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. / In case of a severe accident on a nuclear reactor, radioactive iodine may be released into the environment, impacting significantly the radiological consequences. Determination of the amount released, and of the physical state of iodine (gaseous form or solid aerosol form), is thus a major issue. The release of iodine from the damaged reactor core and its transport in the different parts of the reactor up to the reactor containment, have been extensively studied, particularly in the Phébus-FP large scale experiments. Phébus-FP results notably showed that a significant fraction of iodine under gaseous form can reach the containment. The models used in severe accident codes did not (and still does not) fully account for this iodine speciation. A likely explanation is that iodine keeps a gaseous form up to the containment due to some processes that limit the formation of caesium iodide in the reactor coolant system (RCS) (caesium iodide was assumed to be the dominant form of iodine in the RCS). Caesium iodide formation would be limited due to chemical kinetic limitations and due to the presence of other elements (molybdenum or boron) responsible for “trapping” the caesium. An experimental research program has been developed with the aim to study the chemical behaviour of iodine during its transport in the RCS, with presence of steam, caesium and molybdenum or boron. Experiments are compared to calculations performed with the IRSN severe accident code ASTEC where a chemical kinetic model has been implemented

La contamination en éléments traces métalliques (ETM) des sols constitue un problème environnemental majeur qui réside principalement dans le risque de leur transfert vers les eaux superficielles et souterraines et/ou vers la chaîne alimentaire. L’objectif principal de ce travail était de comprendre le comportement des ETM dans des sols impactés par une usine de recyclage de batteries au plomb localisée dans les Ardennes. Sur une zone de 17 ha environnant l’usine, la répartition spatiale des teneurs en ETM étudiée par fluorescence X portable a révélé que les sols étaient majoritairement impactés par Pb et dans une moindre mesure par Cd, Cu, Ni, Sb, Sn et Zn. Une méthode géostatistique a permis d’identifier l’origine industrielle ou lithogénique de la plupart des ETM précédemment cités. A partir de cette cartographie, de la nature des sols et du mode d’occupation, le comportement des ETM a été étudié le long de six profils pédologiques. Le calcul des coefficients de distribution a permis de mettre en évidence une mobilité importante des ETM liée au caractère acide des sols (pH 4-5). Quel que soit le profil étudié, Cd présentait la mobilité la plus élevée, suivi de Zn, Ni, Pb et Cu. Le couplage de méthode expérimentale (soil-column Donnan membrane technique) et de modélisation géochimique a permis de préciser que Cd, Ni et Zn étaient totalement sous forme libre, Pb majoritairement sous forme libre mais également associé aux acides fulviques et Cu principalement associé aux acides fulviques dans la solution du sol. La répartition de Pb dans la phase solide des horizons de surface a également été déterminée en combinant des méthodes chimiques (extractions séquentielles), des méthodes physiques (MEB-EDS, microspectrométrie Raman) et de la modélisation. Le plomb était majoritairement associé à la matière organique et, dans une moindre mesure, aux oxydes de manganèse. Aucune des phases cristallines riches en plomb potentiellement émises par ce type d’industrie n’a été identifiée, ce qui suggère que Pb a été redistribué dans les sols à partir de ces phases. Ce travail insiste sur l’importance de l’étude conjointe des sols et de leur solution pour mieux comprendre le comportement des ETM, évaluer les risques et proposer d’éventuelles solutions de remédiation. / The soil contamination by trace elements (TE) is a major environmental issue which mainly lies in their potential transfers from soils to surface and ground waters and/or to food chain.The main objective of this study was to understand the behaviour of TE in impacted soils located in the vicinity of a lead-acid battery recycling plant (Ardennes, France). In a 17 ha surrounding area, the spatial distribution of TE was performed using portable X-ray fluorescence. It indicated that the soils were mainly contaminated by Pb and, to a lesser degree, by Cd, Cu, Ni, Sb, Sn and Zn. A geostatistical approach enabled to discriminate the natural or anthropogenic sources of most of these TE.Based on the TE mapping, the soil type and the land cover, the behaviour of the TE was studied along six soil profiles. The calculated partition coefficients highlighted a high mobility of the TE which is related to the acidic soil conditions (pH 4-5). Regardless of the studied soil profile, Cd exhibited the highest mobility, followed by Zn, Ni, Pb and Cu. A combined experimental (soil-column Donnan membrane technique) and modelling approach helped to specify that Cd, Ni and Zn occurred as free ions, Pb mainly occurred as free ion and associated to fulvic acids and Cu was mainly associated to fulvic acids in the soil solutions. The distribution of Pb among the soil components of upper soil horizons was also determined using chemical methods (sequential extraction), physical methods (SEM-EDS, Raman microspectroscopy) and modelling. Lead was mainly associated with soil organic matter and to a lesser extent with manganese oxides. None of the Pb-bearing phases potentially emitted by the recycling plant were identified, suggesting a remobilization of Pb in the studied soils after smelter particles deposition. This work emphasizes the importance of studying the soil and its solution to better understand the behaviour of TE, to assess the environmental risks and to suggest remediation strategies.

