Дисертації з теми "Phéophycinées – Teneur en substances radioactives"

Les déchets radioactifs, principalement issus de l'industrie nucléaire et des essais d'armes, ont entraîné une contamination environnementale importante. Les océans, couvrant 70 % de la surface terrestre, sont le principal réservoir de polluants, y compris des radionucléides, menaçant la vie marine et la santé humaine. L'étude des mécanismes biochimiques à l'origine de l'accumulation de ces éléments reste complexe, en particulier chez des organismes écologiquement pertinents comme les algues brunes, souvent utilisées comme bioindicateurs. Cette thèse étudie l'accumulation de radionucléides dans Ascophyllum nodosum, une macro-algue brune choisie pour sa pertinence écologique et sa capacité à bioaccumuler les ions métalliques. L'étude cible l'uranium (actinide naturel), l'américium (élément anthropogénique) et l'europium, (analogue chimique de l'américium). Trois questions clés sont abordées : comment ces radionucléides sont-ils bioaccumulés, où sont-ils localisés et quelles biomolécules sont responsables de leur accumulation. Une approche mécanistique multi-échelle, aux niveaux macroscopique, cellulaire et moléculaire a été développée, combinant des études biocinétiques, de l'imagerie et des analyses de spéciation. Une étude biocinétique de l'accumulation et du relargage des radionucléides par l'algue a été effectuée au moyen d'expériences de contamination avec des concentrations allant de 10-4 M pour l'U (VI), 10-7 M pour l'Eu (III), à 10-12 M pour l'Am (III). Pour l'uranium, les études de contamination ont révélé une bioaccumulation active dans les algues vivantes avec une compartimentalisation entre les tissus : les réceptacles (organes reproducteurs) ont montré la plus forte accumulation d'uranium (Facteur de Concentration - CF ~ 49), tandis que les branches et le thalle n'en ont retenu que des quantités minimes. Pour l'américium et l'europium, l'étude biocinétique a révélé des tendances cohérentes, confirmant que l'europium peut être utilisé dans ce contexte comme un analogue de l'américium. Contrairement à l'uranium, l'europium a présenté une accumulation homogène entre les tissus des algues (CF~1100). À l'échelle microscopique, des outils d'imagerie avancés ont été utilisés pour cartographier la distribution de l'uranium dans les tissus d'algues. Une absorption superficielle a été observée dans le thalle, les branches et les réceptacles mâles, tandis que des zones localisées à forte concentration d'uranium ont été observées dans les cellules d'œufs des conceptacles femelles. À l'échelle moléculaire, les études de spéciation par spectroscopie d'absorption des rayons X (XAS) ont montré que l'uranium forme des complexes uranyle-alginate dans les branches de l'algue et des complexes uranyle-phosphates (pseudo-autunite) dans les réceptacles mâles, qui probablement se forment sous l'influence des bactéries de surface. Dans les réceptacles femelles, l'uranium semble être chélaté par des protéines phosphorylées, ce qui met en évidence des mécanismes de séquestration distincts selon le sexe. Pour l'europium et, par extension, l'américium, les analyses de spéciation ont identifié des complexes europium-carboxylate, indiquant les polysaccharides comme potentiels agents chélateurs dans les tissus des algues. Cette thèse contribue à approfondir notre compréhension du comportement des radionucléides dans les écosystèmes marins et offre un aperçu des mécanismes de bioaccumulation mis en œuvre par les macro-algues brunes. Les résultats mettent en lumière des applications potentielles pour la surveillance et la remédiation de la pollution par les métaux radioactifs
Legacy radioactive waste, primarily from the early development of the nuclear industry and weapon test, has resulted in significant environmental contamination. Oceans, covering 70% of Earth's surface, serve as the primary reservoir for pollutants, including metallic radionuclides, which pose a threat for both marine organisms and human health. Studies on the biochemical mechanisms driving the accumulation of radioelements remain limited and underexplored, particularly in ecologically relevant organisms such as brown algae, which are widely used as biomonitoring species. This thesis investigates the accumulation of radionuclides in Ascophyllum nodosum, a brown macroalga selected for its ecological relevance and its ability to bioaccumulate metal ions. The study focuses on uranium, a naturally occurring actinide, americium, an anthropogenic derived element and europium, used as a chemical surrogate for americium. This work addresses three key questions: how radionuclides are bioaccumulated, where they are localized within the alga and which biomolecules are responsible for their uptake. A multi-scale mechanistic approach at the macroscopic, cellular and molecular levels was developed, combining biokinetic studies, imaging, and speciation analyses. A biokinetic study of radionuclide accumulation and release by the alga was conducted through contamination experiments with concentrations ranging from 10-4 M for U(VI), 10-7 M for Eu (III), to 10-12 M for Am (III). For uranium, contamination studies revealed active bioaccumulation in living algae, with compartmentalization across tissues. Receptacles (reproductive organs) exhibited the highest uranium accumulation (Concentration Factor - CF ~ 49), while branches and thallus retained minimal amounts. For americium and europium, the biokinetic study revealed consistent trends, confirming that europium can be used in this context as an analogue for americium. Unlike uranium, europium showed homogeneous accumulation across algal tissues (CF ~1100). At the microscopic scale, advanced imaging tools were used to map uranium distribution within algal tissues. Superficial absorption was observed in the thallus, branches and male receptacles, while localized areas of high uranium concentration were detected in the egg cells of female conceptacles.At the molecular scale, speciation studies using X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) revealed that uranium forms uranyl-alginate complexes in the branches and uranyl-phosphate complexes (pseudo-autunite) in the male receptacles, likely influenced by surface bacteria. In female receptacles, uranium appears to be chelated by phosphorylated proteins, highlighting distinct gender-specific sequestration mechanisms. For europium and, by extension, americium, speciation analyses identified europium-carboxylate complexes, suggesting that polysaccharides may act as potential chelating agents in algal tissues.This thesis enhances our understanding of radionuclide behavior in marine ecosystems and provides insights into the bioaccumulation mechanisms employed by brown macroalgae. The findings highlight potential applications for monitoring and remediating pollution by radioactive metals

