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[ES] El presente trabajo se centra en la fracción orgánica de los residuos, es decir, los biorresiduos. Esta puede ser tratada mediante compostaje y/o metanización con el objetivo de obtener fertilizantes para la agricultura o biogás para generar energía, evitando así su almacenamiento en vertederos. La cuestión que se nos plantea es cómo recoger y transportar dichos residuos desde el lugar donde se generan hasta su punto de tratamiento, y cuáles son las consecuencias de los embalajes en los procesos de tratamiento de los residuos. La parte bibliográfica del estudio se centra en (i) las condiciones de recogida de residuos orgánicos urbanos (biorresiduos domésticos) y asimilables (residuos orgánicos de actividades económicas recogidos por los municipios), incluyendo el uso de bolsas destinadas a dicha recogida, y (ii) su biodegradabilidad a lo largo de las operaciones de tratamiento biológico de los biorresiduos recogidos: compostaje doméstico, compostaje industrial y metanización. Se trata de precisar el contexto reglamentario en Francia y en Europa de la recogida selectiva de residuos orgánicos, analizar las normas francesas e internacionales de evaluación de la biodegradabilidad de los embalajes flexibles (derivados del petróleo o de origen bio) y realizar un estado de la técnica de la investigación científica sobre su biodegradación en los procesos de biotratamiento aerobio (compostaje) y anaerobio (metanización) de los biorresiduos recogidos selectivamente. La parte experimental del estudio consiste en llevar a cabo test de evaluación de la biodegradabilidad de una selección de bolsas de embalaje destinadas a la recogida de biorresiduos: test DBO (Demanda Biológica de Oxígeno) en presencia de oxígeno y en condiciones mesófilas de temperatura (35ºC), y test PBM (Potencial Bioquímico de producción de Metano) en ausencia de oxígeno y en condiciones mesófilas (35ºC) y termófilas (55ºC). Los ensayos se realizarán sobre muestras enteras y muestras trituradas. El seguimiento continuo de los ensayos permitirá determinar la velocidad de biodegradación y la tasa de biodegradación de los diferentes materiales analizados., [EN] The present work is focused on waste¿s organic fraction, also referred as biowaste. This waste can be treated by using composting and/or methanization processes, obtaining a fertilizer used for agriculture or biogas for power generation, avoiding its stockage in landfills. How to collect and transport that residues from the place where they are generated to their treatment site, and which are the consequences of the packaging in the treatment processes, are two issues that must be treated. The bibliographic part of the study is centered on (i) the collection conditions of urban organic waste (household biowaste) and similar origins (organic waste from economic activities collected by the municipalities), including the use of packaging bags intended for the collection itself. Also, it will concern (ii) their biodegradability during the biological treatment process of the collected biowaste: home composting, industrial composting and methanization. The paper will introduce the regulatory context seen in France and in Europe concerning selective waste collection, analyse the French and international standards of biodegradability for flexible collection bags (oil-related or biobased) and write a state of the art of the scientific investigation about their biodegradation in the bio-treatment of aerobic (composting) and anaerobic (methanization) processes surrounding the selectively collected biowaste. The experimental part of the study will carry out biodegradability assessment tests of a selected collection of bags destined for the gathering of biowaste: BOD test (Biochemical Oxygen Demand) with oxygen and conducted at mesophilic temperature conditions (35ºC), and BMP test (Biochemical Methane Potential) without oxygen and conducted at mesophilic (35ºC) and thermophilic (55ºC) conditions. The tests will be sorted in complete and crushed samples. The continuous monitoring will help determine the biodegradation speed and rate of the different analysed materials., [FR] Le présent travail met l’accent sur la fraction organique des déchets ménagers triée à la source, c’està-dire les biodéchets collectés séparément. Cette fraction peut être traitée par voie biologique, en vue d’obtenir des amendements organiques pour l’amélioration de la fertilisation des sols (compostage ou méthanisation), et la production