Dans l’étude de la spéciation, l'existence de zones dans lesquelles deux espèces en sympatrie montrent différents niveaux de différenciation génétique constitue une bonne opportunité pour comprendre la nature et l'évolution des barrières à la reproduction entre espèces. Jaera (albifrons) albifrons et Jaera (albifrons) praehirsuta sont deux espèces d’isopodes marins qui coexistent en sympatrie le long des côtes nord-européennes. Des barrières écologiques, comportementales, et génétiques cloisonnent efficacement ces deux espèces, à l'exception d'une région unique (Normandie, France) dans laquelle des morphotypes intermédiaires avaient été décrits dans les années 60.Au cours de cette thèse, l'utilisation de microsatellites et de SNPs obtenus par séquençage RAD ont permis de démontrer que le niveau d'isolement interspécifique varie fortement entre sites, de l'hybridation introgressive à l'isolement quasi-complet. Une analyse comparative de ces sites combinant échantillonnage en populations naturelles, croisements expérimentaux et analyses génomiques a ensuite permis de : i) mettre en avant le rôle prépondérant de l'isolement sexuel (qui reste fort dans les populations introgressées) accompagné d'une barrière post-zygotique relativement faible, ii) découvrir la présence de bactéries Wolbachia au sein des deux espèces, iii) démontrer que la coexistence des deux espèces résulte d'une spéciation allopatrique suivie de contacts secondaires avec reprise de flux de gènes d'intensité variable, et iv) montrer que ces flux de gènes varient également fortement au sein du génome, les chromosomes sexuels et des chromosomes réarrangés semblant limiter fortement l'introgression. / Within the field of speciation, sympatric areas with different levels of interspecific genetic differentiation offer a good opportunity to understand the nature and evolution of reproductive barriers between species. Jaera (albifrons) albifrons and Jaera (albifrons) praehirsuta are two species of marine isopods that coexist in sympatry along the northern European coasts. Ecological, behavioral and genetic barriers efficiently isolate these two species, except in a unique region (Normandy, France) where morphological phenotypes were described in the 60's.In this thesis, microsatellites and SNPs obtained from RAD-sequencing allowed me to demonstrate that the level of interspecific isolation varies widely between sites, from introgressive hybridization to quasi-complete isolation. A comparative analysis of these sites combining sampling from natural populations, experimental crosses, and genomic analyses then allowed me to: i) demonstrate the predominant role of sexual isolation (which remains strong in introgressed populations), together with a relatively weaker post-zygotic barrier, ii) discover the presence of Wolbachia bacteria within the two species, iii) demonstrate that the coexistence of these species originate from an allopatric speciation followed by secondary contacts with varying levels of heterospecific gene flow renewal, and iv) show that gene flow varies also strongly along the genome, with an effect of sex chromosomes and rearranged chromosomes apparently limiting introgression.