Le projet « Sensibilité radioécologique ›› de l'institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) a pour but de caractériser et hiérarchiser les paramètres qui ont un effet significatif sur le transfert des contaminants radioactifs dans l’environnement. L'objectif de ce travail de thèse, focalise sur les zones de prairies permanentes, est d'analyser les variations des activités de cieux radionucléides artificiels dans la chaîne ailant du sol aux produits fromagers et de hiérarchiser les paramètres écologiques anthropiques qui déterminent la sensibilité des zones étudiées. Cette étude est réalisée grâce à des prélèvements in situ dans 15 exploitations situées dans trois régions (Charente, Puy-de-Dôme et Jura). Les cartographies des sols des parcelles pâturées sont effectuées afin de choisir les sites de prélèvement les plus représentatifs. Des données géographiques, pédologiques, floristiques et relatives aux principales pratiques agricoles et fromagères sont alors acquises, en complément des mesures radiologiques. […] Une méthode non-linéaire basée sur la discrétisation du coefficient de transfert puis par des tests de comparaison multiple permet de hiérarchiser tes facteurs de sensibilité du sol à la végétation prairiale. Il apparait que 20 facteurs interviennent dans le transfert à la végétation, comme le taux d'argile des sols ainsi qu'un marqueur des particules de sol adhérées sur la végétation. Les transferts de 137Cs dans le lait sont dépendants du taux d'argile présent dans l’échantillon de végétation et la nourriture du bétail. […]
The project “SENSIB" of the Institute for Radiological Protection and Nuclear Safety (IRSN) aims at characterizing and classifying parameters with significant impact on the transfer of radioactive contaminants in the environment. This thesis is focused on permanent grassland areas. Its objectives are the analysis of the activity variations of two artificial radionuclides in the chain from soil to dairy products as well as the categorization of ecological and anthropogenic parameters, which determine the sensitivity of the studied area. For this study, in situ sampling is carried out in 15 farms in 3 different French regions (Charente, Puy-de-Dome and Jura). The sampling sites are chosen according to their natural variations (geology, attitude and climate) and the soil types. Additionally to the radiologic measurements, geographic, soil and vegetation data as well as data concerning cattle-rearing and cheese manufacturing processes are gathered. […] A nonlinear approach based on a discretization method of the transfer factor with multiple comparison tests admits a classification of the sensitivity factors from soil to grass vegetation. We can determine 20 factors interfering in the CS transfer into the vegetation, for instance, the clay rate of the soils or a marker for soil particles adhered on vegetation. Cs transfers into milk depend on the clay rate of the vegetation sample and on the cattle feed. […]

De façon analogue aux fermetures de couches atomiques rendant les gaz nobles stables et difficiles à ioniser, la physique nucléaire possède ses propres nombres "magiques" de protons et de neutrons rendant les édifices nucléaires particulièrement stables. La connaissance de la structure des noyaux doublements magiques, à la fois en protons et en neutrons, est cruciale pour paramétrer les modèles théoriques et la découverte dés prochains et derniers nombres magiques constituerait une contrainte forte face aux nombreuses prédictions. Ces deux nombres sont les coordonnées du centre d'une zone de stabilité accrue de la charte des nucléides communément appelée "îlot de stabilité". Ces noyaux "superlourds" ne doivent leur existence qu'à des effets de couche purement quantiques. Mes travaux de thèse portent sur deux aspects de physique fondamentale, distincts mais complémentaires, ayant pour objet commun l'étude de la structure de ces noyaux de masses extrêmes. Le premier correspond au développement d'un instrument de physique nucléaire de nouvelle génération permettant leur synthèse et leur spectroscopie : le Super Spectromètre Séparateur S3. Ce projet, labellisé EQUIPEX par l'Agence National de la Recherche française, s'inscrit dans le cadre de SPIRAL2 (GANIL). Il est conçu pour bénéficier des faisceaux d'ions lourds de très hautes intensités du LINAC, rendant accessible un large spectre de programmes physiques. Le second correspond à la préparation, la réalisation et l'analyse d'une expérience de spectroscopie du Mendelevium-251 constituant la première spectroscopie prompte gamma-électron en coïncidence d'un noyau transfermium
In analogy with the atomic closed shells giving rise to the stability and high ionisation energies of noble gases, nuclear physics also has "magic" numbers of protons and neutrons which enhance nuclear structure stability. Knowledge of the structure of doubly-magic nuclei, both proton and neutron numbers, is crucial to parameterize theoretical models. The discovery of the next and ultimate magic numbers will provide a strong constraint on the many predictions. These two numbers are like the centre coordinates of an area of enhanced stability of the nuclear chart, well known as "island of stability". These "superheavy" nuclei only exist due to pure quantum shell effects. My thesis work deals with two distinct, but complementary, aspects of fundamental physics with the common goal of studying these extreme mass nuclei structure. The first part corresponds to the development of a next generation instrument for nuclear physics to allow synthesis and spectroscopy studies of superheavy nuclei: the Super Separator Spectrometer S3. This project will be installed at SPIRAL2 (GANIL) and has been approved by the French Research National Agency (ANR) within the EQUIPEX framework. It has been designed to take advantage of the high intensity heavy ion beam from the LINAC, giving access to a wide range of physical programs. The second part corresponds to the preparation, realisation and analysis of an experiment on 251-Mendelevium in which the very first prompt gamma-electron coincidence spectroscopy was performed for a transfermium nuclei

Si les recherches sur la détermination des doses équivalentes ont fait d’énormes progrès en datation par luminescence durant ces dernières années, on ne peut pas en dire autant des travaux sur les débits de dose. Dans ce travail, l’outil de simulation numérique des interactions particules-matière GEANT4 a été mis à profit afin d’étudier les hétérogénéités des milieux sédimentaires. Une série d’expériences virtuelles a permis d’affiner une technique de spectrométrie gamma de terrain, pour laquelle la précision et la justesse des mesures ont été améliorées tout en réduisant les temps de mesure. Ces résultats ont été validés par la calibration expérimentale d’un spectromètre gamma portable. Une technique de cartographie des débits de dose gamma dans les sols, non invasive et compatible avec les fouilles archéologiques, a été proposée. A l'échelle des grains, les simulations numériques des effets dosimétriques ont révélé la validité limitée du concept de matrice infinie, largement utilisé en datation paléodosimétrique. Un ensemble de facteurs influençant les débits de dose reçus par des grains de sédiment a été identifié : il s’agit des facteurs de géométrie. Des outils on été développés afin de quantifier les effets microdosimétriques associés. Enfin la thermoluminescence et la luminescence optique ont été appliquées à l’étude du gisement Paléolithique du Roc de Marsal. Les résultats chronologiques ont permis de replacer les occupations humaines et leur contexte environnemental, climatique, sur l’axe du temps et en regard des variations climatiques terrestres
Whereas research on the determination of equivalent doses has made significant progress in the field of luminescence dating during the last decade, research on dose rates has severely lagged behind. The particle-matter simulation toolkit GEANT4 was here been used to study the effects of heterogeneities in sedimentary media. A series of virtual experiments was designed to refine a field gamma spectrometry technique, improving accuracy and precision while reducing counting times. These results were used for the experimental calibration of a gamma ray probe. A technique, which is non invasive and compatible with archaeological excavations, was proposed for mapping gamma dose rate in soils. On a grain scale, numerical simulations of dosimetric effects revealed the limited validity of the widely used concept of infinite matrix in palaeodosimetric dating. A new set of factors influencing dose rates to sedimentary grains were identified, and called geometry factors. Adequate tools for quantifying the corresponding microdosimetry effects were developed. Finally, thermoluminescence and optically stimulated luminescence were applied to the chronology of the Paleolithic site of the Roc de Marsal. The results were used to provide a chronological frame for the human occupations and their climatic and environmental contexts, in regard of past global climate variations

