Pour cela, les quantités d'échantillon solubilisées ont été estimées. Enfin, la spéciation du tritium dans des échantillons environnementaux a été abordée. Pour cela, les familles de molécules, puis les composés organiques solubilisés lors des échanges labiles ont été identifiés. Les résultats montrent que la répartition du tritium dans les organismes dépend à la fois des propriétés de la liaison chimique dans laquelle il est impliqué et des propriétés des molécules organiques le portant. Les composés identifiés appartiennent aux familles de molécules constitutives (glucides, acides aminés) de la matière vivante. Il serait à présent intéressant d'étudier la répartition du tritium au sein d'un échantillon de l'environnement pour cibler les molécules d'intérêt et étudier de manière plus approfondie la distribution du tritium dans l'environnement et son impact, de l'environnement à l'homme. / This study deals with environmental monitoring. The main aims are (i) the optimisation of the analytical procedure for the tritium in organic form determination, and (ii) the identification of the tritium bearing molecules which are responsible for its transfer from the environment to man. The study was divided into three stages. First an analytical method was developed to determine hydrogen content of several samples, which is a key element to calculate accurate organically bound tritium activities. Secondly, the impact of the organically bound tritium fractions separation (labile exchange) for the determination of the representative fraction of the level of environmental tritium activity was then evaluated. For that, the amount of solubilised sample was estimated. Finally, the speciation of tritium in environmental samples was investigated. Several molecules classes and organic compounds dissolved in the labile exchanges solvent were identified. The results show that the distribution of tritium in organisms depends on both properties of the chemical bond in which it is involved and chemical properties of tritium bearing molecules. The identified compounds belong to the molecules classes such as carbohydrates or amino acids, constitutive of living organisms. It would now be of interest to study the tritium distribution in an environmental sample to target molecules of interest and study the impact of tritium from the environment to man.

Le géochronomètre Re-Os a fait ses preuves dans son application aux huiles et bitumes pétroliers. Cependant, l’application de ce système sur les fluides pétroliers souffre d’un manque de compréhension de la géochimie pétrolière de Re et Os, des mécanismes de remise à zéro du géochronomètre et par conséquent des évènements réellement datés. Plus précisément, l’utilisation du géochronomètre Re-Os nécessite de comprendre la manière dont le comportement du système Re-Os permet de remplir les conditions nécessaire au développement d’une isochrone. Ces conditions sont : 1) l’homogénéisation isotopique des huiles à l’échelle d’un champ pétrolier ; 2) le fractionnement de Re par rapport à Os pour obtenir des échantillons ayant différents rapport Re/Os ; 3) la fermeture du système jusqu’au moment de la datation. Des protocoles expérimentaux ont ainsi été mis au point afin de comprendre le comportement géochimique de Re et Os dans les huiles afin d’évaluer l’utilisation du système Re-Os en tant que géochronomètre dans le cadre d’une application directe sur les pétroles. Le fractionnement de Re et Os a été vérifié dans le cas de la perte d’asphaltènes au cours de l’évolution de l’huile par précipitation séquentielle en laboratoire. Des expériences de contact entre solutions aqueuses de Re et Os et huiles ont été conduites afin d’étudier la possibilité d’un transfert des métaux entre ces deux phases sur une large gamme de concentrations et de températures. Enfin, l’étude de spéciation de Re et Os dans les huiles artificiellement enrichies en Re et Os par spectroscopie d’absorption X (rayonnement synchrotron) a permis de proposer un mécanisme d’incorporation de Re et Os dans les huiles / The Re-Os radiogenic system is well adapted to the dating of oils and bitumen. However the meaning of the obtained age is ambiguous. This is mainly due to gaps in our knowledge of the geochemical behavior and the speciation of Re and Os in oils. Specifically, use of the Re-Os system requires an understanding of how Re-Os behavior can lead to the fulfillment of the conditions necessary for the development of an isochron. These conditions are: 1) the isotopic homogenization of oils at the scale of a petroleum field 2) the fractionation of Re from Os so as to obtain samples with various Re/Os ratios 3) the closure of the system during the period of radiogenic ingrowth of the daughter isotope, that is, from the time of the event of interest to the present day. Experimental investigation of the organic