La technique d’échantillonnage passif DGT (« Diffusive Gradients in Thin Films ») possède de nombreux avantages (intégration des variations temporelles, abaissement des limites de quantification) qui font d’elle une méthode prometteuse pour une utilisation en réseaux de mesure pour quantifier les éléments traces dans les eaux naturelles. Cependant, il existe encore des zones d’ombre qui constituent des freins à son utilisation dans un contexte réglementaire. Ce travail a donc pour objectif d’identifier des biais potentiels et ainsi contribuer à fiabiliser la méthode. Cette étude montre que l’obtention d’un résultat avec une incertitude minimisée doit passer par la détermination expérimentale des facteurs d’élution ; cependant, l’utilisation d’une valeur standard de 0,8 pour le Cr(III) et de 0,85 pour Al(III), Cd(II), Co(II), Cu(II), Ni(II), Pb(II) et Zn(II) est proposée afin d’alléger les manipulations tout en conservant une incertitude raisonnable (<10%). L’étude de l’influence de l’encrassement des dispositifs DGT a montré que la sorption des cations Cd(II), Cu(II) et Pb(II) sur les filtres encrassés affectent respectivement peu, modérément et fortement leur accumulation dans les échantillonneurs et donc leur quantification. Des durées d’exposition de moins d’une semaine sont alors préconisées pour ces éléments. En revanche, l’encrassement a eu un impact négligeable sur le Ni(II) et sur les oxyanions As(V), Cr(VI), Sb(V) et Se(VI). Enfin, une méthode de quantification simultanée du Cr(III), essentiel à la vie, et du Cr(VI), toxique, a été développée en vue d’améliorer l’évaluation de la toxicité d’une eau. Un unique échantillonneur DGT fixe les deux formes tandis qu’elles sont ensuite sélectivement séparées par une étape d’élution. Cette méthode est robuste sur une large gamme de forces ioniques et de concentrations en sulfate mais sur une gamme de pH plus restreinte ne couvrant pas toutes les eaux naturelles (4 à 6). / The passive sampling DGT technique (Diffusive Gradients in Thin Films) has a lot of benefits (time-weighted average concentrations, low limits of quantification) and would therefore be a useful tool for monitoring studies to quantify trace elements in natural water. However, there are still some limitations and grey areas that put the brakes on the development of the method for regulatory applications. The aim of this work is to identify potential biases and contribute to increase the method reliability. This study shows that a minimized uncertainty on results can be obtained only if elution factors are experimentally determined; however, standard values of 0.8 for Cr(III) and 0.85 for Al(III), Cd(II), Co(II), Cu(II), Ni(II), Pb(II) and Zn(II) are suggested to reduce manipulations while keeping reasonable uncertainty (<10%). Studying the influence of fouling developed on DGT devices showed that the sorption of cations Cd(II), Cu(II) and Pb(II) had, respectively, a slight, moderate and strong impact on their accumulation in DGT samplers and therefore on their quantification. Samplers should then be deployed for less than one week. In contrast, fouling had a negligible impact on oxyanions As(V), Cr(VI), Sb(V) and Se(VI). Finally, a method was developed to simultaneously quantify both Cr oxidation states naturally occurring in natural waters, which are Cr(III), essential to life, and Cr(VI), toxic. Both forms are accumulated in a single DGT sampler before being selectively separated during an elution step. This method is robust for wide ranges of ionic strengths and sulfate concentrations but for a narrower range of pH (4 to 6).