La médecine nucléaire est une spécialité utilisant des noyaux radioactifs pour la thérapie ou le diagnostic de maladies telles que les cancers. Ces radionucléides sont souvent couplés à des molécules vectrices pour cibler les cellules malades. Actuellement, seuls quelques isotopes sont utilisés en routine par les équipes cliniques mais de nombreux autres pourraient avoir un intérêt médical lié aux rayonnements émis ou à leur période radioactive en adéquation au temps de transit de la molécule vectrice et à la pathologie. Le travail réalisé durant cette thèse consiste à étudier la production de radionucléides innovants pour la médecine nucléaire, en collaboration avec le GIP ARRONAX, dont le cyclotron accélère différents types de particules à des énergies allant jusqu’à 70 MeV. Un paramètre physique fondamental pour définir la production d’un radionucléide d'intérêt est la section efficace. Des données expérimentales ont été mesurées pour une sélection de radionucléides émetteurs de photons (Tc-99m) et de positons (Sc-44g) pour le diagnostic, ainsi que pour des émetteurs d’électrons (Re-186, Tb-155 et Sn-117m) et de particules α (Th-226, Ra-223 et i-213) pour des applications thérapeutiques. La mesure des contaminants produits lors des irradiations a également été réalisée. L’accent a été mis sur l’utilisation de voies de production alternatives à celles habituellement utilisées. Les sections efficaces expérimentales sont comparées avec les prédictions des modèles théoriques. Elles apportent ainsi une contribution au travail des physiciens théoriciens en permettant de contraindre leurs modèles et de les améliorer et/ou valider
Nuclear medicine is a specialty that uses radioactive nuclei for therapy or diagnosis of diseases such as different types of cancer. These radionuclides are coupled to carrier molecules to target sick cells. Currently, only few isotopes are used in clinical practice. However, many others may be of medical interest due to their emitted radiation and/or their half-life that can be adapted to the carrier molecule transit time and to the pathology. The aim of this PhD thesis is to study the production of innovative radionuclides for therapy and diagnosis applications in collaboration with the GIP ARRONAX, which possesses a multi-particle high energy cyclotron. A fundamental physical parameter to access the production rate of a radionuclide is the production cross section. Experimental data were measured for a selection of radionuclides: photon emitter (Tc-99m) and positron emitter (Sc-44g) for diagnosis, as well as electron emitters (Re-186, Tb-155 and Sn-117m) and α particles emitters (Th-226, Ra-223 and Bi-213) for therapeutic applications. These acquired data are obtained using alternative production routes compared to the commonly used. Data related to the contaminants produced during the irradiations were also extracted. The experimental cross section values are compared with theoretical model predictions. The large set of data obtained contributes to the theoretical physicist studies allowing to constrain their models to improve and/or validate them

Le but principal de ce travail est l'etude de la radioactivite gamma superficielle des sols dans le sud tunisien connu par sa richesse en gisements de phosphates et l'evaluation des doses delivrees aux personnes exposees. La premiere partie est consacree a l'etude du milieu: releve des caracteristiques geologiques, indication sur les aspects geologiques des depots sedimentaires et generalites sur la distribution et le comportement des radionucleides naturels dans les sols. La seconde partie expose les methodes d'analyses et d'interpretations: prospection radiometrique a l'aide d'un scintillometre spp3, evaluation dosimetrique et etude au laboratoire par spectrometrie gamma. La troisieme partie est consacree a l'analyse des resultats des mesures de la radioactivite gamma et a l'etude de l'influence des nombreux facteurs conditionnant les valeurs observees. Des mesures effectuees dans d'autres regions de tunisie ont servi a faire des comparaisons. Une estimation de l'exposition due a l'ingestion des produits alimentaires presents dans la region phosphatee a montre que l'impact sanitaire est faible

Cette étude a été conduite à la demande de l'Agence de L'Eau Loire-Bretagne par le Laboratoire de Géologie de l'Université de Tours (EA2100 GéEAC) en collaboration avec le Commissariat à l'Energie Atomique (Le Ripault). Les principaux objectifs de ce travail ont été d'étudier la nature et la distribution de la radioactivité naturelle des alluvions de la Loire, son origine dans les roches du bassin versant et ses liens avec la pétrographie des alluvions. Le flux radioactif lié à la charge solide de fond du fleuve a aussi été déterminé. Les sédiments de la Loire et ses principaux affluents ont fait l'objet d'analyses radiologiques et pétrographiques (granularité, minéralogie des sables et argiles, teneurs en MO). Les radioactivités moyennes du 40K, 238U et 228Ac dans les alluvions de la Loire en sont respectivement de 934,3±164,7 Bq. Kg-1, 50,6±30,8 Bq. Kg-1, 28,8±18,1 Bq. Kg-1. La radioactivité moyenne en 238U et 228Ac et leurs descendants est statistiquement plus élevée en Loire supérieure (Massif Central) qu'en Loire moyenne (Bassin Parisien). Les activités de l'238U et de l'228Ac sont essentiellement influencées par la granularité des alluvions et la composition minéralogique de la fraction sableuse. Les alluvions de la Loire sont essentiellement sableux et la fraction des sables grossiers est la plus abondante. La radioactivité primaire est portée par les minéraux (zircon) peu abondants dans les sédiments. L'activité de la famille de l'uranium et du thorium augmente avec les teneurs en feldspaths : il semble que la fixation de la radioactivité soit liée à la présence de minéraux argileux au sein des grains feldspathiques souvent altérés, et décelable car les feldspaths sont très abondants dans les sables. La radioactivité des alluvions de la Loire, comme la minéralogie des sédiments, varie peu en fonction de la nature des substrats traversés, en raison d'un "lissage" dû à la prédominance des flux longitudinaux sur les flux latéraux. L'impact d'une ancienne mine d'uranium sur les alluvions de la Besbre est marquée seulement sur une dizaine de km en aval. La radioactivité des échantillons variant fortement avec la granularité, une méthode d'expression "standardisée" granulométriquement de la radioactivité b est proposée.