de biogaz pour une valorisation énergétique (méthanisation). Deux questions se posent concernant la collecte séparative des biodéchets : comment collecter et transporter ces biodéchets de leur lieu de production domestique vers le lieu de traitement? Quelles sont les conséquences des sacs d’emballage utilisés pour leur collecte sur les procédés de traitement biologique des biodéchets? La partie bibliographique de l’étude concerne (i) les conditions de collecte des biodéchets ménagers (biodéchets domestiques) et assimilés (biodéchets des activités économiques collectés par les municipalités) avec le recours à l’usage sacs d’emballage dédiés à cette collecte, et (ii) leur biodégradabilité au cours des opérations de traitement biologique des biodéchets collectés : compostage domestique, compostage industriel et méthanisation. Il s’agit également de préciser le contexte réglementaire en France et en Europe sur la collecte séparée des biodéchets, analyser les normes françaises et internationales d’évaluation de la biodégradabilité des emballages souples (pétro ou bio-sourcés) et réaliser un état de l’art de la recherche scientifique sur leur biodégradation dans les procédés de biotraitements aérobie (compostage) et anaérobie (méthanisation) des biodéchets collectés séparément. La partie expérimentale de l’étude consiste en la mise en œuvre de tests d’évaluation de la biodégradabilité sur une sélection de sacs d’emballage commerciaux, majoritairement dédiés à la collecte des biodéchets : tests DBO (Demande Biochimique en Oxygène) en présence d’oxygène et tests PBM (Potentiel Biologique de production de Méthane) en absence d’oxygène. Les deux tests sont menés en conditions mésophiles de température (35ºC). Les essais sont réalisés sur échantillons bruts et sur échantillons broyés. Le suivi en continu des essais permettra de déterminer la vitesse de biodégradation et le taux de biodégradation des différents matériaux testés.

La matière organique naturelle (MON) est omniprésente dans les eaux de surface. Bien que l’exposition à la MON via l’eau potable soit commune et ne soit pas associée à des effets directs sur la santé humaine, la MON peut avoir des impacts négatifs sur la production d’eau potable, tels que la contribution aux goûts et odeurs, le développement du biofilm dans les systèmes de distribution et la formation de sous-produits de désinfection. La résine échangeuse d’ions en mode biologique (en anglais : Biological ion exchange, BIEX) est un processus prometteur pour l’enlèvement de la MON des eaux de surface. Il s’agit d’opérer la résine échangeuse d’ions dans un réacteur à lit fixe avec une régénération peu fréquente de sorte qu’une communauté microbienne peut se développer sur la surface de résine et ainsi contribuer à l’enlèvement de la MON par biodégradation. Néanmoins, les mécanismes de l’enlèvement de la MON dans le BIEX et la faisabilité de son application dans l’usine de production d’eau potable demeurent inconnus. Ainsi, l’objectif de cette thèse est 1) de comprendre et favoriser l’application du BIEX pour l’enlèvement de la MON des eaux de surface et 2) de résumer les stratégies qui peuvent alléger la gestion de la saumure engendrée par la régénération de résines. Les résines en forme chlorure et bicarbonate ont été d’abord évaluées pour l’application du BIEX où le pilote de BIEX a été alimenté par l’eau de surface pendant 9 mois sans régénération. Les résultats ont démontré que l’échange d’ions est le mécanisme dominant pour le BIEX, i.e., la MON échange avec les ions préchargés (i.e., chlorure et bicarbonate) et les ions préretenus (i.e., sulfate). En plus, les résines colonisées ont été prélevées du pilote et testées en laboratoire où les résines colonisées ont été mises en contact avec les composés de modèles (i.e., micropolluants organiques). Les résultats ont démontré que la biodégradation contribuait à l’enlèvement de micropolluants organiques sur les résines colonisées, mais le degré de biodégradation dépend des caractères de micropolluants organiques et la communauté microbienne sur les résines. Ensuite, le BIEX a été évalué en parallèle du charbon actif biologique (CAB) en filtration secondaire dans l’usine de production d’eau potable de Sainte-Rose. Les résultats ont démontré que bien que le BIEX ait réalisé un enlèvement du carbone organique dissous (COD) plus élevé par rapport à celui du CAB, il a une perte de charge plus significative et le rétrolavage de BIEX s’avère être plus complexe par rapport à celui de CAB. Finalement, une