geochemical behavior of Re and Os in oils under various conditions, designed as analogs of the different stages of petroleum generation and evolution, were performed in order to evaluate the use of the Re-Os system as a geochronometer in the context of a direct use on petroleum. The possibility of Re-Os fractionation resulting from asphaltene loss during oil evolution was investigated by sequential asphaltene precipitation in the laboratory. The possibility of metal transfer from formation waters to petroleum was studied by performing contact experiments between oils and aqueous solutions of Re and Os of various concentrations over a wide range of temperatures and for varying periods of time. Finally, the study by X-ray absorption spectroscopy of Re and Os in oils artificially enriched in these elements contributed to the proposal of a mechanism for Re and Os incorporation at the oil-water interface

La conservation et la gestion sur le long terme de la biodiversité nécessitent une connaissance de la répartition des taxons, mais également une estimation précise de leur diversité spécifique ainsi que des processus de spéciation ayant permis leur formation. Cependant, la mesure de la richesse phylétique peut être biaisée par l'utilisation de caractères taxinomiques ne permettant pas de délimiter les espèces de manière appropriée. Ce travail de thèse propose d'explorer la diversité phylétique à plusieurs niveaux taxinomiques (générique, spécifique et intra-spécifique) des Aglaopheniidae, une famille d'hydrozoaires, notamment présente dans le Sud-Ouest de l'océan Indien. Dans un premier temps, en utilisant des phylogénies basées sur plusieurs marqueurs (mitochondriaux et nucléaires), ce travail démontre que la diversité phylétique de cette famille est, au minimum, sous-estimée de moitié : tous les genres de la famille sont polyphyléthiques ou présentent un statut monophylétique restant à confirmer. Dans un deuxième temps, l'utilisation de méthodes de délimitation d'espèces basées sur des données moléculaires met en évidence la diversité cryptique très élevée des morpho-espèces étudiées, révélant l'intérêt potentiel des protocoles de taxinomie intégrative chez les organismes morphologiquement simples. Enfin, l'étude de génétique des populations d'une espèce incubatrice d'Aglaopheniidae révèle l'importance de la structuration des populations et de l'isolement par la distance chez cette espèce à plusieurs échelles géographiques (de quelques kilomètres à plusieurs milliers), impliquant une potentielle diversité cryptique extrêmement importante chez cette famille. L'ensemble des connaissances acquises lors de ce travail de thèse fournit un nouveau regard sur la diversité de la famille des Aglaopheniidae, soulignant le potentiel impact du cycle de reproduction sur la diversité phylétique et les processus de spéciation des hydrozoaires incubateurs. Cette thèse met en évidence l'importance de l'utilisation de plusieurs procédures complémentaires de délimitation d'espèces pour étudier la diversité des organismes morphologiquement simples. / Designing biodiversity conservation plans requires knowledge on the biogeographic distribution of taxa but also accurate estimates of species richness and diversification processes. However, measuring the phyletic richness can be biased by the use of inappropriate taxonomical characters, leading to erroneous species delimitation and diversity estimates. This work explores the phyletic richness at several taxonomic levels (generic, specific and intraspecific) of the hydrozoan family Aglaopheniidae (Agassisz, 1862), with a particular focus on the South-Western Indian Ocean. Firstly, using several newly constructed phylogenies based on mitochondrial and nuclear markers, this study reveals that the phyletic diversity of this family is at underestimated by at least 50%: all studied genera are polyphyletic or with doubtful monophyletic status. Then, using several species delimitation methods based on molecular markers, it sheds light on the richness of cryptic diversity of this family, enlightening the potential of using an integrative taxonomic approach on these morphologically simple organisms. Finally, the population genetics of an Aglaopheniidae brooding species shows a high populations structuring with pervasive pattern of isolation by distance at several geographic scales (several to thousands of kilometres), implying a potentially high cryptic diversity existing in this family. The results of this work provide new insights on Aglaopheniidae diversity, underlining the potential influence of reproductive mode on the phyletic diversity and diversification processes of brooding hydrozoan brooders. This thesis further highlights the relevance of using several complementary species delimitation procedures to study the diversity of morphologically simple organisms.