En raison de sa demi-vie de 30. 2 ans et de sa forte affinité avec les silts et les argiles, le 137Cs a été utilisé comme marqueur des apports du Rhône. Les sédiments du prodelta rhodanien ont enregistré des valeurs d’activité de 137Cs issues des rejets des installations nucléaires, des retombées des tirs atmosphériques et de l’accident de Tchernobyl (600 Bq. Kg-1). La diminution des rejets et le démantèlement de l’usine de retraitement du combustible de Marcoule en 1997 ont entraîné une baisse des flux de 137 Cs vers la Mer Méditerranée. Les concentrations massiques se situent actuellement autour de 10 Bq. Kg-1 dans les sédiments du prodelta. Les enregistrements sédimentaires de campagnes océanographiques entre 2001 et 2008 ont permis de cartographier une zone d’accumulation de 137Cs de près de 20 km² à l’embouchure du Rhône pour un stock de 3. 35 TBq, soit près du 1/8ème de celui du Golfe du Lion. Les projets CARMA et EXTREMA (2006-2008) ont permis d’observer la sédimentation sur le prodelta. Les analyses de radioéléments à courte période comme le 7Be et le 234Th ont servi à estimer des épaisseurs pluridécimétriques de dépôts sédimentaires générées par certaines crues du Rhône. Un altimètre a révélé l’accrétion totale de 8 cm de sédiment pendant deux crues moyennes suivies par un courantomètre. Elles ont également permis de relier une importante phase d’érosion à un épisode de houle de sud-est dont la contrainte de cisaillement a atteint 5 Pa. Les résultats montrent que la remobilisation sédimentaire est importante dans cette zone mais que les particules en suspension connaissent une faible exportation vers le Golfe du Lion, voire ré-alimentent le prodelta
Due to its 30. 2 year half-life and of its great affinity with silts and clays, 137Cs was used as a Rhône River inputs tracer. Rhône prodelta sediments recorded values of 137Cs activities originated by nuclear power plants releases, global fallout and Tchernobyl accident (600 Bq. Kg-1). A sharp decrease in liquid radioactive effluents releases and the dismantlement of the Marcoule fuel reprocessing plant in 1997 induced 137Cs fluxes decrease to the Mediterranean Sea. At present time, mean concentrations are around 10 Bq. Kg-1 in the prodelta sediments. Sedimentary records of oceanographic campaigns achieved between 2001 and 2008 enabled to map a 20 km² 137Cs accumulation area close to the Rhône River mouth and to estimate a store of 3. 35 TBq, i. E. The eighth of the Gulf of Lions store. The CARMA and EXTREMA projects (2006-2008) allowed to observe prodelta sedimentation. Short-live radionuclides like 7Be and 234Th were used to estimate sedimentary pluridecimetric thicknesses deposits generated by some Rhône River floods. Altimeter data showed 8 cm thick sediment total accretion during two mean floods recorded by a current profiler. They also showed an important erosion phase linked to a south-east swell episode with a bottom shear stress reaching 5 Pa. Results showed that the sediment remobilization was very important in this area but that the exports of suspended solid matters towards the Gulf of Lions were weak, or even deposited in fine on the prodelta

Dans le cadre de l'étude de sûreté du stockage en couche profonde de déchets radioactifs à vie longue menée par l'Andra, il est nécessaire de prévoir le comportement des polluants dans les sols qui seront présents dans plusieurs dizaines de milliers d'années, en réponse aux changements climatiques. Une méthode de pédologie prospective est proposée pour répondre à cette problématique et est appliquée au cas particulier d'une région de plateau calcaire, le Barrois, pour un refroidissement climatique entraînant une glaciation et pour des radionucléides supposés mobiles (iode (I) et technétium (Tc)). Cette méthode repose sur l'étude de sols analogues qui proviennent de régions similaires à la région de référence, en termes géologiques et topographiques mais dont le climat actuel pourrait correspondre au climat périglaciaire futur de la région de référence. Deux biomes principaux de climats froids et secs, steppe-toundra et forêt boréale, ont été choisis, complétés par un biome froid et humide (étage montagnard) afin de couvrir une large gamme de refroidissements climatiques. Les sols analogues ont été prélevés en forêt boréale, en steppe froide et à l'étage montagnard sur des roches-mères calcaires. Des scénarios d'évolution ont été proposés et des cartes représentant ces scénarios d'évolution ont été éditées pour chaque biome. Compte tenu de son importance en tant que produit de la pédogenèse et facteur de rétention de certains éléments, le compartiment matière organique (MO) a été pris comme indicateur de l'impact du climat sur les sols. La rétention de I et de Tc dans les sols analogues a été caractérisée à partir d'incubations de terres à la capacité au champ. Enfin, le suivi de l'évolution in situ de la rétention de l'iode stable dans une tourbière a permis de préciser le devenir à moyen terme de cet élément en présence de matière organique en conditions froides. Les résultats montrent des sols brunifiés calcaires peu épais et peu évolués en forêt boréale et des chernozems en steppe froide. Dans ces deux biomes, les sols hydromorphes présentent une accumulation de MO aromatique dans la fraction humifiée. A l'étage montagnard, la décarbonatation est assez importante pour permettre le développement de sols plus variés, offrant une MO différente de celle des autres biomes. En biome froid, l'humidité du climat détermine donc les différences de fonctionnement entre les sols. Les scénarios d'évolution établis à partir de ces résultats indiquent que les conditions périglaciaires favoriseraient la présence de sols proches des sols actuels (Leptosols rendziques et des Cambisols eutriques ou calcariques), notamment en biome boréal. En biome de steppe-toundra, la présence d'un pergélisol pourrait favoriser l'hydromorphie. Dans les deux biomes, des sols hydromorphes formés sur matériau marneux seraient susceptibles de contenir des teneurs élevées de MO (tourbières alcalines ou peu acides). Nous avons montré que la dessiccation du sol pourrait favoriser la rétention de I et Tc sur la phase solide en conditions aérobies (Kd > 1 l kg-1 dans les sols de forêt boréale après un an d'incubation). Tc serait immobilisé dans les sols de steppe froide tandis que I serait davantage retenu dans les sols en forêt boréale. Dans ces deux biomes, les sols les plus favorables à la rétention de I et de Tc seraient des sols hydromorphes organiques situés dans les fonds des vallées sur matériaux marneux. Ces résultats ont été traduits en cartes de rétention pour chacun de ces éléments, pour les deux biomes périglaciaires. Enfin, dans la tourbière, l'accumulation de I à la surface (Kd multiplié par 6 en 15 ans) a été associée à la présence de composés polyphénoliques dans la tourbe en cours d'humification. Les cypéracées (Carex sp. ) ont été identifiées parmi les espèces végétales présentes sur le site, comme étant celles qui accumulent les plus grandes quantités d'iode. En conclusion, la démarche prospective reposant sur l'analogie et des études en laboratoire et in situ a permis de prévoir l'évolution des sols sous l'influence d'un refroidissement climatique et de prévoir le devenir de radioéléments à vie longue en fournissant les valeurs des paramètres pour des biosphères froides devant être utilisés dans les codes de calculs de dose des études de sûreté
For the safety assessment of underground radioactive waste disposal conducted by Andra, it is required to estimate the behaviour of radionuclides in soils for the next ten thousand years. Within this time scale, soils would probably evolve from their actual status, according to climate changes. It is then necessary to assess these changes in order to predict the behaviour of the radiochemicals that would enter the soils. We present a pedological forecast method for the assessment of a specific case (i. E. Limestone plateau), undergoing periglacial conditions. Then we study the retention of mobile radionuclides, iodine (I) and technetium (Tc) on the forecast periglacial soils. The method relies on the study of analogous soils, sampled in regions with similar geochemical (calcareous) and topographical contexts but undergoing a cold climate which mimics future periglacial conditions of the reference region (steppe-tundra or boreal forest biomes). We have added to the cold and dry climatic series a cold and humid biome (montane strata). The organic matter compartment (OM), considered as an indicator of the effects of the climate on the soils, was thoroughly characterised and taken into account. The analogous soils sampled have developed under boreal forest, cold steppe and subalpine conditions from limestone or calcareous parent materials. The observed soils were eutric Leptosols under boreal forest, and Chernozems under cold steppe. In both biomes, under hydromorphic conditions, OM accumulated in the soil and was high in aromatic molecules in the humified fraction. In the montane strata, the leaching of carbonates was strong enough to allow a diversification of soil genesis: from humic Leptosols to dystric Luvisols. The OM of these soils was different from that of the soils from dry biomes. This study has confirmed that the main differences between soils were observed between the humid and cold climate (montane) on one side and the dry and cold (cold steppe and boreal) on the other. Evolution scenarios constructed from these results indicated that the periglacial conditions would probably favour the persistence of soils still similar to the present ones in the reference region, especially during the boreal stage. However these soils would display higher OM content. In this biome, soils would be mainly rendzic Leptosols and eutric (or calcaric) Cambisols as presently, but with a higher OM content in the surface horizon because of the forest cover. In the steppe-tundra biome, a pergelisol would favour hydromorphy in most soils (stagnic Cryosols). In both biomes, hydromorphic soils, developped on marly material could display very high OM content (fen). Maps summarising these scenarios have been edited for each biome. The consequences of these pedological changes on the behaviour of mobile radionuclides were studied through the retention of Tc and I in the analogous soils at field capacity in batch experiments. The experiment showed that the dehydration of soils could favour the retention of both elements under aerobic conditions, although the latter are not usually favourable to Tc and I retention (Kd > 1 l. Kg-1 in analogous soils of boreal forest after one year of contact time). These results were used to establish maps of the retention of each element for both periglacial biomes. It is suggested that Tc would be retained in the soils in the cold steppe soils whereas I would be more retained in soils of the boreal biome. In both biomes, soils with the highest retention towards I and Tc would be peaty soils located in the bottom of marly valleys. Special attention was paid therefore to peaty soils : we studied the behaviour of I in situ in a peat bog. I had accumulated at the bog surface (Kd was multiplied by 6 within 15 years) and was found to be associated to polyphenolic substances from the humified peat. Carex sp was identified as the species that accumulated the highest contents of I amongst the vegetation of the bog. The proposed method underlain by analogy and laboratory retention studies should help to understand and forecast the behaviour of the long-lived radionuclides. It should help in the determination of the site specific parameters for the dose computation of safety assessment in a cold biosphere scenario