revue de littérature a été menée afin d’identifier les stratégies sur l’opération de résine et la gestion de saumure, et ainsi d’alléger la gestion de la saumure engendrée par la régénération de résines échangeuses d’ions. En somme, cette thèse permet de comprendre les mécanismes de l’enlèvement de la MON dans le BIEX, évaluer la faisabilité de son application dans l’usine de production d’eau potable ainsi qu’identifier les stratégies qui peuvent alléger la gestion de la saumure engendrée par la régénération de résines échangeuses d’ions., Natural organic matter (NOM) is ubiquitous in surface water. Although the exposure to NOM via drinking water is common and is not associated with direct effects on human health, NOM can cause negative impacts on drinking water treatment, such as contribution to taste and odors, development of biofilms in distribution systems and formation of disinfection by-products. Biological ion exchange (BIEX) is a promising process for the removal of NOM from surface waters. It involves operating the ion exchange resin in a fixed bed reactor with infrequent regeneration so that a microbial community can develop on the resin surface and thus contribute to the removal of NOM by biodegradation. However, the mechanisms for the removal of NOM in BIEX and the feasibility of its application in the drinking water plant remain unknown. Therefore, the general objective of this thesis is 1) to understand and promote the application of BIEX for the removal of NOM from surface water and 2) to summarize the strategies that can alleviate the management of the brine generated by the regeneration of resins. Chloride and bicarbonate-form resins were first evaluated for the BIEX application where the BIEX pilot was fed with surface water for 9 months without regeneration. The results demonstrated that ion exchange is the dominant mechanism in BIEX, i.e., NOM exchanges with preloaded ions (i.e., chloride and bicarbonate) and pre-retained ions (i.e., sulfate). In addition, the colonized resins were harvested from the pilot and tested in the laboratory where the colonized resins were in contact with the model compounds (i.e., organic micropollutants). The results demonstrated that biodegradation contributes to the removal of organic micropollutants on colonized resins, but the extent of biodegradation depends on the characteristics of the organic micropollutants and the microbial community on the resins. Then, BIEX was evaluated in parallel with biological activated carbon (BAC) at the second-stage filtration of the Sainte-Rose drinking water treatment plant. The results demonstrated that although BIEX achieved higher dissolved organic carbon (DOC) removal compared to BAC, it had a more significant pressure drop and the backwash of BIEX filters was proved to be more complex compared to that of BAC. Finally, a literature review was carried out to identify strategies on resin operation and brine management, and thus alleviate the management of the brine generated by the regeneration of ion exchange resins. Overall, this thesis allows understanding the mechanisms for the removal of NOM in BIEX, evaluating the feasibility of its application in drinking water production plants as well as identifying the strategies that can alleviate the management of the brine generated by the regeneration of ion exchange resins.

International audience; Alkylphenols and alkylphenol polyethoxylates are emerging hazardous contaminants due in particular to their endocrine-disrupting properties. These compounds originate from consumer products such as paints and latex paints, adhesives, inks, formulation of pesticides, paper industry, textile and leather industry, petroleum recovery chemicals, metal working fluids, personal care products, washing agents, cleaners, and detergents. Since classical wastewater treatments have not been designed to remove alkylphenols, these compounds end up polluting ecosystems. Here we review three advanced methods to remove alkylphenols and derivatives. First, innovative polymers, such as cyclodextrin polymers and molecularly imprinted polymers, allow to remove alkylphenols from effluents by adsorption. Second, biotechnologies such as microalgae, biodeg-radation in constructed wetlands and sequential anaerobic-aerobic digestion treatments. Third, advanced oxidation processes to degrade recalcitrant alkylphenols, e.g., ozone-carbon coupling, electrochemical degradation, photocatalysis, zero-valent iron-activated persulfate coupling, and catalytic ozonation.

