Le travail réalisé au cours de cette thèse s'intègre dans la problématique générale de l'étude des processus de spéciation, en prenant comme espèces modèles de grandes algues brunes marines (Ordre des Laminariales, appelées " kelps "). Ces algues forment de véritables forêts dans les eaux tempérées froides et ont une importance économique, pour l'industrie des alginates et pour la récolte d'invertébrés marins vivant dans ces forêts. Malgré leur importance écologique et économique, et leur grande diversité en nombre d'espèces dans certaines régions du monde, les mécanismes favorisant la spéciation et contribuant à l'isolement reproducteur ont été très peu étudiés chez ces espèces. Mon travail de thèse a permis de mettre en évidence l'existence de deux espèces cryptiques au sein du complexe " Lessonia nigrescens " le long des côtes chiliennes. Je me suis tout d'abord attachée à comprendre l'histoire des deux taxa, et à discuter les différentes hypothèses à l'origine de cette spéciation. Ensuite, je me suis intéressée aux mécanismes qui permettent actuellement le maintien de l'intégrité des espèces cryptiques de L. nigrescens, en particulier dans la région de contact entre leurs aires de distribution.

Les mécanismes de complexation et d'accumulation des radionucléides au niveau cellulaire et moléculaire sont complexes et mal connus car les études sur ces sujets sont peu nombreuses. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié les interactions de l'europium (analogue des actinides trivalents) et d'un actinide : l'uranium (VI), avec des molécules biologiques d'intérêt : les phytochélatines. Leur rôle est de protéger les cellules contre les intrusions de métaux lourds non essentiels (donc toxiques). Ces protéines sont donc susceptibles d'être impliquées dans les mécanismes de séquestration des radionucléides chez le vivant. Elles ont toutefois une structure complexe, c'est pourquoi, afin de mieux comprendre leur réactivité, nous avons étendu nos études aux sous entités qui les constituent (acides aminés et glutathion). <br />Nous avons en particulier déterminé la spéciation en solution (stoechiométrie, structure) ainsi que les constantes d'équilibre associées à la formation de ces espèces. Ces études ont été menées par Spectrofluorimétrie Laser à Résolution Temporelle (SLRT), ElectroSpray-Spectrométrie de Masse (ES-SM), Résonance Magnétique Nucléaire (RMN), spectroscopie Infra-Rouge à Transformée de Fourier (IRTF) et Spectroscopie d'Absorption X (EXAFS). La détermination des constantes d'équilibre nous a permis de conclure que le pouvoir complexant de ces molécules vis-à-vis des radionucléides était modéré (log10K1 < 3, à pH 3 ou 6), les espèces formées sont mononucléaires avec une seule molécule de ligand (1:1). L'interaction se fait via les groupements durs (oxygénés). La complexation directe de l'europium par des molécules de phytochélatines à pH acide a été étudiée conjointement par SLRT et ES-SM. Le pouvoir complexant de ces molécules est bien supérieur à celui du GSH dont elles sont pourtant issues. Outre les travaux menés sur des solutions synthétiques reproduisant les conditions « biologiques » (pH proche de la neutralité, force ionique 0,1 mol/L, etc.), des tests de contamination cellulaire ont été réalisés. La quantification de l'europium intégré a montré que celles-ci sont capables d'incorporer significativement l'europium.

L‘étude visait à évaluer après 30 ans quels sont les effets de la plantation d'essences sylvicoles sur le fonctionnement organique et minéral d'un sol acide (Breuil, Nièvre). Une parcelle de la forêt native a été préservée à titre de comparaison. Mes travaux se sont concentrés sur deux essences a priori très contrastées, le hêtre et le Douglas (conifère). L'étude a portée sur des solutions de sol collectées à différentes profondeurs et potentiels matriciels ainsi que sur des échantillons de sol. Diverses mesures physico-chimiques ont été réalisées (chimie totale, pH, spéciation aqueuse et solide). Une partie de ces mesures ont servi à simuler la complexation des métaux par les substances humiques (modèle Wham), et d'en obtenir des variables physico-chimiques supplémentaires. Une analyse statistique poussée des données a permis de mettre en évidence des effets nombreux et parfois très marqués de l'essence sylvicole, et d'en identifier les principaux processus/mécanismes contrôlant la composition chimique des solutions et la spéciation de la phase solide. L'intensité des processus semble différer selon l'essence et la profondeur du sol. En particulier, ce travail a pu montrer l'existence dans les deux plantations de processus associés à l'acidolyse, tandis que dans la forêt native les processus semblent plutôt révéler un fonctionnement du type acido-complexolyse.