Le travail réalisé concerne la première étude effectuée au Liban, par la méthode de la ration totale, sur la contamination des aliments par des métaux lourds et des radionucléides et sur l'exposition alimentaire de la population libanaise aux métaux lourds Pb, Cd et Hg. Une enquête alimentaire individuelle a été réalisée sur 444 adultes vivant à Beyrouth. Les données de consommation ont été recueillies par l'intermédiaire d'un questionnaire quantitatif de fréquence. Le panier de la ménagère a été identifié en sélectionnant les aliments dont le niveau de consommation moyen dépassait 1g/jour. Les radionucléïdes et les métaux lourds ont été recherchés dans les aliments sélectionnées. Les résultats montrent que la radioactivité des aliments analysés ne présente pas de problème de santé publique. Les expositions quotidiennes moyennes au Pb, Cd et Hg représentent 7, 17 et 6 % des DHTP respectives et indiquent qu'il n'y a pas de risque de dépassement de ces DHTP pour l'individu adulte moyen
The present study is the first in Lebanon to evaluate, by the market basket approach, the contamination of foods by radionuclides and heavy metals and the dietary exposure of the Lebanese population to the heavy metals Pb, Cd and Hg. An individual dietary survey has been realized on 444 adult individuals living in Beirut. Food consumption data were collected using a quantitative food frequency questionnaire. The market basket was identified by selecting those foods with a mean daily intake exceeding 1g/day. The contamination levels of the selected foods with heavy metals and radionuclides were assessed. The results show that the level of radioactivity of the analyzed food does not present any concern for public health. The average dietary exposure of the average individual to Pb, Cd, and Hg corresponds to 7,17 and 6 % of the respective PTWIs. This permits to conclude that, for the average individual, there is no risk of exceeding the PTWIs

L'objet de ce mémoire est l'étude du transport des sédiments dans les rivières. Une analyse de la corrélation entre les flux d'eau et de sédiments est réalisée par une approche statistique, sur la base de chroniques de données journalières moyennes établies pour des bassins versants de superficies et lithologies différentes. A des échelles d'espace et de temps courtes, les processus physiques mis en jeu dans les phénomènes de transport sont abordés par la mesure en rivière de profils de vitesse et de concentration et par une approche rhéologique complémentaire. Les modèles théoriques sont confrontés aux mesures de terrain. In situ, la variabilité des paramètres mécaniques montre la nécessité d'utiliser des traceurs environnementaux pour intégrer les modes de transport des sédiments. Les travaux sont centrés sur les radioéléments Béryllium-7 et Iode-131. La méthodologie de traçage est développée et les résultats portent sur la cinétique de transport des sédiments dans la Vilaine.

Le radon est un gaz rare et radioactif qui est produit dans la chaine de desintegration de l'uranium. Grace a sa periode (3. 82 jours), il peut se deplacer dans le sol et parcourir de grandes distances avant de se desintegrer. Les mecanismes de transport de ce gaz dans le sol sont la diffusion ou la convection. Dans ce travail, nous etudions le transport du radon dans un milieu poreux et l'influence de certains parametres exterieurs sur l'emanation de ce gaz. Le chapitre i est une compilation des notions generales sur le radon et de son utilisation dans les sciences de la terre. Dans le deuxieme chapitre nous abordons le sujet de la detection de ce gaz. Nous decrivons les appareils de mesure utilises dans ce travail et nous etudions l'efficacite de leur reponse en fonction des variations de la concentration. Le chapitre iii expose la theorie general du transport de ce gaz et montre les resultats des mesures effectuees par differents auteurs et leur correlation probable avec les parametres climatologiques et geophysiques. Dans le quatrieme chapitre nous realisons en laboratoire une etude de la solubilisation du radon dans l'eau et une simulation de la pluie sur le campus. Il est resulte de ces travaux la conception d'une sonde sous-marine permettant de realiser des mesures ponctuelles in situ. Le chapitre v est consacre a la simulation et a la modelisation du transport du radon en regime isothermique. Nous traitons le cas special d'un degazage intense. Dans le chapitre vi nous effectuons la modelisation theorique du transport du radon en regime non-isothermique. L'apparition des ondes de choc dans le profil de concentration est traitee dans le chapitre. Le chapitre vii presente quelques resultats de terrain obtenus au costa rica, correles avec la precipitation, qui valident le modele expose dans le chapitre iv. Nous montrons egalement des series temporelles de donnees ou il existe une probable correlation avec la sismicite du pays.