La matière organique dissoute (MOD) joue un rôle clé dans le fonctionnement des rivières à titre de vecteur de carbone organique et d’énergie, tout en contribuant au transport de nutriments, de métaux et de divers contaminants. Elle est principalement dégradée à travers la minéralisation photochimique et la respiration bactérienne. La vitesse à laquelle se produit cette dégradation est influencée à la fois par la composition chimique et moléculaire de la MOD et par les conditions environnementales dans lesquelles elle est transformée. Toutefois, les études évaluant simultanément ces effets intrinsèques et extrinsèques sont rares en milieu fluvial et la plupart se concentrent sur un seul des processus de dégradation. De plus, les résultats de ces expériences sont rarement transposés à une colonne d’eau entière, ce qui limite l’évaluation de la réactivité écosystémique en rivière. Durant l’été 2019, nous avons échantillonné 40 sites le long d’un transect de 207 kilomètres sur le fleuve Saint-Laurent, une grande rivière tempérée dans laquelle s’écoulent côte-à-côte deux masses d’eau contrastées en termes de propriétés chimiques et physiques. En laboratoire, nous avons évalué la bio- et la photo-réactivité de la MOD au moyen d’incubations et d'expositions sous un simulateur solaire pour ensuite transposer ces données à l’écosystème en estimant pour tous les sites échantillonnés des taux surfaciques de dégradation in situ à partir de profils lumineux et bathymétriques. Nos résultats indiquent que la dégradation in situ de la MOD est essentiellement déterminée par la dégradation biologique. Cette dernière est généralement un à deux ordres de grandeur plus importante que la dégradation photochimique. Les taux surfaciques totaux de dégradation (calculés comme la somme des taux de dégradation photochimique et biologique) vont de 36,7 à 892,1 mg C m-2 j-1. Les taux surfaciques de dégradation photochimique sont principalement influencés par la photoréactivité de la MOD. En revanche, nous avons identifié un pool relativement constant de MOD bioréactive qui semble indépendant de la concentration initiale, de la composition ou des conditions environnementales. Des taux disproportionnellement élevés de biodégradation (2,5 à 4 fois la moyenne) ont été observés pour quelques sites peu profonds et situés près d’effluents urbains ou d’îles. Ces taux sont probablement stimulés par une combinaison de concentrations élevées en nutriments et une proportion plus importante de composantes protéiniques dans la MOD. Nos travaux fournissent l’une des rares démonstration expérimentale de la dominance de la dégradation biologique dans les grandes rivières, mais révèlent que la dégradation photochimique peut être d’importance comparable dans certaines zones de faible profondeur plus fortement connectées au milieu terrestre. En somme, ces observations suggèrent l’existence de points de contrôle écosystémiques pour la réactivité de la MOD dans les grandes rivières et laissent entrevoir de nouveaux questionnements quant à leur rôle dans l’export et le transport de matière terrestre., Dissolved organic matter (DOM) is central to rivers functioning as it is a complex mixture composed of vast amounts of organic carbon and energy, also acting as a vector for nutrients, metals and various contaminants. Both the chemical and molecular composition of the DOM and the environmental conditions in which it is processed can influence its rate of removal from the water column, mainly through photochemical mineralization and bacterial respiration. Studies evaluating these intrinsic and extrinsic aspects simultaneously, particularly on both the biological and photochemical degradation are rare, particularly in large fluvial systems. During the summer of 2019, we sampled a 207 km transect of the St. Lawrence (SLR), a large temperate river in which flows two strikingly distinct water masses in terms of origin as well as chemical and physical properties. We then assessed DOM bio- and photo-reactivity at 40 sites along the river through a series of standardized incubations and exposure to simulated sunlight, and then used water irradiance and morphometric profiles to estimate in situ areal rates of processing across the river. We found that the in situ reactivity was mostly driven by biological degradation, which was typically one to two order of magnitude higher than photochemical degradation. Total daily processing (calculated as the sum of photochemical and biological degradation) across the whole water column ranged from 36.7 to 892.1 mg C m-2 d-1. In situ photochemical degradation was largely driven by DOM photoreactivity. In contrast, we found a relatively constant baseline pool of biolabile DOM that appeared to be independent from changes in concentration and environmental conditions. Disproportionately high biodegradation rates (2.5-4x the average) were found in a few shallower sites, near effluents or islands, potentially driven by a combination of local increases in nutrient concentration and compositional changes in the proportion of protein-like DOM. We provide rare experimental evidence for the often-assumed dominance of biodegradation over photodegradation in large rivers, but also emphasize that photodegradation can locally be just as important in terrestrially connected areas of low depth. In turn, these observations hint at the presence of ecosystem control points in large and heterogenous rivers with contrasting sources and composition of DOM, opening new research perspectives into the role of large rivers in the export and retention of terrestrial matter.