La problématique environnementale du sélénium est principalement liée à son domaine de concentration très étroit entre toxicité et carence, et à sa présence diffuse au-delà des limites de potabilité dans de nombreux aquifères. Ainsi, des teneurs en sélénium supérieures à la norme européenne (10 ppb) ont été détectées dans les eaux souterraines du Site Expérimental Hydrogéologique (SEH) de Poitiers, dont le comportement hydrodynamique est particulièrement bien caractérisé. Le couplage d'études géochimiques, minéralogiques et pétrographiques a mis en évidence que les matériaux de remplissage (« argiles noires ») des structures karstiques subhorizontales présentes dans l'aquifère du Dogger au niveau du SEH, riches en sélénium et considérés comme la source potentielle du sélénium dissous dans ce réservoir, étaient issus de dépôts continentaux ayant subi des phases réductrices. Des fractionnements granulométriques et chimiques d'échantillons d'« argiles noires » ont montré que la fraction séléniée était principalement sous forme de sélénites dans la matrice et "associée" à la fraction organique soluble en milieu alcalin de nature majoritairement aliphatique. Des tests de lixiviation ont mis en évidence l'impact très important des conditions acido-basiques sur la quantité de sélénium dissous et sur la nature des espèces séléniées libérées dans les eaux. Les cinétiques de libération du sélénium tendent à montrer l'existence de trois processus principaux et les suivis de dissolution d'espèces majoritaires suggèrent que les mécanismes de libération du sélénium mis en jeu dans le contexte de l'étude sont principalement régis par des processus d'échange ou de complexation de surface. / The environmental issue of selenium is mainly related to the narrow range between its deficiency and toxicity concentrations, and to its widespread presence beyond the limits of potability in many aquifers. Selenium concentrations above the European standard (10 ppb) were detected in the groundwater of the Hydrogeological Experimental Site (HES) of Poitiers, whose hydrodynamic behavior is particularly well characterized.The coupling of geochemical, mineralogical and petrographic investigations showed that black argillaceous sediments that fulfill subhorizontal karstic cavities present in the Dogger aquifer at the SEH and considered as the potential source of dissolved selenium in the groundwater, are continental deposits that have been transformed in reduced environments.Grain-sized and chemical fractionations of these "black clays" showed that selenium is mainly present as selenite in the geological matrix and is "associated" with the alkali soluble organic fraction which is predominantly aliphatic.Leaching tests have highlighted the important impact of acid-base conditions on the amount of dissolved selenium and on the nature of selenium species released into the water. The release kinetics of selenium tends to show the existence of three main processes. The major species dissolutions suggest that the selenium release mechanisms are mainly governed by exchange process or surface complexation.

Ces travaux de thèse concernent les développements d'une méthode de séparation chromatographique couplée simultanément à l'ESI-MS et l'ICP-MS afin de réaliser l'analyse de spéciation exhaustive des lanthanides en phase aqueuse représentative des phases de désextraction des procédés de traitement du combustible usé. Cette méthode analytique permet de séparer, caractériser et quantifier des complexes de lanthanides à ligands polyaminocarboxyliques comme le DTPA et l'EDTA, utilisés comme agents complexants dans ces procédés. La méthode de séparation par chromatographie HILIC des complexes de lanthanides a été mise au point avec la phase stationnaire à fonctions amide. Un criblage d'une large gamme de compositions de phase mobile a permis de déterminer que le mécanisme d'adsorption est prédominant lors l'élution des complexes de lanthanides et d'obtenir des conditions de séparation optimisées. Des conditions d'analyse plus rapides obtenues avec une colonne à fonctions amide de granulométrie sub-2 µm et de longueur plus faible ont permis de réduire le temps d'analyse d'un facteur 2,5 et la consommation de solvant de 25 %. La caractérisation structurale et isotopique par HILIC ESI-MS a été réalisée ainsi que la mise au point d'une méthode d'étalonnage externe. Les performances analytiques de la méthode de quantification ont été déterminées. Enfin, le développement d'un système de couplage de l'HILIC à l'ESI-MS et l'ICP-MS a été réalisé. Une méthode de quantification simultanée par ESI-MS et par ICP-MS a permis de déterminer la distribution quantitative des espèces en solution ainsi que les performances analytiques associées. / This work focuses on the development of a chromatographic separation method coupled to both ESI-MS and ICP-MS in order to achieve the comprehensive speciation analysis of lanthanides in aqueous phase representative of back-extraction phases of advanced spent nuclear fuel treatment processes. This analytical method allowed the separation, the characterization and the quantitation of lanthanides complexes holding polyaminocarboxylic ligands, such as DTPA and ETDA, used as complexing agents in these processes. A HILIC separation method of lanthanides complexes has been developed with an amide bonded stationary phase. A screening of a wide range of mobile phase compositions demonstrated that the adsorption mechanism was predominant. This screening allowed also obtaining optimized separation conditions. Faster analysis conditions with shorter amide column packed with sub 2 µm particles reduced analysis time by 2.5 and 25% solvent consumption. Isotopic and structural characterization by HILIC ESI-MS was performed as well as the development of external calibration quantitation method. Analytical performances of quantitation method were determined. Finally, the development of the HILIC coupling to ESI-MS and ICP-MS was achieved. A simultaneous quantitation method by ESI-MS and ICP-MS was performed to determine the species quantitative distribution in solution. Analytical performances of quantitation method were also determined.

