Academic literature on the topic 'Biotechnologies environnementales'

RésuméL'intervention du génie génétique dans la production de plantes agricoles et de denrées alimentaires n'est pas un domainet réservé aux seuls scientifiques. Les biotechnologies agricoles suscitent un débat social sans précédent. Elles opposent les intérêts des multinationales de l'industrie de la biotechnologie aux préoccupations environnementales des opposants au développement accéléré du recours au génie génétique dans l'agriculture et l'alimentation. Certes, la biotechnologie moderne de la recombinaison de l'ADN peut améliorer la productivité agricole. Toutefois les effets préjudiciables d'une telle technologie sur la diversité biologique et la santé humaine sont de plus en plus dénoncés. Cet article traite de quelques-uns des problèmes sociaux que pose le recours aux OGM dans l'agriculture et l'alimentation et relate l'avènement du principe de précaution dans le commerce international des OGM. L'adoption du principe de précaution dans le Protocole sur la prévention des risques biotechnologiques en fait désormais un cadre de régulation du débat social sur les OGM.

Les impacts environnementaux liés aux productions animales sont pris en considération depuisau moins deux décennies. Mais jusqu’à une date récente, ils étaient considérés comme des «dommagescollatéraux» résultant de la nécessité de nourrir la planète. Depuis le rapport de la FAO«Livestock’s long shadow» (Steinfeld et al 2006), les préoccupations environnementales liées enparticulier aux gaz à effet de serre (GES) ont pris une importance croissante auprès des acteursdes filières animales et des décideurs politiques. Elles sont désormais au centre de la réflexion surle développement de l’élevage. En témoignent des documents dépassant le cadre de l’agriculturecomme la publication des propositions du «Grenelle 2» par le gouvernement français, ou la feuillede route de l’Union Européenne pour une baisse drastique des émissions de gaz carbonique àl’échéance de 2050. En fait, le problème est planétaire, car la consommation mondiale de produitsanimaux augmente, tendance appelée à se poursuivre en raison de l’évolution démographiqueet de l’accroissement de la part des produits animaux dans l’alimentation dans les pays endéveloppement et émergents (Gerber et al 2011). La revue INRA Productions animales a publié depuis plusieurs années de nombreux articlesrelatifs aux relations entre élevage et environnement, analysées sous divers angles. Récemmentdes articles relatifs aux polluants ou aux aspects environnementaux plus globaux ont été publiésdans le cadre de trois numéros thématiques : «Porcherie verte» avec notamment des articles surles éléments à risque et les émissions gazeuses lors de la gestion des effluents (Bonneau et al2008a, b), «Les nouveaux enjeux de la nutrition et de l’alimentation du porc» avec un article surles relations entre nutrition et excrétion de polluants (Dourmad et al 2009), et «Elevage en régionschaudes» avec un article consacré aux impacts et services environnementaux (Blanfort et al2011). Des articles ont également été publiés sur la quantification des émissions de méthane parles animaux d’élevage en France (Vermorel et al 2008) et sur la modélisation des émissions deméthane chez les ruminants (Sauvant et al 2009). Enfin, les moyens de réduire les rejets porcinset avicoles par la génétique ont été analysés (Mignon-Grasteau et al 2010). A signaler aussi lenuméro spécial «Elevage bio» en 2009, qui analysait les systèmes d’élevage biologique sans toutefoisdiscuter leurs avantages au plan environnemental. La réduction des émissions de GES par l’élevage est devenue un enjeu majeur des recherchessur les systèmes d’élevage et en nutrition animale. Ce dossier composé de quatre articles estconsacré aux GES en élevage bovin en mettant l’accent sur le méthane. En effet dans la plupartdes systèmes laitiers et à viande, le méthane est le gaz à effet de serre qui contribue le plus auxémissions, exprimées en équivalent gaz carbonique, comme le montre le premier article (Dollé etal 2011) qui replace les émissions de méthane dans l’ensemble des émissions de gaz à effet deserre. Un travail considérable a été réalisé pour évaluer et comparer les systèmes français, et lesINRA Productions Animales, 2011, numéro 5situer dans un contexte plus global : depuis quelques années les émissions induites par des systèmesd’élevage très divers sont étudiées dans le monde, principalement en Europe. Le deuxièmearticle (Sauvant et al 2011) analyse les relations étroites entre la production de méthane et les fermentationsdans le rumen selon la nature du régime alimentaire, puis discute la précision des principaleséquations empiriques de prévision de la production de méthane, ainsi que des modèlesmécanistes qui ont été développés. Des voies d’amélioration sont proposées. Dans un troisièmearticle (Popova et al 2011), les mécanismes de production de méthane dans le rumen sont analysés.Un intérêt particulier est porté au rôle des Archaea méthanogènes, microorganismes qui constituentun domaine spécifique du règne vivant et qui sont les seuls à produire du méthane à partirde l’hydrogène. La compréhension des mécanismes est un élément majeur pour prévoir les effetspossibles d’une ration, d’un additif, d’une biotechnologie sur la production de méthane. Laconnaissance actuelle de ces effets est présentée dans un quatrième article (Doreau et al 2011),centré sur les résultats obtenus in vivo. Il est en effet important de confronter les annonces faitesà partir d’essais in vitro, ou d’un seul essai in vivo mené sur le court terme, aux résultats d’étudesapprofondies reposant sur une base expérimentale solide. Ce dossier dresse un bilan des recherches et de l’état des connaissances sur le méthane entérique,et mentionne les principaux leviers d’action pour réduire les émissions des trois principauxgaz à effet de serre. Une vision plus large nécessiterait le développement d’aspects complémentaires.En premier lieu, celui des