National audience; Les fleuves et cours d’eau représentent la principale voie de transport du plastique vers les océans : notamment, à travers les rejets d’eaux usées. Même si des études récentes montrent des effets toxiques des microplastiques sur des espèces marines, leurs mécanismes de toxicité et de transfert dans les chaînes alimentaires restent encore à élucider. Ceci est encore plus vrai pour les nanoplastiques pour lesquels les études sont rares. Afin de comprendre les effets des micro- et nanoplastiques sur les organismes aquatiques, il apparaît nécessaire de réaliser des études plus réalistes d’un point de vue environnemental. C’est pourquoi ce projet vise à étudier : 1. les caractéristiques physico-chimiques des micro- et nanoplastiques, leur toxicité et celle des contaminants associés ; 2. leurs conditions de dispersion dans l’eau selon le gradient de salinité ; 3. leurs effets chez des organismes aquatiques appartenant aux différents maillons de la chaîne trophique en caractérisant précisément l’exposome.

As a result of the heterogeneous spatial distribution of microorganisms and substrates in soil and restricted accessibility, biodegradation occurs mainly in hot-spots, such as in the detritusphere induced by decomposing plant residues. Knowing the characteristics of the volume of soil involved in decomposition of a given organic substrate would help understand and predict biodegradation, while this information is not yet known for given soil characteristics. Our objectives were: (i) to identify the volume of soil involved in the biodegradation of plant residues and (ii) to determine to what extent this volume is affected by soil moisture under diffusive conditions, by monitoring the mineralisation and spatio-temporal evolution of residues-C and microorganisms in soil at the scale of the microbial habitat. We incubated repacked soil cores, with a central layer of 13C labelled maize residues at three different matric potentials. We monitored the 13C and total C mineralisation over 601 days of incubation, we separated soil slices with increasing distances from the residues at 3, 7, 15 and 45 days and analysed therein the 13C from the residue, the microbial community structure and its activity by processing PLFA and 13C-PLFA but also prepared thin sections for fluorescence and nanoSIMS observations. Mineralisation and priming effect increased with soil moisture, but beyond 70 days, they both become higher than expected in dry conditions. A few mm thick detritusphere was established as fast as the soil humidity was important, with an increasing gradient of 13C, total, 13C PLFA and observed colonies towards the residues layer. Most 13C from the residues was located in the first two millimetres of the detritusphere and little impacted by matric potential. The degrading microbial communities were different from the total communities but similar in wet and dry conditions. Both bacteria and fungi were involved in biodegradation after 7 days of incubation. The use of analysis methods of points repartition between them and according to macropores allowed us to obtain little widespread micro-scale data in soil sciences on the distribution of soil microorganisms. The aggregation of microorganisms seems little affected by the water content and the proximity of the residue. On the other hand, distribution gradients of microorganisms around the macropores were stronger in dry than wet conditions and in contact with the residue. The NanoSIMS observations could not give very reliable results but were consistent with a rapid assimilation of the resources available after a few days of incubation. It seems more generally that in the case of dry soil, part of the processes are slower (establishment of the detritusphere, development of fungi, biodegradation, priming effect, distribution of microorganisms around the pores, etc.), however, their intensity is not lessened.; En raison de la distribution spatiale hétérogène des micro-organismes et des substrats dans le sol et de l'accessibilité restreinte, la biodégradation se produit principalement dans des hotspots, comme dans la détritusphère induite par la décomposition des résidus végétaux. Connaître les caractéristiques du volume de sol impliqué dans la décomposition d'un substrat organique donné aiderait à comprendre et à prédire leur biodégradation, alors que cette information n'est pas encore connue dans le cas de sols secs. Nos objectifs étaient: (i) d'identifier le volume de sol impliqué dans la biodégradation de résidus végétaux et (ii) de déterminer dans quelle mesure ce volume est affecté par l'humidité du sol en conditions diffusives, en effectuant un suivi de la