Parmi les approches qui visent à déterminer la façon dont les organismes se diversifient dans le temps et dans l'espace, la biogéographie tente de reconstruire l'histoire des peuplements à partir des distributions des taxons, tandis que la phylogéographie analyse l'évolution d'une lignée à la fois. Dans cette étude, nous nous sommes proposés de tester les hypothèses biogéographiques formulées pour la faune tropicale (théorie des refuges, des barrières fluviales, des gradients environnementaux...), en appliquant l'approche moléculaire à quelques taxons de Mammifères africains (Insectivores, Rongeurs, Primates). Nous avons cherché à déterminer l'apport et les limites de la technique moléculaire la plus couramment employée en biologie évolutive : le séquençage d'ADN mitochondrial. <br />Nous avons d'abord tenté d'obtenir une phylogénie moléculaire de quelques taxons potentiellement intéressants pour la biogéographie, dans le but de vérifier leur monophylie et de calibrer une horloge moléculaire. Puis, nous avons recherché et comparé les schémas phylogéographiques de quatre espèces de petits mammifères forestiers et d'une super-espèce de primates. Enfin, nous nous sommes intéressés aux processus évolutifs impliqués dans la spéciation. Nous avons évalué le mode géographique de spéciation et l'évolution de quelques traits d'histoire de vie chez les primates de la tribu des Cercopithecini. <br />Nos résultats phylogénétiques confirment que l'histoire des gènes n'est pas forcément celle des taxons et qu'il est important de prendre en compte plusieurs sources d'information indépendantes, telles que des gènes non liés sur la même molécule, la morphologie, l'écologie, et le comportement. L'étude des modalités de la spéciation, qui est tributaire de la fiabilité des analyses phylogénétiques, indique une prédominance de l'allopatrie et des événements de vicariance du Miocène et du Pliocène chez les Cercopithecini. Enfin, les analyses phylogéographiques ont révélé quatre scénarios phylogéographiques différents pour les quatre modèles retenus, ce qui peut refléter soit des distributions initiales différentes, soit une réponse différentielle aux mêmes événements selon les taxons. Ces scénarios présentent une certaine concordance avec les régions fauniques définies pour les forêts d'Afrique centrale, mais suggèrent que les événements de divergence intra-spécifique remonteraient au Plio-Pleistocène et seraient donc beaucoup plus anciens que les derniers épisodes de fragmentation de la forêt liés aux cycles glaciaires.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Dans le cadre du retraitement du combustible nucléaire français, l'axe 1 de la loi du 26 juin 2006 vise à " rechercher des solutions permettant la séparation et la transmutation des éléments radioactifs à vie longue dans les déchets ". Ces travaux de thèse s'inscrivent dans cette thématique avec comme objectif la séparation actinides(III) / lanthanides(III) par extraction liquide-liquide ou à l'aide de procédés membranaires. Les performances de ces deux techniques de séparation ont été comparées à l'aide de ligands organiques hydrosolubles commerciaux. De nouveaux ligands ont été synthétisés et évalués en extraction liquide-liquide pour la séparation américium(III) / lanthanides(III) ainsi qu'américium(III) / curium(III) après une mise au point au préalable des conditions opératoires optimum sur un mélange europium(III) / lanthane(III). Enfin, de nouvelles membranes inorganiques de nanofiltration ont été utilisées. Les différents paramètres opératoires ont été étudiés et la séparation europium(III) / lanthane(III) a pu être réalisée à l'aide de ligands hydrosolubles commerciaux. Les courbes de rétention en fonction du pH ont pu être corrélées au diagramme de spéciation des ions permettant ainsi d'envisager une possible séparation américium(III) / lanthanides(III)