Les méthodes alternatives de traitement du sol ont été initiées au milieu des 80, parmi lesquelles les méthodes biologiques qui utilisent les plantes ou les microorganismes vivants pour dépolluer les sols. Elles sont communément désignées par l'appellation "bioremédiation", sont économiquement intérressantes, et leur application est simple et toujours in situ. Nos recherches ont été orientées dans deux directions principales : la pollution du sol par des radio-isotopes afin de préciser la situation radiologique de la surface du sol, mais aussi leur migration en profondeur suivant le type de sol et la possibilité de bioremédiation, en particulier par le blé. Afin d'éclairer le mécanisme de migration des éléments polluants dans les sols et les plantes, nous nous sommes particulièrement concentrés sur le Césium, le Strontium et l'Iode, car après l'accident de Tchernobyl, de grandes régions en Europe ont été contaminées par ces radioéléments. La mesure de la radioactivité de l'isotope K-40 a été utilisée afin de mieux comprendre l'effet de la radioactivité artificielle et naturelle sur les plantes, et comparer avec les isotopes radioactifs d'origine anthropique tel que le Cs-137. Le Cadmium a également été choisi car il est parmi les métaux lourds qui s'accumulent dans le corps humain. Les études de bioremédiation utilisant le blé nous ont montré que cette méthode est efficace pour décontaminer le sol des radionucléides (Cs-137) et des métaux lourds (Cd, Sr). Le modèle CTSPAC permet de confirmer le rôle important de la diffusion de polluants dans le sol qui dépend à la fois de la nature du sol (sableux, argileux, calcique, etc. ) et de la nature des espèces diffusantes (Cs+ ou Sr2+, par exemple)
The alternative methods of soil treatment were initiated in the middle of years 80, among them the biological methods which use the plants or the living micros-organisms to clean up the soils. They are commonly known by the name of "bioremediation", and are economically interesting as their application is simple and always "in situ". Our research was oriented in two principal directions : firstly the mechanism of soil pollution by radioisotopes in order to specify the radiological status of the soil surface and the migration of the active isotope within the soil. This was completed for various soil types and with consideration to the possibility of bioremediation, in particular by wheat. To clarify the mechanism of migration of the polluting elements in the soil and the plants, we particularly concentrated on Caesium, Strontium and Iodine, because after the accident of Chernobyl, these radioactive isotopes contaminated great areas in Europe. The measurement of the radioactivity of the K-40 isotope was used to improve understanding the effect of the artificial and natural radioactivity on the plants, and to compare with the radioactive isotopes of anthropic origin such as Cs-137. Cadmium was also selected because it is among the heavy metals which accumulate in the human body. The studies of bioremediation using wheat showed that this method can effectively decontaminate soil of the radio nuclides (Cs-137) and heavy metals (Cd, Sr). The Model CTSPAC confirms the important role of the diffusion of the polluants in the soil, which depends at the same time on the nature of the soil (sandy, argillaceous, calcareous, etc. ) and the nature of the diffusing species (Cs+ or Sr2+, for example)

Lors du fonctionnement des réacteurs à eau pressurisée, la corrosion généralisée des alliages du circuit primaire entraîne le relâchement d'espèces métalliques tels que le fer, le nickel et le cobalt dans le fluide primaire. Ces produits de corrosion, impliqués dans différents phénomènes de transport, s'activent au niveau du coeur du réacteur. Les radionucléides produits se retrouvent ensuite sur les parois hors flux neutronique du circuit et constituent alors une source de contamination. La première partie de cette étude porte sur la modélisation des phénomènes de transport des produits de corrosion. En particulier, compte tenu de l'état actuel des connaissances, les mécanismes de corrosion et de relâchement des matériaux sont décrits de manière empirique, ce qui permet de prendre en compte l'état de surface des matériaux. A l'issue de ces travaux de modélisation, de nouvelles équations de bilan de masse sont obtenues. La résolution numérique de ces équations est mise en oeuvre dans la deuxième partie de cette étude. Afin d'obtenir de grands pas de temps, nous choisissons un schéma de discrétisation en temps implicite. Le système discret obtenu est résolu à partir d'une méthode de Newton accompagnée d'une méthode de GMRES préconditionnée et d'une gestion auto-adaptative du pas de temps. Une résolution efficace des équations est ainsi mise en place, capable de décrire les évolutions quasi-stationnaires ainsi que les forts transitoires. Dans une dernière étape, des simulations numériques sont réalisées afin de valider et d'illustrer les potentialités de la nouvelle modélisation. Notamment, les résultats obtenus montrent que le code de calcul permet de restituer les observations sur les réacteurs mettant en évidence l'influence de l'état de surface du matériau sur la contamination.

L'uranium, le thorium et leurs descendants se trouvent a l'état de traces dans toutes les roches sur Terre. Sous l'action de l'érosion, des mécanismes de formation des sols et des transferts sol-plante, ces radionucléides sont disséminés dans toutes les composantes de l'environnement et via les chaînes alimentaires, ils sont transmis aux animaux et à l'homme. L'objectif de cette étude consiste à améliorer les connaissances sur les niveaux et la variabilité des activités de ces radionucléides dans différentes denrées et à faire progresser les connaissances sur leurs sources et leurs transferts. Cette étude s'intéresse à la variabilité géologique des sites étudiés (substrat granitique, volcanique et alluvial) sur lesquels sont prélevés différentes denrées (légumes, céréales, viandes, oeufs et produits laitiers). Les sources potentielles de radionucléides (eau d'irrigation et sol pour les végétaux ; eau d'abreuvage, aliments et sol pour les produits animaux) sont prélevées afin d'étudier leur contribution aux activités mesurées dans les denrées. Les résultats obtenus montrent une grande variabilité des activités dans les végétaux, moins prononcée dans les produits animaux. La source principale de radionucléides aux végétaux semble être le sol de culture. La remise en suspension de particules de sol et leur adhésion à la surface des végétaux ainsi que l'eau d'irrigation semblent important dans certains cas. Concernant les activités dans les produits animaux, une contribution significative du sol a l'activité en thorium a été mise en évidence. La contribution de l'eau à l'activité en uranium dans les volailles constitue une piste à approfondir.