émissions de méthane et de protoxyde d’azote liées aux effluents.Elles sont toutefois très mal connues et éminemment variables, comme l’ont souligné Hassounaet al (2010) qui ont développé une méthode permettant de les évaluer en bâtiments. En deuxièmelieu, l'impact des nombreuses voies permettant de réduire les émissions de protoxyde d'azote auchamp doit être évalué. Ainsi, serait nécessaire une analyse portant sur les différents moyens permettantde limiter la fertilisation azotée minérale (fertilisation «de précision», recours aux légumineuses,inhibition des réactions de nitrification/dénitrification dans les sols, meilleure gestiondu pâturage…) qui sont seulement évoqués dans le texte de Dollé et al (2011). Enfin, la séquestrationde carbone par les prairies doit être prise en compte dans l’analyse de la contribution desélevages de ruminants au réchauffement climatique. Les valeurs actuellement retenues sont probablementsous-estimées (Soussana et al 2010), mais les résultats récents mettent en évidence unetrès grande variabilité de ce stockage de carbone, liée non seulement au type de végétation et auxconditions pédologiques, mais aussi, entre autres, au type d’exploitation par les animaux et auxaléas climatiques (Klumpp et al 2011). Le réchauffement climatique est actuellement considéré par les médias et les décideurs politiquescomme l’urgence en termes de protection de notre environnement. Cela ne doit pas faireoublier qu’il est nécessaire de prendre en compte simultanément l’épuisement de certaines ressourcescomme l’énergie fossile et les phosphates, la raréfaction des réserves en eau, la compétitionpour les surfaces agricoles, et la pollution de l’air, des sols et de l’eau par différentes moléculesminérales et organiques. L’analyse des impacts environnementaux, en tant que composantede la durabilité des systèmes d’élevage, doit donc être multifactorielle et prendre également encompte les services environnementaux et sociétaux de l’élevage, une activité qui fait vivre plusd’un milliard d’habitants de notre planète.

In the current study, methanolic and selective extracts from different parts of Gymnocarpos decander were screened for total phenolic, flavonoid, flavonol and condensed tannin contents. The antioxidant activity of extracts was also determined. The highest values of total contents of phenolics (156.097 ± 2.312 mg GAE/g DM), flavonoids (14.878 ± 0.275 mg CE/g DM), condensed tannins (39.388 ± 1.599 mg CE/g DM) and flavonols (6.506 ± 1.021 mg QE/g DM) were found in flowers. The most powerful antioxidant was found in the methanolic extract of flowers (32.27 ± 2.400 mg AAE/g DM). Tannins extracted from flowers showed an interesting antioxidant activity to trap the 1,1-Diphenyl- 2-picrylhydrazyl (DPPH) free radical (0.063 ± 0.000 mg/mL) and to reduce iron absorption (0.083 ± 0.004 mg/mL). The highest activity in the β-carotene test was found in the butanolic fraction of flowers (0.314 ± 0.008 mg/mL). A high performance liquid chromatography (HPLC) analysis allowed the detection of quercetin, -coumaric acid and naringenin in the ethyl acetate and butanolic fractions of flowers, and also vanillic acid in the ethyl acetate fraction of flowers. REFERENCES: Abu Zarin, M.H., Isha A., & Armania,N. (2016). Antioxidant, antimicrobial and cytotoxicpotential of condensed tannins from Leucaena leucocephala hybrid-Rendang. Foodscience and humain wellness, 5, 65–75. https://doi.org/10.1016/j.fshw.2016.02.001Ahmed, S., Hasan, M.M., & Mahmood, Z.A. (2016). Antiurolithiatic plants in differentcountries and cultures. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 5,102–115.https://www.phytojournal.com/archives/2016/vol5issue1/PartB/4-4-45.pdf.Ashraful, A., Subhan, N., Mahbubur, R, Reza, H., & Sarker, S. (2014). Effect of CitrusFlavonoids, Naringin and Naringenin, on Metabolic Syndrome and Their Mechanismsof Action. Advanced Nutrients, 5, 404–417. doi: 10.3945/an.113.005603.Baba Aïssa, F. (1999). 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Abstract: The Malaysian government has embarked on an ambitious path to make biotechnology a key driver of the country’s economic future. This burgeoning sector is being developed by a state with a problematic environmental track record, which does not bode well for the future. As mainstream Malaysian media are heavily controlled through a range of restrictive laws and hegemonic pressures to self-censor, critical coverage of biotechnology and its implicit ties to the environment is, not surprisingly, sparse. The focus of this article, however, is the relative scarcity of critical discussions about these issues in the country’s vital alternative media. This article offers a number of suggestions for this shortfall, including government restrictions on available information, the complexity of relevant issues, a lack of recognition of the industry’s importance, and the tenuous relationship between environmental NGOs and alternative media practitioners and organizations. Résumé : Le gouvernement malaisien a entamé le projet ambitieux de faire de la biotechnologie un moteur-clé de l’avenir économique du pays. Cependant, l’état qui développe ce secteur a à ce jour obtenu des résultats problématiques en matière environnementale, ce qui n’est pas de bon augure pour l’avenir. Comme un éventail de lois restrictives et de pressions hégémoniques effectue un contrôle assez lourd des médias malaisiens prédominants, une couverture réellement critique de la biotechnologie et de ses liens implicites à l’environnement se fait rare, ce qui n’est pas trop surprenant. L’objectif de cet article, cependant, est le manque relatif d’examens critiques provenant des médias alternatifs vitaux du pays. Cet article propose certaines explications pour ce manque, y compris : des restrictions gouvernementales sur l’information disponible, la complexité des questions pertinentes, une reconnaissance insuffisante de l’importance de l’industrie, et un rapport ténu entre les ONG environnementaux et les médias alternatifs.