minéralisation et de l'évolution spatio-temporelle du C des résidus et des microorganismes dans le sol à l'échelle de l'habitat microbien. Nous avons incubé des cosmes de sol remaniés comprenant une couche centrale de résidus de maïs marqués 13C à trois potentiels matriciels contrastés. Nous avons effectué un suivi la minéralisation du 13C et du C total sur 601 jours d'incubation, avons séparé les tranches de sol à des distances croissantes des résidus à 3, 7, 15 et 45 jours et y avons analysé le 13C du résidu, la structure de la communauté microbienne et son activité par analyses des PLFA et 13C-PLFA mais aussi préparé de lames minces pour des observations en fluorescence et nanoSIMS. La minéralisation et le priming effect augmentent avec l'humidité du sol, mais au-delà de 70 jours, ils deviennent tous les deux plus importants que ce qui était attendu en conditions sèches. Une détritusphère de quelques mm d'épaisseur s’établit d’autant plus rapidement que l’humidité du sol augmente, avec un gradient croissant de 13C, de PLFA, de 13C-PLFA vers la couche de résidus. La plupart du 13C des résidus était situé dans les deux premiers millimètres de la détritusphère et la quantité de C transféré dépendait peu du potentiel matriciel. Les communautés microbienne dégradantes étaient différentes des communautés totales mais similaires en conditions humides et sèches. Bactéries et champignons étaient impliqués dans la biodégradation après 7 jours d’incubation. L’utilisation de méthodes d’analyses de répartition de points entre eux et par rapport aux macropores nous a permis d’obtenir des données peu répandues à micro-échelle sur la répartition des microorganismes du sol. L’agrégation des microorganismes semblent peu affectée par la teneur en eau et la proximité du résidu. En revanche, les gradients de répartition des microorganismes autour des macropores étaient plus forts en conditions sèches qu’humides et au contact du résidu. Les observations NanoSIMS n’ont pas pu donner de résultats très fiables mais étaient cohérents avec une assimilation rapide des ressources disponibles après quelques jours d'incubation. Il semble plus généralement que dans le cas du sol sec une partie des processus soient plus lents (apparition de la détritusphère, développement de champignons, biodégradation, priming effect, répartition des microorganismes autour des pores, etc.) mais leur intensité n’en est pas pour autant amoindrie.

Nowadays, plastic waste has invaded all of the world's marine ecosystems, sparing no area. The global demand for plastic continues to grow year after year, despite its dramatic impact on the environment when plastic is left in nature. It is estimated that each year between 4.8 and 12.7 million tonnes of plastics end up in the oceans. This PhD aims and works fall within the framework of this environmental emergency, by making possible to better identify the bacterial biofilms attached to different plastics (the so called "plastisphere) and to better characterize the biodegradation process of certain polymers in the marine environment. The first stage, was to analyse the microbial diversity of samples taken during two expeditions (the Tara-Mediterranean expedition and Tara-Pacific) in order to characterize the biogeography of bacterial biofilms specific to plastics. The comparison between samples from the Pacific and the Mediterranean see allow to highlight an ecological niche on the surface of plastics distinct from the surrounding water. Niche which is clearly influenced by geography, explained mainly by temperature. The taxonomic study revealed a "core microbiome" dominated by a genus affiliated to the cyanobacteria and families (Rhodobacteraceae and flavobacteraceae) known to be colonizers of plastic in the marine environment. Then, the bacterial colonization on different polymers was studied in aquarium using uninterrupted circulation of seawater collected continuously from the Banyuls Bay. The biodegradation process was studied using an artificial environment without any other carbon source than the polymer in order to mimic the marine environment, and by following several experimental parameters (Bacterial production, respiration, loss of mass). In our study we observed during the growth phase of the biofilm no specific microbial communities related to the nature of the polymers. The biodegradation process has been demonstrated on certain polymers such as PHBV, Bioplast, Mater-Bi and cellulose, in particular due to the bacterial activity maintained throughout the incubation. Next, a strain Alteromonas sp., isolated from the mature biofilm of the PHBV allow us to explore its biodegradation capabilities. The analysis of