L'uranium est un radionucléide qui possède une toxicité radiologique et chimique, causant des problèmes pour l’environnement et la santé humaine. Les micro-organismes du sol et l'uranium ont des relations complexes. L'objectif de cette étude est de décrire les interactions bactéries-uranium par l'utilisation de souches isolées d’environnements contaminés. Les quatre souches sont apparentées au genre Microbacterium et présentent un phénotype de tolérance à l'uranium contrasté. Différents mécanismes d'interaction avec l'uranium se produisent séquentiellement : une première étape de séquestration rapide de l'uranium due à de la biosorption passive, suivie d'une étape active d’efflux d'uranium et de phosphate, observée uniquement dans les souches tolérantes, et enfin, une accumulation intracellulaire de précipités de phosphate d'uranyle. Afin d'identifier les acteurs moléculaires impliqués dans les interactions cellule-uranium, une analyse comparative basée sur une approche protéogénomique a été réalisée. Les analyses statistiques sur les protéines identifiées ont révélé que l'exposition à l'uranium a un impact sur les métabolismes du phosphate et du fer. La protéine ayant le fold-change positif le plus élevé a fait l'objet d'études plus poussées. La protéine UipA est très affine pour l'uranium et le fer. Les analyses biophysiques ont révélé une coordination mono et bidentale pour l'uranium et le fer. En amont du gène uipA, deux gènes partageant l'homologie de séquence avec le système czcRS à deux composants ont été détectés. Les protéines UipRSA ne sont présentes que dans les souches tolérantes suggérant que ce cluster est impliqué dans la tolérance à l'uranium
Uranium is a radionuclide used in nuclear energy. It has radiological and chemical toxicity, causing environmental and human health problems. Soil microorganisms and uranium have complex relationships. The goal of this study is to describe bacterium-uranium interactions through the use of bacteria isolated from contaminated environments. The four strains are related to the bacterial genus Microbacterium. They present a contrasted uranium tolerance phenotype from tolerant (ViU2a and Hg3) to sensitive (ViU22) and intermediate (A9). During exposure to uranium, different mechanisms of interaction with uranium occur sequentially: a first step of rapid sequestration of uranium due to passive biosorption, followed by an active step of uranium and phosphate efflux, observed only in tolerant strains, and finally, an active intracellular accumulation of uranyl phosphate precipitates. In order to identify the molecular actors involved in cell-uranium interactions, a comparative analysis based on a proteogenomic approach was performed. Between 1 100 and 2 000 proteins were identified. Statistical analyses revealed that uranium exposure impacts phosphate and iron metabolisms. The protein with the highest positive fold-change has been further studied. The UipA protein is a very affine and specific for uranium and iron, with Kd of the nanomolar order. Biophysic analyses revealed mono- and bidental coordination for uranium and iron. Upstream of the uipA gene, two genes sharing sequence homology with the two-component czcRS system were detected. The UipRSA cluster is only present in the tolerant strains. These data suggest that the uipRSA cluster is involved in uranium tolerance

Les consequences d'un accident grave survenant sur un reacteur nucleaire a eau pressurisee sont etudiees experimentalement. Quatre produits de fission (cs, ru, ce, sr) et trois materiaux de structure (ag, fe, in) ont ete choisis comme radioelements tests. Des essais de retention du cesium par les sols ont montre la forte variabilite des resultats, selon les protocoles utilises. L'utilisation d'un protocole standard est suggeree. Il se produit de l'echange d'ions et de l'adsorption. Les essais de dissolution dans differents milieux, des poudres des 7 elements ont montre qu'une dissolution tres partielle se produisait pour ag, in et ce et que la presence de particules fines <0,45 m) contribue au passage d'activite en solution. La dissolution de cs n'est jamais totale apres calcination du melange a 1050#oc. Seule la presence de particules fines de ru permet le passage de cet element en solution. La retention des elements par les sols est maximale pour les cations dans les sols riches en matiere organique et en argile. La fabrication d'aerosols plurielementaires, de composition voisine des donnees theoriques en matiere de terme source a debute. L'installation utilisee permet l'emission de 13 elements sur les 16 introduits. Des suggestions sont faites pour ameliorer le comportement du ru, ce et zr

On sait que les sols et les populations bactériennes indigènes ont une influence sur la mobilité des métaux, donc sur leur toxicité. Cette étude a été menée sur des sols uranifères et contrôles collectés dans le Limousin (régions naturellement riches en uranium ). une analyse physico-chimique et minéralogique des échantillons de sol a été réalisée. La structure des communautés bactériennes a été étudiée par électrophorèse en gradient de dénaturant (DGGE). La structure des communautés est remarquablement stable dans les sols uranifères, ce qui indique que l'uranium exerce une forte pression de sélection. D'autre part, une collection de bactéries cultivables à été réalisée à partir des sols, puis criblée pour la résistance à l'uranium, dans le but d'étudier les interactions entre bactéries et uranium. Des observations en Microscopie Électronique à Balayage ont mis en évidence différents mécanismes de chélation de l'uranium à la surface cellulaire
It is well known that soils play a key role in controlling the mobility of toxic metals and this property is greatly influenced by indigeous bacterial communities. This study has been conducted on radioactive and controls soils, collected in natural uraniferous areas (Limousin). A physico-chemical and mineralogical analysis of soils samples was carried out.The structure of bacterial communities was etimated by Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE). The community structure is remarkably more stable in the uranium-rich soils than in the control ones, indicating that uranium exerts a high selection from the soils was constructed and screened for uranium resistance in order to study basteria-uranium interactions. Scanning electron microscopy revealed that a phylogenetically diverse set of uranium-resistant species ware able to chelate uranium at the cell surface

Ce travail vise à développer un modèle générique capable de mieux rendre compte et de prédire les transferts de radionucléides dans le système sol/solution du sol/plante. La première partie de ce travail a été consacrée à l’analyse critique des modèles disponibles dans la littérature pour décrire l’adsorption du césium par les minéraux argileux (principal processus contrôlant sa disponibilité dans les sols). Cette analyse a débouché sur la formulation d’un nouveau modèle mécaniste combinant deux approches: la complexation de surface et l’échange d’ions. Cette approche, a été testée afin de modéliser l’adsorption du Cs sur plusieurs substrats argileux naturels. Ce travail a permis de valider le modèle proposé et de démontrer qu’il constitue un avantage majeur par rapport aux différents modèles existants. La deuxième partie a été consacrée, à la réalisation d’une série d’expérimentations, conduite en milieux contrôlés sur des systèmes dynamiques, et la modélisation de la (bio)disponibilité du Cs dans ces systèmes. A la suite de ces essais, les interactions entre solide et solution observées ont pu être correctement reproduites à partir du modèle proposé en prenant en compte la fraction argileuse du sol uniquement. Ces simulations ont également été comparées aux simulations obtenues à partir des modèles empirique (Kd) et cinétique (EK). Enfin, le développement d’un outil numérique permettant de coupler la description des interactions géochimiques au transfert vers la plante (approche cinétique) a permis de reproduire correctement les essais réalisés en Rhizotests couplant sol, solution et plante et de mieux caractériser la fraction du Cs disponible pour les plantes
The overall objective of this work is to develop a generic model able to better account and predict the transfer of radionuclides in the soil / soil solution / plant. The first part of the work was devoted to the critical analysis of the models available in the literature to describe the cesium adsorption on clay minerals (the process that mainly controls its availability in the soils). This analysis enabled us to propose a new mechanistic model combining two approaches: surface complexation and cation exchange. Our approach has been tested in order to model the adsorption of Cs on several natural clay substrates, in a wide range of Cs concentrations and physicochemical conditions. This work allowed to validate the proposed mechanistic model and to demonstrate that it constitutes a major advantage over the various existing models. The second part was devoted, to the performing of a series of experiments, carried out in controlled environments on dynamic systems and modeling the (bio)availability of Cs in these systems. Following these tests, the observed interactions between solid and solution could be correctly reproduced with the proposed model taking into account only the clay fraction of the soil. These simulations were also compared with simulations obtained using a empiric (Kd) kinetic models (E-K approach). Finally, the development of a numerical tool for coupling the description of geochemical interactions with transfer to the plant (Michaelis-Menten approach) allowed to reproduce adequately the trials carried out in Rhizotests coupling soil, solution and plant, and to better characterize of the Cs fraction available for plants