Les biotechnologies environnementales peuvent apporter à la fois des bénéfices pour l’environnement et au niveau économique, jouant ainsi un rôle particulièrement important dans l’élimination de la pollution et dans l’amélioration de la qualité de l’environnement. La thèse traite du développement et des applications de deux biotechnologies environnementales : la floculation microbienne et les biocapteurs conductimétriques. Un floculant microbien appelé TJ-1 possédant une forte activité de floculation produit par la souche TJ-1 identifiée au Proteus mirabilis, a été examiné au niveau de sa production, de sa caractérisation et de ses applications. L’activité de floculation de TJ-F1 obtenue sous des conditions de culture optimales atteint 93. 13%. Environ 1. 33 g du solide purifié du floculant microbien, ayant une masse molaire de 1. 2×105 Da, peut être produit à partir d’un litre de bouillon de fermentation. L’analyse chimique de TJ-F1 a indiqué qu’il contient des protéines (30. 9%, w/w) et des polysaccharides (63. 1%, w/w). Les images obtenues par microscopie électronique à balayage du TJ-F1 à l’état solide ont montré qu’il a une structure linéaire cristalline. L’analyse de TJ-F1 par la spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier a indiqué la présence de liaisons hydrogène, de groupes carboxyles, aminés et hydroxyles. Ces groupes participent de façon privilégiée dans le processus de floculation. Le mécanisme de floculation du floculant microbien TJ-F1 a été discuté selon ses caractéristiques chimiques et physiques et la variation du potentiel Zeta dans le système de floculation. Les applications de traitement des boues activées et d’élimination des colorants de l’eau ont démontré l’excellente performance de floculation du floculant microbien TJ-F1. Un milieu de culture à faible coût utilisant les eaux usées comme nutriments a été également développé, permettant ainsi non seulement de réduire le coût de production des floculants microbiens TJ-F1, mais aussi de diminuer le coût du traitement des eaux usées. Deux biocapteurs conductimétriques ont été développés pour l’analyse du nitrite et du phosphate. Les paramètres de fabrication des biocapteurs et les variables expérimentales ont été examinés en fonction de leur influence sur la sensibilité, la limite de détection, la gamme de fonctionnement et la stabilité du capteur. Le biocapteur développé pour l’analyse des phosphates a montré une réponse rapide (environ 10 s) avec une détection limite de 1. 0 μM et deux parties linéaires allant de 1. 0 à 20 μM et de 20 à 400 μM. Le biocapteur développé pour l’analyse des nitrites a montré une réponse rapide avec une limite de détection de 0. 05 μM et une partie linéaire allant de 0. 2 à 120 μM. Les deux biocapteurs ont montré une reproductibilité satisfaisante et une bonne stabilité. Pour les deux biocapteurs, aucune interférence significative provenant d’autres espèces ioniques présentes habituellement dans les eaux naturelles n’a été détectée. Les applications ont montré que ces biocapteurs peuvent être utilisés pour l’analyse de l’eau en conditions réelles
Environmental biotechnologies can bring both environmental and economical benefits, playing an especially important role in eliminating pollution and improving the environmental quality. The present thesis deals with the development and application of two environmental biotechnologies: microbial flocculant (MBF) and conductometric biosensor. A MBF named TJ-F1 of strong flocculating activity, produced by strain TJ-1 identified as Proteus mirabilis, was investigated with regards to its production, characterization and applications. The flocculating activity of TJ-F1 obtained under the optimized culture conditions was up to 93. 13%. About 1. 33 g of the purified solid MBF with a molecular weight of 1. 2×105 Da could be recovered from 1. 0 L of fermentation broth. Chemical analysis of TJ-F1 indicated that it contains proteins (30. 9%, w/w) and acid polysaccharide (63. 1%, w/w). Scanning electron microscopy image of the purified solid-state TJ-F1 showed that it has a crystal-linear structure. Spectroscopic analysis of TJ-F1 by Fourier-transform infrared spectrometry indicated the presence of hydrogen bonds, hydroxyl, amino and carboxyl groups which are the preferred ones for the flocculation process. The flocculation mechanism of TJ-F1 was discussed according to its physical & chemical characteristics and to the Zeta potential variation in the flocculation system. The successful application to the dewatering of activated sludges and the dye removal from water validated its excellent flocculating performance. A cost-effective culture medium using wastewaters as nutriments was also developed, which can not only cut down the production cost of TJ-F1, but also save the treatment cost of the wastewaters. Two conductometric biosensors respectively for phosphate and nitrite analysis were developed. The process parameters for the fabrication of the biosensors and various experimental variables were investigated with regards to their influence on the sensitivity, the detection limit, the dynamic range, the operation and storage stability. The biosensor for phosphate analysis showed a fast response (about 10 s) to phosphate with a detection limit of 1. 0 μM, and two linear ranges of 1. 0-20 μM and 20-400 μM. The biosensor for nitrite analysis showed a similar fast response to nitrite with a detection limit of 0. 05 μM and a linear range of 0. 2-120 μM. Both of them showed satisfactory reproducibility and good stability. For both biosensors, no obvious interference from other ionic species familiar in natural waters was detected. The application experiments showed that the biosensors are suitable for use in real water samples