the genome of Alteromonas sp. revealed the presence of 4 depolymerases, with 3 external and 1 internal, explaining its ability to degrade PHBV. The study of the genome also revealed two pathways for the PHA synthesis, one allowing the synthesis of PHASCL and the other of PHAMCL. Finally, the study of the biodegradation of PHBV by a natural consortium was done using isotopic labelling of the polymer. This experiment, coupled with metagenomic analysis, allowed the study of functional communities that can assimilate the carbon of the polymer. Thus, this PhD work enhanced the identification of the bacterial communities inhabiting the biofilms developed on the surface of polymers (biodegradable and non-degradable), and also to refine the characterization of the biodegradation process in the marine environment owing the use of various parameters such as the bacterial production, respiration, weight loss, monitoring of labeled carbon and microscopy. These studies are essential for a better understanding of the biodegradation process of plastics at sea and thus to propose adaptations to the standards methods governing the marine environment and currently not very representative.; De nos jours, les déchets plastiques ont envahi l’ensemble des écosystèmes marins du monde en n’épargnant aucune zone. La demande mondiale de plastique ne cesse de croitre d’année en année, malgré l’impact dramatique qu’il provoque sur l’environnement lorsqu’il est laissé dans la nature. On estime que chaque année entre 4.8 et 12.7 millions de tonnes de plastiques finissent dans les océans. Les travaux de cette thèse s’inscrivent dans le cadre de cette urgence environnementale, en permettant de mieux identifier les biofilms bactériens attachés aux différents plastiques (« plastisphère) et de mieux caractériser le phénomène de biodégradation de certains polymères en milieu marin. Dans un premier temps, l’analyse d’échantillons prélevés pendant deux expéditions (l’expédition Tara-Méditerranée et Tara-Pacifique) ont permis de caractériser la biogéographie des biofilms bactériens spécifiques des plastiques. Cette comparaison a permis de mettre en évidence une niche écologique à la surface des plastiques distincte de l’eau environnante, nettement influencé par la géographie, expliqué principalement par la température. L’étude taxonomique a permis de mettre en évidence un « core microbiome », dominé par un genre de cyanobactérie (Rivularia sp.) et des familles connues (Rhodobacteraceae et Flavobacteraceae) comme étant colonisateurs de plastique en milieu marin. Dans un second temps, la colonisation bactérienne sur différents polymères a été étudiée grâce à des aquariums en circuit ouvert sur la baie de Banyuls. Le processus de biodégradation a été étudié en milieu artificiel sans source de carbone que le polymère, imitant l’environnement marin et en suivant plusieurs paramètres expérimentaux. Dans notre étude aucune spécificité des communautés microbiennes liées à la nature des polymères a été observée pendant la phase de croissance du biofilm. Le processus de biodégradation à pu être mis en évidence sur certains polymères tels que le PHBV, Bioplast, Mater-Bi et la cellulose grâce notamment à une activité bactérienne maintenue tout au long de l’incubation. Dans un troisième temps, une souche provenant du biofilm mature du PHBV a pu être isolée pour étudier spécifiquement son processus de biodégradation. L’analyse du génome d’Alteromonas sp., a révélé la présence de 4 dépolymérases dont 3 externes et 1 interne, expliquant sa capacité à dégrader le PHBV. L’étude du génome a aussi permis de mettre en évidence deux voies de synthèse des PHA l’une permettant la synthèse de PHASCL et l’autre de PHAMCL. Enfin, l’étude de la biodégradation du PHBV par un consortium naturel a été approfondi grâce à un marquage isotopique du polymère. Cette nouvelle expérimentation couplée à une analyse métagénomique a permis d’étudier des communautés fonctionnelles pouvant assimiler le carbone du polymère. Les travaux menés durant cette thèse permettent de mieux identifier les biofilms bactériens se développant à la surface de polymères biodégradables et non dégradables, et également d'affiner la caractérisation du processus de biodégradation en milieu marin grâce à l'utilisation de différents paramètres tels que la production bactérienne, la respiration, la perte de poids, le suivi de l’assimilation du carbone marqué ou l’imagerie en microscopie. Ces études sont primordiales pour mieux comprendre le processus de biodégradation des plastiques en mer et ainsi proposer des adaptations aux normes de standardisations régissant l’environnement marin et actuellement peu représentative.

