Les processus biogéochimiques benthiques liés à la dégradation de la matière organique sont étudiés depuis 30 ans. Beaucoup de travaux ont mesuré soit un grand nombre de paramètres sur quelques carottes, soit un nombre restreint de paramètres sur de nombreuses carottes. Dans le Golfe de Gascogne, 29 paramètres diagénétiques sont étudiés à de multiples stations depuis 1997 et dans le Bassin d’Arcachon depuis 2005. Ainsi la banque de données biogéochimiques benthiques constituée est actuellement la plus importante à notre connaissance. Les similarités et divergences entre l’environnement côtier de la lagune mésotidale d’Arcachon et la marge continentale du Golfe de Gascogne ont pu être discutées. Une étude de l’hétérogénéité spatiale à l’échelle de l’échantillonnage a permis de préciser la méthodologie d’échantillonnage dans le Bassin d’Arcachon et de discuter de la représentativité saisonnière des données de la banque de données du Golfe de Gascogne. Les carottes de la banque de données ne peuvent pas être réellement interprétées en terme de variabilité saisonnière, alors qu’une saisonnalité des apports a bien été mise en évidence par l’étude des particules en suspension dans la colonne d’eau. L’oxygène dissous est très sensible à la variabilité de ces apports et l’étude de sa distribution à l’aide de la banque de données du Golfe de Gascogne, ainsi que des teneurs en carbone organique particulaire (COP) montre que les flux de matière organique labile représentent la plus grande partie du carbone exporté au fond et que, pour une zone géographique peu étendue comme le Golfe de Gascogne, l’efficacité d’enfouissement du COP varie de 50% à 10%. La banque de données a également permis l’étude de la géochimie benthique du manganèse, ce qui a donné l’occasion de proposer une méthode de calcul du taux d’accumulation sédimentaire basée sur la géochimie de cet élément à l’état stationnaire. Enfin, des carottes longues réalisées dans les deux environnements ont permis de caractériser les processus diagénétiques anoxiques profonds dans un environnement à l’état stationnaire (le Golfe de Gascogne) et un autre à l’état transitoire (le Bassin d’Arcachon). / Benthic biogeochemical processes due to organic matter degradation have been studied for 30 years. Many works have investigated either multiple parameters on a few cores, or a couple of parameters on numerous cores. In the Bay of Biscay, 29 diagenetic parameters have been investigated at numerous stations since 1997, and in Arcachon Bay since 2005. Thereby, our benthic biogeochemical database is currently the most important to our knowledge. Similarities and differences between the coastal mesotidal lagoon of the Arcachon Bay and the continental margin of the Bay of Biscay have been discussed. Study of sampling-scale spatial heterogeneity has clarified the sampling methodology in the Arcachon Bay and allowed to consider the question of data seasonal signal in the Bay of Biscay database. The cores of the database cannot really be interpreted in terms of seasonal variability, while a seasonal signal has been demonstrated by the study of suspended particles in the water column. Dissolved oxygen is very sensitive to the variability of these inputs. Oxygen distributions and particulate organic carbon (POC) contents from Bay of Biscay database shows that labile organic matter flux represents most of the carbon exported to the bottom. The burial efficiency of POC varies from 50% to 10% for a narrow geographical area like the Bay of Biscay. The database has also allowed the study of benthic geochemistry of manganese, which has provided a method for the determination of mass accumulation rate based on the steady state. Finally, piston cores have been used to characterize the deep anoxic diagenetic processes in a steady state (Bay of Biscay) and a transition state (Arcachon Bay) environment.