Cette thèse vise à relever les déterminants de l'innovation environnementale de produit. Cette nouvelle innovation à caractère plus complexe, et dont les exigences en termes d'efficacité environnementale et de compétitivité sont essentielles à son développement et sa diffusion, occupe une place de plus en plus centrale au sein de la firme. Nous avons, dans ce travail de recherche, analysé particulièrement l'efficacité des approches volontaires, en l'occurrence la certification Ecolabel européen, sur l'innovation de produit au sein de la firme et relevé, en même temps, les principaux déterminants d'adoption de cet écolabel. Nous avons focalisé notre analyse sur le secteur des détergents et produits d'entretien en France. Cette analyse s'inscrit dans une approche évolutionniste et considère le processus de changement technique (développement et diffusion de l'innovation de produit (s) certifié (s) Ecolabel européen) comme étant un processus complexe et incertain intégrant différents facteurs en coévolution, au-delà d'une conception se limitant au rôle des politiques environnementales. L'étude de cas montre le rôle de la stratégie des firmes dans le processus de changement technique. L'étude empirique confirme le rôle de ce déterminant (stratégie des fournisseurs de biomolécules), et ressort, en outre, l'importance de la règlementation (REACH…), des avantages de la certification (une forte image) et de la demande dans l'adoption de cet écolabel
The aim of this thesis is to determine the relevant factors of environmental product innovation. This new more complex innovation, which requires environmental and competitiveness performance for its development and diffusion, occupies a more and more central place in the firm. We have in this work particularly analyzed the effectiveness of voluntary approaches (namely the European Ecolabel certification) on the innovation of products in the firm and, at the same time, identified the key determinants to adoption of this ecolabel. We focused our analysis on the detergents and maintenance-products sector in France. This study is a part of an evolutionary approach and considers the process of technical change (development and diffusion of European Ecolabel certified product) to be a complex and uncertain process incorporating different factors in co-evolution, beyond a limited conception of the role of environmental policies. The case study shows the role of the firm strategy in the process of technical change. The empirical analysis confirms the role of this determinant (strategy of suppliers of bimolecular substances) and presents, moreover, the importance of regulation (REACH…), the benefits of certification (brand image) and demand as key factors in adoption of this ecolabel certification. Indeed, although this voluntary policy drives some firms to innovation, the environmental performance and accession by most firms in this sector remains a challenge. In the current context, firms which have used biomolecular substances, under suppliers' strategic influence, have developed green products but not systematically European Ecolabel certified products

Cette thèse vise à relever les déterminants de l'innovation environnementale de produit. Cette nouvelle innovation à caractère plus complexe, et dont les exigences en termes d'efficacité environnementale et de compétitivité sont essentielles à son développement et sa diffusion, occupe une place de plus en plus centrale au sein de la firme. Nous avons, dans ce travail de recherche, analysé particulièrement l'efficacité des approches volontaires, en l'occurrence la certification Ecolabel européen, sur l'innovation de produit au sein de la firme et relevé, en même temps, les principaux déterminants d'adoption de cet écolabel. Nous avons focalisé notre analyse sur le secteur des détergents et produits d'entretien en France. Cette analyse s'inscrit dans une approche évolutionniste et considère le processus de changement technique (développement et diffusion de l'innovation de produit (s) certifié (s) Ecolabel européen) comme étant un processus complexe et incertain intégrant différents facteurs en coévolution, au-delà d'une conception se limitant au rôle des politiques environnementales. L'étude de cas montre le rôle de la stratégie des firmes dans le processus de changement technique. L'étude empirique confirme le rôle de ce déterminant (stratégie des fournisseurs de biomolécules), et ressort, en outre, l'importance de la règlementation (REACH…), des avantages de la certification (une forte image) et de la demande dans l'adoption de cet écolabel
The aim of this thesis is to determine the relevant factors of environmental product innovation. This new more complex innovation, which requires environmental and competitiveness performance for its development and diffusion, occupies a more and more central place in the firm. We have in this work particularly analyzed the effectiveness of voluntary approaches (namely the European Ecolabel certification) on the innovation of products in the firm and, at the same time, identified the key determinants to adoption of this ecolabel. We focused our analysis on the detergents and maintenance-products sector in France. This study is a part of an evolutionary approach and considers the process of technical change (development and diffusion of European Ecolabel certified product) to be a complex and uncertain process incorporating different factors in co-evolution, beyond a limited conception of the role of environmental policies. The case study shows the role of the firm strategy in the process of technical change. The empirical analysis confirms the role of this determinant (strategy of suppliers of bimolecular substances) and presents, moreover, the importance of regulation (REACH…), the benefits of certification (brand image) and demand as key factors in adoption of this ecolabel certification. Indeed, although this voluntary policy drives some firms to innovation, the environmental performance and accession by most firms in this sector remains a challenge. In the current context, firms which have used biomolecular substances, under suppliers' strategic influence, have developed green products but not systematically European Ecolabel certified products