Ce travail présente un premier bilan quantitatif des principaux processus contrôlant le cycle de Hg (distribution, spéciation, dynamique) dans l’estuaire de la Gironde, affecté par une contamination historique. Des extractions sélectives sur des sédiments et des matières en suspension du système Lot-Garonne-Gironde, indiquent que ~70 % du flux en Hg (100-800 kg.an-1) est lié à des phases organiques et sulfurées. L’observation de Hg effectuée dans les différents compartiments (colonne d’eau, air, sédiments) tient compte de la variabilité spatiale et temporelle à multiples échelles ainsi que des gradients géochimiques estuariens. Les profils le long du gradient de salinité (9 profiles) montrent une augmentation (facteur 2 à 5) des concentrations en Hg dissous (niveau de base ~1 ng.L) dans la zone de turbidité maximale (ZTM), attribuée à la dégradation d’une phase porteuse majeure : la matière organique. Les niveaux de methyl-mercure dissous (MeHgD) de la colonne d’eau sont en général faibles (<0,05 ng.L-) mais peuvent atteindre jusqu’à 0,5 ng.L-1 dans les conditions les plus turbides. La relation entre MeHgD et la turbidité s’explique par la dégradation bactérienne de phases porteuses ou par la méthylation in situ de Hg, la photodégradation de MeHg étant négligeable. L’augmentation systématique de MeHg particulaire à l’embouchure suggère son accumulation dans le phytoplancton, particulièrement intense entre Mai et Septembre, période de forte production primaire. Des profils verticaux à haute résolution spatiale dans les sédiments du chenal de navigation, des zones non-draguées et de l’estran ont dévoilé une augmentation des teneurs en Hg dissous, mais surtout en MeHgD (jusqu’à 2 ng.L-1) directement sous l’interface. L’évolution en parallèle des paramètres indiquant la sulfato-réduction (déficit de sulfates) et la ferri-réduction (Fe dissous) suggère des processus de methylation biotique de Hg et/ou de libération de MeHg par dissolution des oxy-hydroxydes de Fe. Des expérimentations d’incubation de sédiments non perturbés avec traçage isotopique 199 Hg) ont permis d’estimer la vitesse de méthylation à 0,012 %-Hg méthylé.h-1. Les flux vers la colonne d’eau par diffusion ont été évalués à 0,1 pour HgD et 0,08 kg.an-1pour MeHgD, ce qui est très inférieur aux apports fluviaux (35 kg.an-1 et 1,4 kg.an1). Les activités de dragages déplacent et remettent en suspension ~1100 kg.an-1 de Hg et 3,2 kg.an-1de MeHg, associés aux sédiments réduits dragués. Si cette activité peut localement et temporairement modifier les distributions de Hg dans la colonne d’eau, leur impact sur le bilan global de l’estuaire semble faible. Dans les eaux de surface, des cycles diurnes de concentration en Hg gazeux dissous (DGM) ont été attribués à la photo-réduction de Hg(II) en Hg°. Au-delà de la variabilité du rayonnement solaire, la turbidité contrôle la pénétration de la lumière dans eau, et par conséquent, le cycle de Hg° dissous est fortement lié à l’ampleur et la position de la ZTM. Les flux journaliers vers l’atmosphère indiquent que la surface de l’estuaire est une source de