La spécialisation à différents environnements est un moteur de divergence entre populations et espèces. Les insectes phytophages sont des candidats pertinents pour l’étude de la spéciation par spécialisation écologique, de par leur relation intime à leur plante hôte et à l’occurrence régulière de changements d’hôtes au cours de leur évolution. Cette spéciation écologique nécessite trois composantes : une source de sélection divergente, un isolement reproducteur (pré-ou post-zygotique), et un mécanisme liant les gènes sous sélection et ceux responsable de l’isolement reproducteur. Dans ce cadre, nous avons étudié l’isolement reproducteur et la spécialisation chez deux modèles de lépidoptères polyphages, ravageurs des cultures : (1) la pyrale du maïs, Ostrinia nubilalis, et son espèce sœur, Ostrinia scapulalis, (2) la légionnaire d’automne, Spodoptera frugiperda, dont deux variants sont identifiables, le variant riz (sf-R) et le variant maïs (sf-M). Ces deux modèles montrent des patrons de diversification via la plante hôte : les deux espèces sœurs et les deux variants sont différenciés génétiquement et sont spécialisés sur différentes plantes hôtes (maïs pour O. nubilalis et sf-M ; armoise pour O. scapulalis ; riz pour sf-R). Nous avons étudié les patrons de spécialisation de ces modèles en effectuant des mesures de traits d’histoire de vie à deux moments clés de leur cycle de vie : (1) au stade larvaire, par des expériences de transplantation réciproque, (2) au stade adulte, par des expérience de choix d’oviposition. Ces mesures nous ont permis de mettre en évidence un patron de spécialisation pour les deux espèces de pyrale et pour le variant sf-M au stade adulte et/ou larvaire, alors que les résultats ne montre pas de spécialisation claire pour le variant sf-R de S. frugiperda, du moins sur les plantes testées. Nous avons également recherché des mécanismes de cette spécialisation par une analyse transcriptomique visant à identifier les gènes ou familles de gènes dont l’expression varie en fonction de la plante hôte chez nos deux modèles. Cette étude mécanistique a mis en lumière des fonctions de gènes impliquées dans la détoxification, la digestion et l’immunité qui peuvent expliquer les différences de traits d’histoire de vie que nous avons observés. Enfin, nous avons quantifié différentes barrières (pré- et post-zygotiques) pour estimer le degré de divergence et les facteurs impliqués dans l’isolement reproducteur des entités génétiques étudiées. Nous avons notamment trouvé pour les deux modèles des barrières post-zygotiques précoces avec un pourcentage d’éclosion plus faible dans les croisements interspécifiques. Dans le modèle Ostrinia, nous avons également mis en évidence la présence d’une barrière pré-zygotique en lien avec le bouquet phéromonal émis par les femelles. / Specialization in different environments is a driver of divergence between populations and species. Phytophagous insects are interesting candidates to study the speciation process via the ecological specialization, due to the intimate relationship between the insects and their host plant but also the regular occurrence of host changes they experienced during evolution. Ecological speciation requires three important components: a source of divergent selection, a form of reproductive isolation either pre- or post-zygotic, and a mechanism linking the genes under selection to those responsible of the reproductive isolation. In this context, we studied the reproductive isolation and specialization in two models polyphagous lepidopteran pests: (1) the European corn borer, Ostrinia nubilalis, and the closely related species Ostrinia scapulalis, (2) two host races of Spodoptera frugiperda (the fall armyworm), rice strain (sf-R) and corn strain (sf-M). Both models showed a patterns of diversification via the host plant: both species sisters and the two strains are genetically differentiated and are specialized on different host plants (maize for O. nubilalis and sf-M; mugwort for O. scapulalis; rice sf-R). We studied the patterns of specialization of these models by quantification of life history traits in two time points of their life-cycles: (1) in the larval instar, by reciprocal transplant experiments, (2) in the adult, by choice oviposition experiment. These measures highlighted a pattern of specialization at the adult and/or larval instar for both moth species and sf-M. However, the results showed no clear specialization for sf-R of S. frugiperda on the tested plants. We investigated the mechanisms of specialization by RNA-seq in order to identify the genes or the gene families for which variation of their expression depends on the host plant. This mechanistic study revealed genes involved in detoxification, digestion and immunity process that may explain the differences observed in life history traits. Finally, we quantified various barriers (pre- and post-zygotic) to estimate the divergence degree and the causes involved in reproductive isolation of genetic entities studied. In particular, for the two models, we found evidences of post-zygotic barriers with a lower percentage of hatching in the interspecific crosses. In Ostrinia model, we have also demonstrated the presence of pre-zygotic barrier depending of the pheromone blend emitted by the females.