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

Ce travail documente la variabilité spatiale et temporelle du rayonnement solaire à la surface sur le sud-ouest de l'océan Indien (SOOI) et l'île de La Réunion à l'aide de deux modèles régionaux de climat (MRC) : les modèles RegCM et WRF. La première partie de ce travail est dédiée à l'analyse de la variabilité temporelle du rayonnement solaire à l'aide du modèle RegCM sur le SOOI avec une résolution spatiale modérée (50km). S'agissant du premier travail sur la modélisation régionale du climat pour l'étude du rayonnement solaire dans le SOOI, une première série de tests pour illustrer les performances du modèle et sa sensibilité au choix des paramétrisations physiques (transfert radiatif, convection), à la taille du modèle, et à la résolution spatiale, est effectuée. Le schéma radiatif par défaut, le schéma CCM, et le schéma convectif mixte : Grell sur les terres et Emanuel sur les océans, donnent les résultats les plus satisfaisants pour la région, comparés aux autres options disponibles. La variabilité climatique interannuelle, intrasaisonnière et jour-à-jour est ensuite examinée sur la base des indices climatiques. Dans un premier temps, plusieurs paramètres (vent horizontal, température, humidité relative) issus des réanalyses ERA-Interim et utilisés comme paramètres d'entrée pour le modèle RegCM, sont analysés en lien avec ceux correspondant fournis en sortie du modèle, pour vérifier l'aptitude du modèle à maintenir les signaux ENSO (El-Nino Southern Oscillation), IOD (Indian Ocean Dipole), MJO (Madden-Julian Oscillation) et les Talwegs Tropicaux-Tempérés (TTT). Dans un second temps, le rayonnement solaire à la surface simulé par le modèle RegCM est mis en lien avec ces différents modes de variabilité. La seconde partie du travail est consacrée à l'analyse de la variabilité spatiale du rayonnement solaire à la surface à La Réunion à l'aide du modèle WRF à très haute résolution spatiale (750m) pour différentes échelles de temps : interannuelle, intrasaisonnière, jour-à-jour. Une classification est appliquée sur les sorties de rayonnement produites par WRF, et le lien avec la circulation atmosphérique de grande échelle est analysé dans chacune des classes. Les résultats de la modélisation sont validés à l'aide des données d'observations du réseau Météo France et des produits satellite CM SAF. Les résultats indiquent que les MRC ont la capacité de représenter la variabilité temporelle et spatiale du rayonnement solaire à La Réunion. / This work documents the temporal and spatial variability of surface solar radiation (SSR) over the southwest Indian Ocean (SWIO) and Reunion Island using two complementary Regional Climate Models (RCMs): RegCM4 and WRF. The first part of the work is dedicated to the analysis of the temporal variability of SSR based on RegCM4 over the SWIO at a moderate spatial resolution (50km). Because RegCM4 is the first RCM that focuses on the solar radiation research over the SWIO region, a first series of test experiments with this model to illustrate the model performance and its sensitivity to the choice of the physical parameterizations (radiation, convection), the domain size, and the spatial resolution, are performed. The default CCM radiative and the mixed convective scheme: Grell scheme over land and Emanuel scheme over ocean, give better performance over the SWIO compared to the other available options. The interannual, intraseasonal and synoptic climate variability is then examined through the climate indices and several ERA-Interim parameters (U, V, T and RH) are firstly analyzed along with the corresponding RegCM4 output data to check whether the RegCM4 model forced by ERA-Interim reanalyses is able to maintain the El-Nino Southern Oscillation (ENSO), the Indian Ocean Dipole (IOD), the Madden-Julian Oscillation (MJO) and the Tropical Temperate Trough (TTT) signals. Secondly, simulated SSR in association with the different modes of variability is examined. In the second part, SSR spatial variability over Reunion Island is analyzed based on WRF simulations at very fine resolution (750m) for seasonal, intraseasonal, and daily time scales. Clustering classification is applied to WRF simulated SSR over Reunion and the effect from the atmospheric circulation is checked together. Météo France observations and CM SAF are used to validate the results of the model. The results indicate that regional climate models have the ability to present the temporal and spatial variability of SSR over Reunion.