Hg° en été, et un puits en hiver en période de forte turbidité. A l’échelle annuelle, l’évasion de Hg° à l’interface eau-atmosphère (~ 4 kg.an-1), est compensée par la déposition (5-8 kg.an-1). / This study presents a first quantitative assessment of the main processes controlling the Hg cycle in the Gironde Estuary (speciation, distribution, fluxes, dynamics) affected by historical polymetallic pollution. Selective extractions on sediments and suspended solids showed that in the Lot-Garonne-Gironde fluvial-estuarine system ~70% of total Hg fluxes (100-800 kg yr-1) are associated with organic matter and/or sulphides. Sampling of the different environmental compartments (water, air, sediments) addresses spatial and temporal variability at multiple scales, covering the major estuarine geochemical gradients. Longitudinal profiles (9 cruises) over the salinity gradient showed a 2-5 times increase in dissolved Hg concentrations (baseline ~1 ng L-1) in the Maximum Turbidity Zone (MTZ), mainly attributed to microbial degradation of particulate organic matter, a major Hg carrier phase. Dissolved MeHg (MeHgD)levels are generally low (<0,05 ng L-1) but may reach up to 0.5 ng L-1 under very turbid conditions. The relation between MeHgD and turbidity was attributed to dissolution of particulate carrier phases and/or in situ methylation of Hg (sediment or water column), MeHg photodegradation being negligible due to turbidity. A systematic increase in particulate MeHg near the estuary mouth suggests uptake and accumulation by phytoplankton, especially from May to September when light conditions allow intense primary production. In surface sediment (0-20 cm; dredged and non-dredged; subtidal and intertidal), MeHgD concentrations increased parallel to diagenetic reduction of Fe-phases and sulphate, suggesting biotic Hg methylation and/or MeHg release by Fe oxyhydroxyde dissolution. Incubation experiments in undisturbed sediment using stable isotope (199Hg) spikes suggest an average methylation rate of 0.012 %-Hg methylated.h-1. Diffusive exportation of dissolved Hg and MeHg into the water column at the whole estuary scale has been evaluated to 0.1 kg.yr-1and 0.08 kg.yr-1,respectively. These fluxes are negligible compared to fluvial inputs (35 kg.yr-1 and 1.4 yr.an-1). Dredging-related re-suspension of reduced sediment and pore water may recycle ~1100 kg of Hg and 3.2 kg of MeHg in the water column. This may locally and temporarily modify Hg distribution in the water column, but does not seem to modify the estuarine Hg balance. Diurnal cycles of dissolved gaseous mercury (DGM; mostly Hg°) concentration in surface water have been attributed to photo-reduction of Hg(II). However, turbidity may efficiently reduce light penetration and DGM production. Therefore, the DGM cycle in turbid estuaries depends on seasonal variations in MTZ intensity and position. The Gironde Estuary is a Hg° source to atmosphere in summer, but may turn into a sink during turbid periods in winter. The annual Hg° evasion (~4 kg.yr-1) is counterbalanced by dry and wet deposition (5-8 kg.yr -1).