En cas d'accident grave sur un réacteur à eau sous pression, l'évaluation de la quantité d'iode susceptible d'être rejetée dans l'environnement revêt une grande importance du fait de la radiotoxicité et du caractère volatil de cet élément. Le rejet d'iode du cœur du réacteur endommagé et son transport dans les différentes parties du réacteur jusqu'à l'enceinte de confinement, ont été largement étudiés, en particulier dans les expériences Phébus-FB. A ce jour, les connaissances acquises et les modèles utilisés ne permettent pas de rendre compte complètement du comportement de l'iode observé lors d'essais à grande échelle. Une hypothèse est que l'iode gazeux proviendrait du circuit primaire à cause de processus qui limiteraient la formation d'iodure de césium. La formation d'iodure de césium pourrait être limitée à cause de limitations cinétiques ou à la présence d'éléments qui piégeraient le césium (molybdène, bore). Des expériences de laboratoire dans un montage spécialement conçu reproduisent la chimie de mélanges CsI/MoO3 et CsI/H3BO3 sous vapeur d'eau entre 1600°C (température et 150°C. Les aérosols et les gaz présents à 150°C sont piégés séparément. Les analyses des phases condensées et aérosols par MEBE-EDX, microspectrométrie Raman, ICP-MS et XPS ont permis d'identifier des particules d'aérosols submicroniques collectés à 150°C. Les analyses des gaz piégés en solution par ICP-MS et spectroscopie UV-visible traduisent l'existence d'iode gazeux pour les deux systèmes étudiés {Cs, I, Mo, O, H} et {Cs, I, B, O, H}. La modélisation de la chimie et du transport des espèces gazeuses et particulaires pour les deux systèmes dans la ligne expérimentale a été réalisée à l'aide du code de calcul SOPHAEROS développé à l'IRSN. Les résultats expérimentaux ont ainsi pu être comparés aux résultats des simulations.

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.

L’hybridation interspécifique est un phénomène très étudié ces dernières années et les conséquences qui lui sont attribuées dans l’évolution des espèces sont diverses. Une littérature de plus en plus fournie met notamment en évidence le rôle que peut avoir l’hybridation sur l’émergence de nouveaux taxons. Mon travail de thèse s’attache à comprendre comment des croisements entre espèces peuvent impacter le processus de spéciation d’une nouvelle lignée évolutive et stimuler ainsi la diversification des organismes vivants.Une revue des différents cas d’espèces hybrides animales proposés dans la littérature a permis, dans la première partie de cette thèse, d’identifier les patrons associés de façon redondante au processus de spéciation hybride. Nous observons par exemple que, si l’apport premier de l’hybridation à la spéciation reste toujours la recombinaison de caractéristiques parentales divergentes, cela peut se traduire de manière différente lors de l’émergence de la lignée hybride. Cette synthèse a aussi été l’occasion de discuter des difficultés méthodologiques qui limitent une réelle estimation de la prévalence de ce phénomène dans l’évolution des espèces.Dans la seconde partie de ma thèse j’explore le processus de spéciation hybride chez un complexe d’espèces proches de papillons du genre Coenonympha. Je montre que, parmi les quatre lignées identifiées dans le complexe, deux sont issues de l’hybridation. Leurs caractéristiques génétiques, écologiques et morphologiques permettent de comprendre, en partie, comment leur phénotype recombinant a favorisé leur établissement en tant qu’espèces à part entière et leur isolement vis-à-vis de leurs espèces parentales.L’histoire évolutive de ces papillons est discutée en détail dans la dernière partie de mon travail de thèse. Les résultats obtenus pour ce cas particulier y sont confrontés aux autres exemples de spéciation hybride ainsi qu’aux attendus théoriques associés à ce phénomène. Les spécificités de ce système d’étude viennent ainsi enrichir les connaissances actuelles sur le processus de spéciation hybride et sur les impacts évolutifs de l’hybridation. / Interspecific hybridization is more and more studied these last years and its consequences on species evolution are diverse. The literature especially points out its potential impact on new species emergence and the number of hybrid speciation cases is increasing. My work aims at understanding how interspecific crosses can initiate the rise of a new hybrid lineage and stimulate the diversification of living organisms.Reviewing the examples of animals hybrid species described in the literature allows me, in the first part of this work, to identify the main patterns associated with the process of hybrid speciation. I observe in particular that, if the recombination of parental characteristics is always the main driver of hybrid speciation, it leads to various patterns in hybrid species establishment. I also discuss methodological issues concerning the identification of hybrid species, which limit our capacity to estimate the prevalence of such process in species evolution dynamic.In the second part of this work I investigate the process of hybrid speciation in a complex of closely related butterfly species of the genus Coenonympha. I show that among the four lineages composing the complex, two originated through hybridization events. Their genetic, ecological and morphological characteristics allow us to better understand how their recombinant phenotype led to their emergence and their isolation from parental species.The evolutionary history of these butterflies is discussed in detail in the last part of this work. The results obtained in this particular case are compared with other examples of hybrid species and with theoretical expectations from literature. This example adds its specificities to the current knowledges about hybrid speciation and evolutionary impacts of hybridization.