Les matériaux hydroxydes doubles lamellaires (HDL) sont une classe d'argiles anioniques synthétiques dont la structure est basée sur celle du brucite Mg(OH)2 dans lesquelles une partie des cations métalliques divalents sont été remplacés par des ions trivalents donnant ainsi des feuillets chargés positive. Cette charge est équilibrée par l'intercalation d'anions dans la région interlamellaire hydratée. Les identités et les rapports des cations di- et trivalents et l'anion interlamellaire peuvent être varié sur une large gamme, donnant lieu à une large classe de matériaux isostructurales. Le matériau d’origine de cette classe est l’hydrotalcite (HT) et les HDL sont par conséquent également connus comme des matériaux de type hydrotalcite. Bien que les caractéristiques de base de la structure soient bien comprises, des aspects structurels détaillés ont fait l'objet de certaine controverse dans la littérature afin de maîtriser leurs propriétés et leurs applications potentielles. Dans ce travail de thèse nous avons retenu deux types de HDL MgAl et ZnAl qui ont été largement introduits dans diverses applications, tels que la sorption des molécules d'intérêt biologique (enzyme et médicament) et l'élaboration d'électrodes. La spécificité de ce travail repose sur l’immobilisation d’une enzyme modèle, la lactate déshydrogénase dans ces deux matrices ainsi qu’un médicament anti-bactérien, la berbérine, afin d’étudier les interactions entre ces deux biomolécules et la phase HDL introduite et de répondre à leurs exigences d'applications dans le domaine médical. Dans un second temps nous avons tenté d’étudier les deux phases mentionnées de plus en plus fine en termes de structure, morphologie et profil électrochimique en vue de les employer en tant que matériaux d’électrode pour le développement de biopile
DHs are a class of synthetic anionic clays whose structure is based on brucite-like layers Mg(OH)2 inwhich some of the divalent cations have been replaced by trivalent ions giving positively-charged sheets.This charge is balanced by intercalation of anions in the hydrated interlayer regions. The identities andratios of the di- and trivalent cations and the interlayer anion may be varied over a wide range, giving rise toa large class of isostructural materials. The parent material of this class is the naturally occurring mineralhydrotalcite and LDHs are consequently also known as hydrotalcite-like materials. Although the basicfeatures of the structure are well understood, detailed structural aspects have been the subject of somecontroversy in the literature. In this thesis, we have selected two types of LDH, MgAl and ZnAl, which havebeen widely introduced in various applications, such as sorption of molecules of biological interest (enzymeand drug) and the development of electrodes. The specificity of this work lies on the immobilization of amodel enzyme, lactate dehydrogenase in both matrices as well as an anti-bacterial drug, berberine, inorder to study the interactions between these two biomolecules and the introduced LDH phase and tobetter address their challenges of applications in the medical field. Second, we have tried to study the twophases mentioned above more and more accurately in terms of structure, morphology and electrochemicalprofile in order to use them as electrode materials for microbial fuel cell device

L’uranium est un toxique à la fois chimique et radiologique. C’est un élément que l’on retrouve à faible concentration dans l’environnement sauf lors de pollutions causées par les activités humaines. Du fait de sa forte réactivité, l’ion uranyle peut se complexer à de nombreux constituants du sol, qu’ils soient minéraux ou organiques. Ces différentes formes peuvent être ainsi plus ou moins biodisponibles pour les microorganismes et les plantes et peuvent ensuite rentrer dans la chaîne alimentaire de l’homme. La connaissance et la compréhension des mécanismes de transfert et du devenir d’éléments toxiques chimiques et radiologiques dans la biosphère constituent donc un enjeu capital pour permettre une bonne estimation des risques sanitaires et écologiques. La connaissance de la spéciation est capitale pour engager des processus de biorémédiation. Ici, c’est l’effet des microorganismes sur la spéciation de l’uranium dans l’environnement qui nous intéresse. Selon les formes initiales de l’uranium, les bactéries peuvent l’accumuler et/ou le transformer et ainsi modifier sa biodisponibilité. Les modèles utilisés dans cette étude sont Cupriavidus metallidurans CH34, bactérie tellurique résistante aux métaux lourds, Deinococcus radiodurans R1, bactérie connue pour être une des espèces les plus radiorésistantes et Rhodopseudomonas palustris, bactérie pourpre autotrophe capable de dégrader les composés aromatiques en anaérobie. Ces bactéries sont cultivées en présence de deux formes d’uranium retrouvées dans l’environnement : une forme minérale, le carbonate d’uranyle et une forme organique, le citrate d’uranyle. Ces formes ont d’abord été modélisées et les milieux de culture ont été modifiés pour pouvoir travailler avec ces espèces. La capacité des bactéries à résister, à transformer et/ou accumuler l’uranium a été étudiée. On observe une différence entre les concentrations minimales inhibitrices des deux spéciations mais celle-ci est en fait due à une différence de biodisponibilité des phosphates. Aucune accumulation ne semble être mise en évidence aux pH environnementaux par dosage de l’uranium et par observation au microscope électronique à transmission alors qu'une précipitation est observée à pH 1. La spéciation de l’uranium a été étudiée par spectroscopie d’absorption X (EXAFS). La spéciation est bien maitrisée dans les milieux de culture et les précipités observés aux pH très acide sont ces complexes de phosphates d'uranyle.