Cette thèse étudie le processus de spéciation entre la lamproie fluviatile (Lampetra fluviatilis) et la lamproie de Planer (L. planeri). Les deux espèces présentent des stratégies d'histoire de vie extrêmement différentes : L. fluviatilis est parasite et anadrome alors que L. planeri n'est pas parasite et reste strictement dulcicole. Toutefois, leur degré d'isolement reproducteur et leur histoire de divergence demeurent méconnus. Ces questions ont été abordées par des approches expérimentales, de génomique de populations et de simulations démographiques. Des croisements expérimentaux ont révélé un faible isolement reproducteur, confirmé par des degrés variables de flux géniques dans les populations naturelles. Les analyses génétiques ont montré que les deux taxons représentaient probablement des écotypes avec un isolement reproducteur partiel suggérant que les barrières reproductives endogènes ne réduisaient que partiellement la migration efficace entre écotypes. L'importance du contexte géographique actuel et passé dans l'étude de la spéciation a aussi été mise en évidence par des analyses à l'échelle du génome. Ainsi, les populations isolées de L. planeri évoluent principalement sous l'effet de la dérive génétique et ont une diversité réduite. Les inférences démographiques ont suggéré que la divergence a été initiée en allopatrie puis suivie de contacts secondaires résultant en un parallélisme génomique partiel entre réplicas de paires de populations. Une hétérogénéité de la divergence génomique a démontré que les ilots génomiques de différenciation ne résultaient pas de l'action récente de la divergence écologique. En outre, nos résultats suggèrent un impact faible de la fragmentation anthropique des cours d'eau sur la diversité génétique des populations de L. planeri. Les populations résidentes possèdent une diversité génétique plus grande lorsque le flux de gènes avec L. fluviatilis dans les parties aval des cours d'eau. Globalement cette thèse a démontré que les paires d'écotypes parasites et non-parasites de lamproies représentent un excellent modèle d'étude de la spéciation et notamment de l'architecture génomique de la divergence. / This thesis investigates the process of speciation between the European lampreys Lampetra fluviatilis and L. planeri. The two species have drastically different life history strategies: L. fluviatilis is parasitic and anadromous while L. planeri is non-parasitic and strictly freshwater resident. Yet their level of reproductive isolation and history of divergence remain poorly understood. A multidisciplinary approach including experiments, population genomics analyses and historical reconstruction was undertaken to address these issues. Experimental crosses revealed a very low level of reproductive isolation, partially mirrored by variable levels of gene flow in wild populations. Genetic analyses revealed that the two taxa were best described as partially reproductively isolated ecotypes suggesting that endogenous genetic barriers partially reduced effective migration between ecotypes. Genome wide analyses showed the importance of the current and ancient geographical context of speciation. In particular, parapatric L. planeri populations diverged mostly through drift and displayed a reduced genetic diversity . Demographic inferences suggested that divergence have likely emerged in allopatry and then secondary contacts resulted in partial parallelism between replicate population pairs. A strong heterogeneity of divergence across the genome was revealed by sympatric populations suggesting that genomic islands of differentiation were not linked to ongoing ecological divergence. Further investigations showed that the genetic diversity of L. planeri populations was weakly affected by human-induced river fragmentation. Resident populations displayed a higher diversity when gene flow was possible with L. fluviatilis populations in downstream sections of rivers. Overall this thesis showed that parasitic and non-parasitic lamprey ecotypes represent a promising model for studying speciation and notably the genomic architecture of divergence.

La spéciation peut être définie comme l’ensemble des processus conduisant à l’évolution de l’isolement reproducteur entre groupes d’individus. Ces dernières décennies, de nombreuses études ont souligné l’importance de la sélection naturelle comme processus majeur dans la formation de nouvelles espèces en conditions de sympatrie, notamment dans des modèles de spéciation écologique. Le chêne sessile (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) et le chêne pédonculé (Q. robur L.) sont deux espèces sympatriques qui présentent de fortes divergences morphologiques et écologiques, malgré des taux d’hybridation naturelle estimés relativement importants. Cependant, très peu de données sont connues sur la nature et la force des barrières reproductives chez ces espèces. L’objectif de cette thèse était donc de caractériser ces barrières aux niveaux phénotypique et génétique, pour mieux comprendre leur importance relative, leur rôle dans le processus de divergence et leur évolution au sein de ce complexe d’espèces. Une première approche basée sur la réalisation de croisements contrôlés a montré tout d’abord (i) l’existence de fortes barrières reproductives au niveau pré-zygotique et de barrières significatives bien que plus faibles au niveau de la fitness des descendants hybrides, et (ii) une variabilité importante de ces barrières liée aux génotypes des individus et à leur expression dans des micro-environnements différents. Une deuxième approche de génomique des populations sur 33 gènes candidats à l’isolement reproducteur pré-zygotique a ensuite permis d’identifier des « gènes de spéciation » soumis à de la sélection divergente, liés en particulier à la phénologie de la floraison, et d’apporter des éléments de discussion supplémentaires au modèle de colonisation de ces espèces en peuplements naturels. / Speciation can be defined as the range of processes that lead to the evolution of reproductive isolation among groups of individuals. Past decades have witnessed a renewal in the recognition of natural selection as a primary force in the formation of new species, in particular for ecological speciation models in conditions of sympatry. Sessile oak (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) and pedunculate oak (Q. robur L.) are two sympatric species which exhibit large morphological and ecological differences, despite relatively high estimated rates of natural hybridization. However, very little is known about the nature and strength of reproductive barriers between those two species. The objective of this thesis was therefore to characterize their isolating barriers at phenotypic and genetic levels, in order to better understand their relative importance, their role in the process of divergence and their evolution in that species complex. A first approach based on controlled crosses has shown (i) the existence of strong barriers at the pre-zygotic level and that of significant although weaker ones at the post-zygotic level, based on observations from fitness of hybrid progenies, and (ii) a large variability for traits linked to barriers phenotypes, across genotypes and also for their expression in different micro-environments. A second approach of population genomics used 33 candidate genes to reproductive isolation and allowed to identify «speciation genes» submitted to divergent selection, the strongest divergence being observed for genes involved in the flowering pathway. The model of colonization of these oak species in natural stands was discussed in the light of these new results.