Le cadmium (Cd) est un élément trace présent dans les sols agricoles qui contamine la chaîne alimentaire en étant prélevé par les plantes et accumulé dans les produits végétaux consommés. La biodisponibilité du Cd est un concept au cœur de l’évaluation des risques de transfert excessif du Cd du sol vers les plantes. Les plantes prélevant essentiellement l’ion Cd2+ dans la solution de sol, la biodisponibilité est fonction de deux principaux processus, la spéciation du Cd en solution (les différentes formes chimiques prises par le Cd en solution) et le partitionnement du Cd2+ entre la phase solide et la solution. L’objectif principal de ce travail a été d’élaborer des modèles simples à visée opérationnelle prédictifs de la concentration en Cd2+ dans la solution de sols agricoles, en modélisant soit la spéciation du Cd en solution de sol, soit le partitionnement phase solide-solution du Cd2+, celui-ci permettant de renseigner en outre la capacité de la phase à réapprovisionner la solution de sol lors de l’absorption racinaire. Nous avons également recherché des modèles pour la prédiction des teneurs en Cd2+ retrouvées dans les grains de blé dur. Nous avons développé deux approches de modélisation. La première, statistique, permet de produire des modèles simples à visée opérationnelle. La seconde, géochimique, permet de comprendre les mécanismes dominants et donc de juger de la cohérence de modèles statistiques simples pour représenter des processus physico-chimiques complexes. Ces deux approches ont montré de manière cohérente que pour les sols agricoles faiblement contaminés, le Cd qui s’échange entre la phase solide et la solution est vraisemblablement sorbé faiblement et peut-être estimé par le Cd extrait par NH4NO3 1 M minoré par une fraction fixée à des oxydes de manganèse. Les modélisations ont également montré l’importance du pH et de la teneur en Ca en solution comme variables contrôlant la solubilité de Cd2+, probablement en raison de leur rôle à régir la disponibilité des sites de sorption et de complexation vis-à-vis du Cd. Le modèle statistique le plus performant pour prédire la teneur en Cd dans le grain de blé dur reprend également ces variables, suggérant ainsi que les modèles statistiques simples de prédiction de la spéciation en solution et de partitionnement sol-solution du Cd sont des modèles pertinents pour estimer la biodisponibilité et qu’ils peuvent permettre de classer des sols en fonction des risques de transfert du Cd du sol vers une culture. Par rapport à l’évolution du contexte réglementaire, le modèle statistique prédictif de la teneur en Cd dans le grain a montré par validation croisée qu’il pourrait discerner de façon assez fiable (88 %) des différences de 0.05 mg Cd.kg-1 de grain et que sa fiabilité serait moindre (65 %) pour des différences de 0.025 mg Cd.kg-1. / Cadmium (Cd) is a trace element found in agricultural soils which can contaminate the food chain by being taken up by plants and accumulated in consumed plant products. The bioavailability of Cd is a concept at the centre of the risk assessment of Cd transfer from soil to plants. Plants, taking up essentially the free form of Cd (Cd2+) in the soil solution, bioavailability is a function of two main processes, the Cd speciation in solution (the different chemical forms taken by the Cd in solution) and the partitioning of Cd2+ between the solid phase and the solution. The main objective of this work was to develop simple predictive operational models of Cd2+ concentrations in agricultural soil solution, by modelling either Cd speciation in soil solution or Cd2+ solid-solution partitioning, the latter to further inform the ability of the phase to replenish the soil solution during root absorption. We also looked for models for the prediction of Cd2+ levels found in durum wheat grains. We have developed two modelling approaches. The first, statistical, allows to produce simple models for operational purposes. The second, geochemical, allows to understand the dominant mechanisms and thus to judge the coherence of simple statistical models to represent complex physicochemical processes. These two approaches have consistently shown that for poorly contaminated agricultural soils, the exchanged Cd between the solid phase and the solution is likely to be weakly sorbed and can be estimated by the Cd extracted by 1M NH4NO3 minus a fraction attached to amorphous manganese oxides. Modelling also showed the importance of pH and Ca content in solution as variables controlling the solubility of Cd2+, probably because of their role in controlling the sorption site availability and Cd complexation. The best-performing statistical model for predicting Cd content in durum wheat also picks up these variables, suggesting that simple statistical models for speciation in solution and soil-solution partitioning of Cd are relevant models to estimate bioavailability and that they can be used to classify soils according to the risks of the transfer of soil Cd to a crop. Compared to the evolution of the regulatory context, the statistical model predictive of the Cd content in the grain shown by cross validation that it could discern relatively reliably (88%) the differences of 0.05 mg Cd.kg-1 of grain and that its reliability would be less (65%) for differences of 0.025 mg Cd.kg-1.