Dans le cadre du développement et de l'amélioration des procédés de décontamination d’effluents aqueux contaminés par des radioéléments émetteurs alpha, des études physico-chimiques sur la complexation des actinides (U, Pu, Am) avec des ligands organiques tels que des acides polyaminocarboxyliques linéaires (H4EDTA) et des sidérochélates (acides dihydroxamiques et desferrioxamine B) ont été effectuées. La compréhension des propriétés de coordination est une étape essentielle pour sélectionner les meilleurs agents chélatants qui se montreront efficaces dans le traitement des effluents. Les schémas de coordination des complexes d'uranium et de plutonium avec ces ligands ont été déterminés à l'aide de mesures par spectroscopie EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) effectuées au synchrotron de l'ESRF. Ces travaux ont été complétés par des études thermodynamiques réalisées en couplant des mesures potentiométriques et spectrophotométriques UV-Visible afin d'identifier la nature des complexes d'uranium(VI) et d'américium(III) formés en solution et d'évaluer leur stabilité. A l’aide des constantes d'équilibre, il est possible de simuler le digramme de spéciation dans les conditions de traitement des effluents du centre de Valduc et de définir ainsi une gamme de p[H] dans laquelle le ligand est efficace pour atteindre une décontamination « ultime ». / As part of our research endeavour aimed at developing and improving decontamination processes of wastewater containing alpha emitters, physico-chemical complexation studies of actinides (U, Pu, Am) with organic open-chain ligands such as polyaminocarboxylic acids (H4EDTA) and siderochelates (dihydroxamic acids and desferrioxamine B) have been carried out. Gaining a clear understanding of the coordination properties of the targeted actinides is an essential step towards the selection of the most appropriate chelating agents that will exhibit high uptake efficiencies. EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) measurements at the ESRF synchrotron enabled to elucidate the coordination scheme ofuranium and plutonium complexes. Solution thermodynamic investigations were intended to provide valuable information about the nature and the stability of the uranium(VI) and americium(III) complexes prevailing at a given p[H] in solution. The set of stability constants determined from potentiometric and UV-visible spectrophotometric titrations, allowed topredict the speciation of the selected actinides in presence of the aforementioned ligands and to determine the pH range required for achieving “ultimate” decontamination.

Le devenir des radionucléides naturels et anthropogéniques dans l’environnement demeure une préoccupation majeure des sociétés modernes nucléarisées. Parmi les compartiments environnementaux possiblement impactés, l’hydrosphère est ubiquitaire et peut transporter des composés ou éléments sur de très longues distances. L’évènement récent de Fukushima a démontré que le milieu marin pouvait être également directement impacté ce qui amène à des questionnements tant scientifiques que sociétaux. De nombreuses études ont déjà montré que les radionucléides présents dans l’eau de mer peuvent être fortement accumulés par les organismes marins mais pour autant leur spéciation est inconnue. Or cette connaissance est essentielle afin de maîtriser les mécanismes de transfert entre l’hydrosphère et la biosphère et d'évaluer in fine l’impact global sur l’Homme. Dans ce travail, nous avons choisi de déterminer expérimentalement la spéciation de trois actinides dans l’eau de mer dopée : l’uranium(VI), le neptunium(V) et l’américium(III) (via l’analogue europium(III)) en couplant des calculs de spéciation avec les outils spectroscopiques dont la Spectroscopie Laser Résolue en Temps (SLRT) et la Spectroscopie d'Absorption des Rayons X (EXAFS). Puis nous avons étudié les processus d’accumulation sur l’éponge A. cavernicola, choisi ici car considérée comme un biomoniteur de pollution pour les métaux lourds. L’accumulation de l’europium(III), de l’américium(III) et de l’uranium(VI) dans A. cavernicola a donc été investiguée à l'échelle de traces et ultra traces. Pour l'europium, les techniques d'imagerie X et électronique ont permis de localiser l'élément accumulé et d'en préciser la spéciation. / The fate of natural and anthropogenic radionuclides in the environment remains a major concern in our modern nuclearized societies. Among the environmental