Dans ce travail, des méthodes d’analyses de spéciation exhaustive de lanthanides (Ln), en présence d'acides polyaminocarboxyliques (EDTA, DTPA) utilisés comme agents de desextraction dans les procédés de traitement de combustibles nucléaires usés, ont été développées par couplage simultané HILIC-ESIMS/ICPMS. Pour réduire les volumes d’effluents chromatographiques tout en maintenant des séparations efficaces et rapides, les performances de colonnes remplies de particules entièrement poreuses (FPP) et de particules superficiellement poreuses (SPP) ont été évaluées, aboutissant à la sélection de la technologie FPP de diamètre sub-2-µm. Selon la composition des échantillons, le couplage HILIC-ESIMS peut s'avérer suffisant pour des études de spéciation exhaustive, nécessitant l'évaluation du potentiel de l'ESIMS pour la mesure de composition isotopique d'éléments. Des méthodes de mesure de rapports isotopiques du natSm complexé à l'EDTA ont alors été développées avec deux types d’ESIMS, en introduisant directement l'échantillon. Une méthode de déconvolution a ensuite été développée pour déterminer les rapports isotopiques du natSm. L'approche a été validée avec un complexe de Sm enrichi en 147Sm et 149Sm. L'étape ultérieure a consisté à déterminer les rapports isotopiques du Sm avec le couplage simultané, en appliquant plusieurs méthodes de traitements de signaux transitoires. Des méthodes de quantification par étalonnage externe et par dilution isotopique spécifique ont été ensuite développées avec ce même complexe. Les développements réalisés avec le Sm pourront être étendus à d'autres lanthanides et aux actinides. / In this work, analysis methods of lanthanide (Ln) comprehensive speciation, in the presence of polyaminocarboxylic acids (EDTA, DTPA) used as back extraction agents in spent nuclear fuel treatment processes, were developed by simultaneous coupling HILIC-ESIMS/ICPMS. To reduce chromatographic effluent volumes while maintaining efficient and rapid separations, the performances of columns packed with fully porous particles (FPP) and superficially porous particles (SPP) were evaluated, resulting in the selection of the sub-2-µm FPP technology. Depending on the sample composition, HILIC-ESIMS coupling may be sufficient for comprehensive speciation studies, requiring assessment of the ESIMS potential for isotopic composition measurement of elements. The isotopic ratio measurement methods of natSm complexed with EDTA were then developed with two types of ESIMS, directly introducing the sample. A deconvolution method was then developed to determine the natSm isotope ratios. The approach was validated with Sm complex enriched in 147Sm and 149Sm. The next step was to determine the Sm isotopic ratios with the simultaneous coupling, by applying several methods of transient signal processing. Quantification methods by external calibration and specific isotopic dilution were then developed with this same complex. The developments carried out with Sm may be extended to other lanthanides and actinides.