Un photosensibilisateur est un composé capable de capter les rayonnements lumineux et de transférer cette énergie à des molécules voisines. En particulier, l'oxygène moléculaire peut capter cette énergie pour aboutir à de l’oxygène singulet, une forme de l’oxygène extrêmement réactive capable de détruire une grande variété de composés organique dont les constituants cellulaires et les polluants environnementaux. Avec un rendement quantique de production d'oxygène singulet proche de 1 dans tous les solvants, la phénalénone est un excellent photosensibilisateur qui présente l'avantage d'être synthétisé de manière relativement simple. Cependant, les fonctionnalisations décrites affectent parfois de manière drastique le rendement en oxygène singulet et l’utilisation de la phénalénone s’en trouve par conséquent limitée. Ainsi, au cours de ce travail, nous avons proposé dans un premier temps une série de fonctionnalisations de la phénalénone avec des fonctions aussi diverses qu’un azoture, un propargyle, un acide, une amine, un alcool et bien d’autres, permettant d’élargir son domaine d’utilisation sans perte d’efficacité du photosensibilisateur. Dans une seconde partie, certaines de ces fonctions ont été utilisées pour de nouvelles utilisations de la phénalénone. Celle-ci a ainsi pu être greffée sur des matériaux cellulosiques (bois et papier) et siliceux (verre et sable). Les propriétés antifongiques du bois ainsi fonctionnalisé sont actuellement à l'étude, tandis que les premiers tests de photodégradation du tébuconazole dans l'eau par du sable fonctionnalisé par la phénalénone ont donné des résultats prometteurs laissant entrevoir la possibilité d'utiliser ce matériau dans la photodépollution des eaux. La phénalénone a par ailleurs été greffée à une ou plusieurs chaines d’acide stéarique et l'étude de ces composés a mis en évidence la possibilité de former des assemblages supramoléculaires. Enfin, la phénalénone a été associée à des sels de triazolium pour une utilisation antibactérienne, et a montré une excellente activité de photoinhibition de la croissance, en particulier sur les bactéries à Gram positif
A photosensitizer is a compound capable of capturing photons of light and transferring this energy to neighboring molecules. In particular, molecular oxygen can absorb this energy to lead to the formation of singlet oxygen, a very reactive oxygen species that can react with a large variety of organic compounds, cellular constituents and environmental pollutants. With a singlet oxygen quantum yield near unity in all of the most common solvents, phenalenone is an excellent photosensitizer which has the advantage of facile synthetic accessibility. However, chemical modification of this molecule drastically impacts the singlet oxygen quantum yield, thus limiting its use. Hence, during this work, we have proposed a series of phenalenone functionalizations with various functional groups like azide, propargyle, carboxylic acid, amine, alcohol and much more, enabling the expansion of its use without any loss of efficacy. In a second part, some of these derivatives were used for new applications of phenalenone. It was grafted on lignocellulosic materials (wood, paper) and siliceous materials (glass, sand). Antifungal properties of grafted wood are currently under study, while some preliminary tests of tebuconazole photodegradation of grafted sand in water gave promising results leaving open the possibility to use this material in water photodepollution. Phenalenone was also linked to one or two stearic acid chains and analysis of these derivatives highlighted their capacity to form supramolecular structures. Lastly, phenalenone was coupled to triazolium salts, and several derivatives have shown excellent photo-inhibition against microbial growth, in particular against Gram positive strains

La mise au point de procédés mettant en oeuvre des micro-organismes peut être un moyen efficace et écologique pour décontaminer de milieux pollués par des métaux lourds (bioremédiation). Les bactéries sulfato-réductrices (BSR) sont de bonnes candidates pour ce type d'applications : ces bactéries anaérobies peuvent réduire des métaux tels que le Cr (VI) en Cr(III) moins toxique et insoluble, ce qui permet de l'extraire d'un effluent ou de l'immobiliser dans un sol. La réduction des métaux par les BSR est chimique (via l'H2S produit par le métabolisme) et enzymatique (via des métalloprotéines). Le but de ce travail a été de caractériser la réduction enzymatique du Cr(VI) par les BSR à un niveau cellulaire et moléculaire. Une meilleure compréhension de ce processus est indispensable pour optimiser la capacité de bioremédiation des BSR dans des bioprocédés, et pour sélectionner des enzymes pour la conception des réacteurs à enzymes ou de biocapteurs. Nous avons comparé différentes souches de BSR pour la réduction enzymatique du Cr (VI), et sélectionné "Desulfomicrobium norvegicum". Cette souche peut croître en présence de 500 [mu]M Cr (VI), même si à cette concentration le chromate induit un stress (augmentation de la phase de latence, allongement des cellules,. . . ), et a ainsi été choisie pour des essais en bioréacteurs par la COGEMA et le BRGM. L'activité Cr(VI)-réductase a été comparée chez différents cytochromes c3 (cytochromes polyhémiques ayant des hèmes de potentiels redox négatifs) et chez des mutants obtenus par mutagénèse dirigée. Les résultats suggèrent le rôle d'un potentiel d'oxydo-réduction très électronégatif dans l'activité métal-réductase. Nos résultats ont montré pour la première fois une activité métal-réductase chez les hydrogénases ) [Fe] et à [Ni-Fer], partenaires physiologiques des cytochromes c3. L'interaction Cr(VI)/cytochrome c3 a été étudiée par RMN, RPE et électrochimie. Les résultats obtenus ont permis (i) de déterminer le site de fixation du Cr(VI) et la stoechiométrie de la réaction, et (ii) de proposer un modèle de transfert d'électrons entre le cytochrome et le Cr (VI). Ainsi, Cr(VI) se fixe sur des lysines situées près de l'hème IV du cytochrome, et reçoit les électrons nécessaires à sa réduction via l'hème IV grâce à un transfert intramoléculaire d'électrons des hèmes I et III vers l'hème IV.