compartments, the hydrosphere is ubiquitous and can transport compounds or elements over very long distances. The recent event of Fukushima demonstrated that the marine environment could be directly affected and this raises both scientific and societal questions. Moreover, some studies have already shown that radionuclides present in seawater can be strongly accumulated by marine organisms although their speciation is most of the time unknown. Yet this knowledge is essential to better understand the transfer mechanisms from the hydrosphere to the biosphere and to evaluate their global impact on humans. In this work, we chose to experimentally determine the speciation of three actinides in doped seawater: uranium(VI), neptunium(V) and americium(III) (and the chemical surrogate europium(III)) by coupling speciation modeling with spectroscopic tools among which Time-Resolved Laser-Induced Fluorescence (TRLIF) and X-ray Absorption Spectroscopy (XAS). Then, we have studied the accumulation process in the sponge A. cavernicola, chosen here because it is considered as a biomonitor of heavy metal pollution. The accumulation of europium(III), americium(III) and uranium(VI) in A. cavernicola were investigated at trace and ultra-trace levels. Besides, for europium, X-ray and electronic imaging permit to localize the accumulated element in the sponge and to specify its speciation.

Pour expliquer les faibles taux d'endémisme rencontrés chez les mousses en Macaronésie, deux hypothèses ont été successivement testées et invalidées au cours de mon doctorat chez deux genres de mousses d'occurrence macaronésienne, phylogénétiquement proches, Hedenasiastrum et Rhynchostegiella. Une première hypothèse suggérait que les mousses sont des organismes à faible potentiel évolutif peu enclins à former des espèces endémiques. Si une apparente stase morphologique de plus de 40 millions d'années a été reconstruite chez Hedenasiastrum, genre monotypique endémique de Madère, le grand nombre de convergences phénotypiques et les taux très élevés de diversification insulaire dans le genre Rhynchostegiella, infirment très fortement cette hypothèse. Ces études tendent ainsi à mettre en valeur la nature hyper adaptable des mousses et la diversité des processus évolutifs pouvant se mettre en place pour des espèces proches, dans une même région biogéographique. Une seconde hypothèse évoquait des flux de gènes intenses entre continents et îles, bloquant la spéciation insulaire ; hypothèse à son tour réfutée par le grand nombre d'évènements de spéciation in situ dans les îles, révélé par nos analyses de reconstruction d'aires ancestrales. Ce travail dévoile au final que la généralisation des colonisations inverses des îles vers le continent, pourrait être un des facteurs majeur expliquant les faibles taux d'endémisme macaronésiens chez les mousses. Plus que des puits de diversité, les îles seraient ainsi une source importante de biodiversité pour le continent chez les organismes capables de dispersion longue distance. / To explain the low rates of endemism encountered in Macaronesian mosses, two hypotheses have been successfully tested and invalidated during my PhD in two genera of mosses of the subfamily Helicodontioideae occurring in Macaronesia Islands, respectively Hedenasiastrum and Rhynchostegiella. The first hypothesis suggested that mosses are low evolutionary potential organisms, reluctant to form endemic species; if an apparent morphological stasis over 40 million years was reconstructed in Hedenasiastrum, a monotypic genus endemic of Madeira, the large number of phenotypic convergences and high rates of insular diversification in the genus Rhynchostegiella, strongly refute this hypothesis. Thereby these studies tend to emphasize the hyper-adaptability of mosses and the diversity of evolutionary processes that can occur in closely related species in the same biogeographic region. The second hypothesis evoked too intense gene flow between mainland and islands, preventing speciation on islands; a hypothesis invalidated by the high number of in situ event of speciation on islands revealed by our analysis of ancestral area reconstruction. Finally this work reveals generalized reverse colonization from islands to mainland after in situ speciation, as one of major factor responsible for low rates of endemism in the Macaronesian mosses. Islands may thus appear for organisms with high dispersal ability as inexhaustible sources of diversity.