Lors du projet Kerguelen Ocean and Plateau compared Study (KEOPS), la dynamique des particules (vitesses de chute, temps de résidence) et les interactions entre dissous et particules (" boundary scavenging ") ont été étudiées afin de mieux comprendre les mécanismes responsables de la fertilisation naturelle en fer observée sur le plateau des Kerguelen.
Notre étude utilise deux radionucléides le 230Th et le 231Pa - tous deux produits de désintégration de l'uranium et très réactifs vis-à-vis des particules - comme traceurs de la dynamique des particules.
L'étude des vitesses de chute des particules, estimées à partir des distributions de 230Th a montré que, paradoxalement à son fort export de C, le plateau avait des vitesses de chute des particules plus faibles (S= 500 m.an-1) que les stations du large dans les eaux HNLC (S=800 m.an-1). Ce résultat, assez surprenant, soulève une question quant à la limitation du modèle de scavenging 1D dans le cadre de l'étude de la dynamique des particules des systèmes côte-large et suggère l'utilisation d'un modèle 2D pour reproduire le scavenging de ces régions.
Sur le plateau, les fortes concentrations de 231Pa dissous suggèrent que du 231Pa a été relâché lors de la dégradation bactérienne d'agrégats, riches en opale (phase pour laquelle le Pa a une forte affinité).
Sur l'escarpement à l'Est du plateau, la diminution des concentrations de 230Th et de 231Pa dissous, concomitante à l'augmentation de leur concentration dans les particules, a montré un intense boundary scavenging le long de la pente du plateau, sous l'effet de couches néphéloïdes ou de re-suspension depuis les sédiments, riches en opale.

L'uranium est un radioélément naturel, généralement retrouvé à l'état de traces, mais dont la concentration peut être significativement augmentée à proximité de certaines installations du cycle du combustible nucléaire ou de zones d'agriculture intensive. En raison de son association dans les minerais avec différents éléments traces métalliques tels que le cadmium, l'U est la plupart du temps présent en mélange avec d'autres contaminants dans l'environnement. L'étude de leurs effets combinés est indispensable afin de mieux appréhender le risque engendré par les contaminations métalliques multiples pour les écosystèmes. L'évaluation de la toxicité des mélanges et l'identification des interactions synergiques ou antagonistes sont généralement réalisées sur la base de modèles d'additivité de référence intégrés à des approches descriptives, purement statistiques et sans réelles considérations biologiques. Plus récemment, des modèles mécanistes ont été proposés en alternative afin de mieux rendre compte de la dynamique des processus biologiques et des mécanismes de toxicité des contaminants. Ceux-ci n'ont cependant été mis en pratique que dans un nombre limité de cas d'étude de la toxicité des mélanges. L'objectif de ce projet de thèse a été d'étudier les effets combinés chroniques de l'U et du Cd sur les traits de vie du nématode Caenorhabditis elegans, en utilisant en parallèle une approche descriptive (MixTox) et une approche mécaniste (DEBtox). Pour cela, une exposition des nématodes à différentes concentrations d'U et de Cd, seuls ou en mélange, a été réalisée durant onze jours. Une interaction antagoniste importante entre l'U et le Cd a été identifiée pour les critères d'effet de croissance et de reproduction, à partir des deux approches. L'étude du transfert de l'U et du Cd du milieu vers la nourriture ainsi que de leur bioaccumulation par C. elegans nous a permis de montrer que la coprésence d'U diminuait la fraction de Cd disponible pour l'exposition des nématodes. Afin de déceler la présence d'une éventuelle interaction au niveau des organismes, durant les phases toxicocinétique ou toxicodynamique, les données d'effet ont été réanalysées à partir des concentrations d'U et de Cd dans la nourriture, supposées plus proches des concentrations disponibles pour C. elegans. Des effets combinés globalement additifs, sans interaction notable, ont été mis en évidence pour l'U et le Cd même si des conclusions légèrement contrastées ont été obtenues à partir des approches descriptives et mécanistes. La présente étude permet d'illustrer la complexité de l'étude des effets des mélanges et de l'identification des interactions entre les substances. Malgré quelques difficultés d'application, l'approche mécaniste DEBtox semble particulièrement prometteuse pour décrire la toxicité de mélanges au cours du temps et tester d'éventuels mécanismes d'interaction. À terme, le perfectionnement des outils d'analyse des effets combinés des contaminants devrait permettre une meilleure prise en compte de la problématique des mélanges dans les démarches d'évaluation des risques
Uranium is a natural radioactive trace element for which elevated concentrations can be found in the vicinity of some nuclear fuel cycle facilities or of intensive farming areas. Due its co-occurrence with different trace metals, such as cadmium, in geological ores, U is generally found associated with other contaminants in the environment. The study of their combined effects on ecosystems is of interest to better characterize such multi-metallic polluted sites. The mixture toxicity assessment and the identification of synergistic or antagonistic interaction are generally performed on the basis of additive reference models integrated to descriptive and purely statistical approaches with no real biological basis. Recently, mechanistic models were proposed to better account for the dynamics of biological and toxicological processes. However, such models have only been put into practice in a few number of mixture toxicity case studies. The aim of this PhD project was to assess the chronic U/Cd combined toxicity on the life history traits of the nematode Caenorhabditis elegans using both a descriptive (MixTox) and a mechanistic (DEBtox) approach. To do so, nematodes were exposed during eleven days to different U and Cd concentrations, alone or in mixture. A strong antagonistic interaction between U and Cd was identified for length increase and brood size endpoints on the basis of both approaches. From the study of the U and Cd media-to-food transfer and of the U and Cd bioaccumulation by C. elegans, we showed that the co-presence of U reduced the available Cd fraction for nematodes. To identify a possible interaction at organism level, occurring during the toxicokinetic or toxicodynamic steps, data were re-analyzed on the basis of U/Cd concentrations in food, assumed to be more closely related to available concentrations for C. elegans. Overall additive effects, without interaction, were identified between U and Cd, even if slightly contrasted conclusions were obtained on the basis of the descriptive and mechanistic approaches. The present study underlines the complexity of studying mixture toxicity and identifying chemical interactions. Despite some application problems, the mechanistic approach DEBtox is particularly promising to describe the toxicity of chemical mixtures over time and to test hypothetical interaction mechanisms. In the future, the improvement of tools to analyze the combined toxicity of contaminants would allow to better address the issue of mixtures in ecotoxicological risk assessment processes