La chlordécone est un pesticide de structure bis-homocubane perchlorée. Elle a été utilisée de façon intensive aux Antilles françaises entre 1972 et 1993, pour lutter contre le charançon du bananier. Bien que son usage ait été interdit il y a plus de vingt ans, elle est encore présente dans les sols et contamine l’ensemble de l’environnement ainsi que toute la chaîne alimentaire jusqu’à l’Homme. L’exposition chronique augmente le risque de certains cancers et induit des retards de développement chez l’enfant ainsi que des troubles de la reproduction. Ses propriétés physico-chimiques la rendent particulièrement persistante, les estimations de la durée de pollution des sols sont de l’ordre de dizaines à centaines d’années. Les essais de biodégradation conduits par le passé n’ont permis qu’une transformation partielle du pesticide sans modification prouvée de sa structure cage et la perte avérée d’un ou deux atomes de chlore. Au Genoscope, des travaux ont conduit à l’identification de consortia bactériens ainsi qu’une bactérie isolée du genre Citrobacter capables de transformer totalement la chlordécone en quelques semaines. Ces transformations sont à l’origine de trois familles de métabolites chlorés.Dans cette thèse, nous avons étudié ces transformations en détaillant la nature des différents métabolites puis en examinant leurs conditions de formation dans le but d’élucider les voies de transformation. Des protocoles chimiques biomimétiques ont été conçus et optimisés pour produire sélectivement quelques milligrammes des métabolites principaux. Après les avoir purifiés, nous avons étudié leur structure par spectrométrie de masse et par résonance magnétique nucléaire. Les structures chimiques de trois hydrochlordécones et de deux polychloroindènes (PCI) ont ainsi été élucidées. La structure originale de ces deux derniers composés, même si postulée par plusieurs études précédentes, est démontrée pour la première fois. Pour les métabolites restants, des structures incluant des acides polychloroindènecarboxyliques (APCIC) ont été proposées. Les APCIC n’avaient jamais été décrits jusque-là comme produits de transformation de la chlordécone. Ces résultats éclairent d’un jour nouveau un certain nombre d’observations antérieures non comprises. Les métabolites purifiés ont ensuite été mis en culture afin d’étudier leur rôle d’intermédiaires ou de produits finaux lors des transformations chimiques et microbiologiques. Une proposition de voie de transformation générale de la chlordécone a été proposée pour justifier la formation de l’ensemble des familles de composés. Les métabolites PCI et APCIC ont une structure indène qui résulte de l’ouverture de la cage bis-homocubane. Une étude électrochimique a montré la nécessité de conditions réductrices puissantes et la présence d’un catalyseur tel que la vitamine B12 pour créer les conditions favorables à la formation des PCI et APCIC. Enfin, dans le but de mieux comprendre la dynamique des réactions, nous avons mesuré le fractionnement isotopique des atomes de carbone de la chlordécone au cours des transformations microbiologiques et de certaines transformations chimiques supposées approcher les mécanismes microbiologiques.A l’issu de cette thèse, nous avons donc synthétisé, purifié et caractérisé les métabolites issus de la transformation microbiologique de la chlordécone. L’obtention des principaux métabolites par voie chimique est un point de départ pour de nouveaux travaux : la toxicité de ces composés pourra être évaluée, ils seront également utilisés pour développer des protocoles de dosage fiables afin de les quantifier dans les transformations chimiques et microbiologiques, mais aussi pour les rechercher dans les matrices environnementales. Enfin, l’étude de la biodégradation de ces composés par d’autres microorganismes permettra de poursuivre le but ultime de minéralisation complète de la chlordécone, préalable à tout essai de bioremédiation des eaux et des sols pollués antillais
Chlordecone is a synthetic organochlorine pesticide bearing a perchlorinated bis-homocubane structure. It was extensively used in banana plantations of the French West Indies (FWI) from 1972 to 1993. Even if its use has been prohibited in the FWI more than two decades ago, chlordecone is present in all environmental compartments thus contaminating local food chain. Chronic exposure increases risk of cancers and induces reproductive and developmental disorders. Due to its environmental persistence, chlordecone pollution in soils and water is estimated to last for numerous decades or even centuries. Previous works reported on chlordecone biodegradation research led to low efficient transformations: one or two chlorine atoms at most lost and bis-homocubane core structure untouched. Recently in Genoscope, bacterial consortia and isolated Citrobacter strains were shown to mediate complete transformation of chlordecone into three main metabolites families within several weeks of action.In the present work, this efficient microbiological transformation was investigated through complementary perspectives: structure elucidation of the main metabolites produced by bacteria-mediated transformations and study of their formation in order to approach the mechanistic pathways involved. Biomimetic transformation protocols were developed and optimized to produce several milligrams of each main metabolite. After successful isolation, the main metabolites were studied using mass spectrometry and nuclear magnetic resonance. The structures of three hydrochlordecones and two polychloroindenes (PCI) were elucidated. Even if previously postulated as transformation product of chlordecone, the chlorinated indene core has been unambiguously demonstrated for the first time. The originality of the work also lies in the novel structure identification of four chlordecone transformation products bearing an unexpected polychloroindenecarboxylic acid (PCICA) structure. These results shed new lights on numerous earlier unclear results. Degradation experiments were run on the purified metabolites to explore their role in the chemical and microbiological transformations as intermediate