Les phénols et les phtalates incluent des composés très largement utilisés dans des produits de la vie quotidienne. Une grande partie de la population générale y est donc largement exposée. Ces composés sont suspectés d’être des perturbateurs endocriniens et des effets sur la santé chez l’Homme ont été rapportés, notamment après une exposition périnatale. Les études épidémiologiques sur les effets sur la santé humaine reposent généralement sur un faible nombre de biospécimens pour estimer l’exposition. Cependant, la variabilité intra-individuelle des phénols et des phtalates est potentiellement forte, ce qui peut entraîner une mauvaise classification de l’exposition dans les études sur les effets des phénols et des phtalates et limite leurs conclusions. La variabilité intra-individuelle des phénols et des phtalates au cours de la grossesse n’est pas très bien caractérisée à l’heure actuelle.L’objectif de cette thèse est d’explorer l’exposition aux phénols et aux phtalates et plus précisément : 1) d’étudier les associations entre une telle exposition pendant la grossesse et la santé respiratoire de l’enfant au cours de ses premières années de vie ; 2) de caractériser la variabilité temporelle intra-individuelle de ces composés au cours de la grossesse ; et 3) d’évaluer l’efficacité d’une approche basée sur le pooling intra-sujet d’un nombre réduit d’échantillons journaliers pour estimer l’exposition.Les associations entre l’exposition aux phénols et phtalates et la santé respiratoire reposent sur n = 587 couples mèresenfants de la cohorte prospective française EDEN. Les développements sur l’estimation de l’exposition au cours de la grossesse s’appuient sur n = 16 femmes enceintes ayant participé à l’étude de faisabilité de la cohorte SEPAGES.Les travaux de cette thèse quantifient la variabilité intra-individuelle des concentrations urinaires des biomarqueurs d’exposition aux phénols et des phtalates au cours de la grossesse pour des échelles de temps variées (du jour à plusieurs mois). Ils confirment empiriquement que cette variabilité peut biaiser fortement les fonctions doses-réponses dans les études épidémiologiques explorant les effets de l’exposition fœtale à ces composés chez l’Homme.Les résultats de cette thèse enrichissent la littérature émergente sur les effets des expositions précoces aux phénols et phtalates sur la santé respiratoire de l’Homme. Cependant, notre étude ainsi que la plupart des recherches précédentes sont potentiellement limitées par les problématiques liées à la mesure de l’exposition. Ce travail souligne l’importance de stratégies d’échantillonnage des biomarqueurs d’exposition plus élaborées pour l’étude de ces composés dans de futures études épidémiologiques. Ces résultats sont aussi pertinents en dehors du contexte de la grossesse et pour d’autres composés non-persistants. De nouvelles approches, telles que le pooling répété pour chaque sujet d’un petit nombre de biospécimens journaliers, validé dans cette thèse, sont nécessaires pour caractériser efficacement l’impact des composés non-persistants sur la santé de l’Homme. / Phenols and phthalates include chemicals widely used in daily-life products, resulting in ubiquitous exposure of the general population. There is growing concern regarding the effects on human health of these compounds, suspected to be endocrine disruptors, particularly during early life. Epidemiological research on the health effects of phenols and phthalates in offspring generally rely on a few biospecimens to assess exposure. These studies are limited by the possibly strong within-subject variability, which may result in exposure misclassification. The within-subject variability in the context of pregnancy and its possible impact on dose-response functions are poorly characterized.The aim of this thesis was to study the exposure to several phenols and phthalates during pregnancy by: 1) investigating the possible associations between this exposure and respiratory outcomes in childhood; 2) characterizing the temporal within-subject variability of these compounds during pregnancy; and finally 3) studying the efficiency of a within-subject pooling approach using a small number of daily biospecimens for exposure assessment.Associations between exposure to phenols and phthalates and respiratory health relied on n = 587 mother-child pairs from the French EDEN prospective cohort. Developments about the assessment of exposure during pregnancy relied on n = 16 pregnant participants of the SEPAGES-feasibility study who had collected all their urine samples for three weeks.This work quantified the within-subject variability of phenol and phthalate biomarker concentrations during pregnancy over various time scales (day to months), and confirmed empirically that this variability is likely to strongly bias the doseresponse functions in human-based epidemiological studies exploring the effects of gestational exposure to these chemicals.This thesis adds to the emerging literature on respiratory health impacts of early-life exposure to several phenols and phthalates. However, as for most studies on the human health effects of phenol and phthalate exposure, it is potentially challenged by this exposure assessment issue. Thus, this work emphasizes the relevance of more elaborate sampling strategies for exposure biomarkers in future epidemiological studies. These results have relevance for studies outside the context of pregnancy, and also for other nonpersistent compounds. New designs, such as the within-subject pooling of biospecimens validated in this study, are needed so as to efficiently characterize the health impact of nonpersistent chemicals.

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