or dead-end products. A general transformation mechanistic pathway that accounts for the formation of all three main metabolite families was proposed. PCI and PCICA metabolites resulting from ring-opening of the chlordecone bishomocubane core show a peculiar indene structure. Electrochemical study demonstrated the necessity of strong reductive conditions and presence of a catalyst such as vitamin B12 in order to favour PCI and PCICA formation. Finally, to better understand the transformation dynamics, carbon isotope fractionation during biotic and abiotic transformations were measured.In this work, several chlordecone biological transformation products were produced, isolated and fully characterized. These results open the way towards new perspectives: evaluation of metabolites toxicity, development of reliable quantification methods for monitoring chlordecone transformations in all types of matrix, including environmental samples. Last but not least, chlordecone metabolites biodegradation will be investigated in order to pursue complete biomineralization of chlordecone, pre-requisite for any bioremediation attempts in the FWI

Ce travail presente differentes strategies aboutissant a la selection dans un biofilm des bacteries specialisees dans la dephosphatation biologique (biop). Un protocole operatoire, rendant capable la filiere biofiltres immerges d'eliminer les pollutions carbonees, azotee et phosphoree d'une eau residuaire urbaine par voies biologiques, est propose. Sa mise en uvre requiert l'exposition de la biomasse fixee a une alternance des conditions anaerobie/aerobie (a/o), condition sine-qua-non pour la selection des bacteries biop dans la biomasse fixee. Les essais a l'echelle du laboratoire ont montre que les performances de biop de la biomasse fixee sont tributaires des fortes concentrations d'acides gras volatils contenus dans l'eau residuaire. La fermentation de l'eau residuaire, ayant pour objectif de produire ces composes organiques facilement biodegradables pour les processus de denitrification et de biop, a aussi ete etudiee

Le débat public concernant l’avenir du mix énergétique français à l’horizon 2050 a longtemps été réduit à la seule considération de son volet électrique, dans une opposition entre énergie nucléaire et énergies renouvelables (EnR). Pourtant, la part non-électrique de notre consommation énergétique constitue clairement aujourd’hui un des principaux défis de la transition climatique et énergétique. Actuellement issue du pétrole, du gaz et du charbon, elle constitue l’angle mort des divers scénarios énergétiques disponibles, alors qu’elle restera encore indispensable, notamment dans le secteur de la mobilité et de la production de chaleur. Le Comité de prospective en énergie (CPE) de l’Académie des sciences examine ici les ressources énergétiques et carbonées pouvant être tirées de la biomasse, qui présente des atouts certains en permettant le stockage de l’énergie sous forme de biogaz ou de biocarburants, et les perspectives raisonnables offertes par celles-ci dans le mix énergétique national à l’horizon 2050. Le présent rapport se focalise sur les aspects scientifiques et technologiques, sans occulter certaines considérations environnementales, économiques, sociales, et de souveraineté nationale, abordés à la lumière de la littérature disponible et de l’audition d’experts des divers domaines considérés. Après avoir défini la notion de biomasse dans sa diversité, le rapport décrit les différentes bioénergies possibles et leurs limites. Les utilisations actuelles de la biomasse en France sont évaluées et comparées aux perspectives envisagées à l’horizon 2050 au regard du potentiel réellement mobilisable, pour lequel il existe une grande variation dans les estimations proposées, et des technologies nécessaires à sa transformation, qui restent, pour la plupart, coûteuses et de faible maturité. Ainsi, cette analyse montre notamment que le besoin d’énergie non-électrique, tel qu’il est défini dans le scénario de référence fourni par Réseau de transport d’électricité (RTE), sera difficile – pour ne pas dire impossible - à atteindre avec la seule biomasse produite en France : le bouclage énergétique 2050 passera nécessairement par un maintien d’importations de gaz naturel et par de nouvelles importations de biomasse et/ou de bioénergie introduisant des dépendances nouvelles et exportant les risques associés à leur utilisation massive. Le rapport rappelle que la bioénergie reste l’énergie la moins favorable en termes d’empreinte spatiale et que la biomasse a, sur toute la chaîne des valeurs, un faible retour énergétique. Sa plus grande mobilisation, qui ne devra pas se faire au détriment de la sécurité alimentaire humaine et animale, ni au détriment des éco-services rendus par la biosphère, aura des impacts environnementaux certains qu’il faudrait estimer avec rigueur. Enfin, le remplacement de la pétrochimie industrielle par une nouvelle « carbochimie biosourcée » va nécessiter des efforts considérables d’adaptation des procédés et de recherche et développement dans le domaine de la catalyse, de la chimie de synthèse et des biotechnologies. Ces conclusions conduisent le CPE à formuler des recommandations concernant : 1.La nécessaire amélioration de la concertation entre les divers organismes et agences pour aboutir à une estimation rigoureuse et convergente des ressources potentielles, 2.La réalisation de bilans carbone des diverses filières et d’analyses en termes de retour énergétique des investissements envisagés, pour s’assurer de la soutenabilité et du gain en carbone qui ne sont pas acquis pour le moment, 3.Le soutien au déploiement de la recherche et développement des filières de biocarburants de seconde génération pour accroitre leur maturité industrielle, 4.La poursuite du développement d’une chimie organique de synthèse biosourcée, 5.La priorité à établir dans l’utilisation de la biomasse pour les usages qui ne pourront être décarbonés par l’électricité, passant par une politique publique permettant de résoudre les conflits d’usages, 6.La nécessité de concertation des politiques énergétique et agroalimentaire de notre pays.