Soil and groundwater contaminated with Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) are an environmental and human health concern. Brownfield of former industrial sites, often gasworks and coke factories, are the main polluted areas. Nowadays, they are close to or are part of urban areas and are persistent sources of pollution that have to be remediated.Several soil remediation technologies exist but focus mainly in the pure PAHs pollution, while the remediation of areas contaminated at low concentration (at the limit of the residual saturation and the pollution plume) are often too expensive and not effective enough to be successfully achieved. Biodegradation of PAHs in soil is often limited by its low bioavailability due to a strong sorption on the solid matrix.The project AMI BIOXYVAL aims to elaborate combinations of remediation technologies of the persistent organic pollutants using a former coking facility in the northeast of France as a workshop site.This PhD is part of this project, and had the objective to enhance the efficiency of PAHs biological treatment by elaborating a combination of treatments based on biosurfactant washing, to increase the solubility and the bioavailability of the PAH, and stimulated biodegradation.Sampling and isolation of the bacteria from the workshop site led to the selection of a bacterial consortium able to produce biosurfactant. Selection of the nutrients, optimization of the C/N/P ratio and physical parameters allowed increasing the biosurfactant production at lab scale. After a scale-up process to five litres bioreactors, purification of the biosurfactant was achieved and the species of the bacterial consortium identified.Using the consortium and the optimised production medium, contaminated sand and water batchs assays of PAH desorption and biodegradation were made with a monitoring of the biosurfactant production and bacterial community evolution. Production of biosurfactant in presence of PAH was successfully performed, and the presence of biosurfactant in the batchs resulted in an increase of the PAH solubility and its biodegradation.Dynamic sand and sand + clay columns were performed to compare the capacity of the produced biosurfactant to desorb PAHs with commercial biobased and chemical surfactants. The biosurfactant showed better ability to desorb PAH than Tween 80® and a rhamnolipids mix and close desorption rates than the SDS ones but without reaching it due to smaller injected quantities.Biosurfactant production from a bacterial consortium coming from a contaminated site for the implementation of a biosurfactant washing process combined with biodegradation seems to be a promising way for the future, due to the strong capacity of the biosurfactant to desorb and solubilise PAH and to the capacity of the biosurfactant-producing bacteria to survive to the pollution and to degrade the solubilised molecules; Les sols et les eaux souterraines contaminés par des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont une source de préoccupation pour l'environnement et la santé humaine. Les friches d'anciens sites industriels, souvent des usines à gaz et des cokeries, sont les principales zones impactées. Elles sont aujourd'hui proches des zones urbaines ou en font partie et constituent des sources de pollution persistantes qui doivent être dépolluées.Plusieurs techniques de dépollution des sols existent mais elles se concentrent principalement sur la pollution par des HAP purs, tandis que la dépollution des zones faiblement contaminées (à la limite de la saturation résiduelle et le panache de pollution) est souvent trop coûteuse et pas assez efficace pour être réalisée avec succès. La biodégradation des HAP dans le sol est souvent limitée par leur faible biodisponibilité due à une forte sorption sur la matrice solide.Le projet AMI BIOXYVAL vise à élaborer des combinaisons de techniques de dépollution des contaminants organiques persistants en utilisant comme site atelier une ancienne cokerie du nord-est de la France.Cette thèse fait partie de ce projet, et avait pour objectif d'améliorer l'efficacité des procédés de dépollution biologique des HAP en élaborant une combinaison de traitements basés sur le lavage par biosurfactants, afin d'augmenter la solubilité et la biodisponibilité des HAP, et la biodégradation dynamisée.Le prélèvement et l'isolement des bactéries du site atelier ont conduit à la sélection d'un consortium bactérien capable de produire des biosurfactants. La sélection des nutriments, l'optimisation du rapport C/N/P et des paramètres physiques ont permis d'augmenter la production du biosurfactant à l'échelle du laboratoire. Après une montée en l'échelle, dans des bioréacteurs de cinq litres, la purification du biosurfactant a été réalisée et les espèces du consortium bactérien ont été identifiées.En utilisant le consortium et le milieu de production optimisé, des essais de désorption et de biodégradation des HAP ont été effectués dans des réacteurs contenant du sable et de l'eau contaminés, avec un suivi de la production du biosurfactant et de l'évolution de la communauté bactérienne. La production de biosurfactant en présence de HAP a été réalisée avec succès, et la présence de biosurfactant dans les réacteurs a entraîné une augmentation de la solubilité des HAP et de leur biodégradation.Des colonnes dynamiques de sable et de sable + argile ont été réalisées pour comparer la capacité du biosurfactant produit à désorber les HAP avec des surfactants commerciaux d'origines biologique et chimique. Le biosurfactant a montré une meilleure capacité à désorber les HAP que le Tween 80® et qu’un mélange de rhamnolipides ainsi que des taux de désorption proches de ceux du SDS, mais sans les atteindre en raison de quantités injectées plus faibles.La production de biosurfactants par un consortium de bactéries provenant d'un site contaminé pour la mise en œuvre d'un processus de lavage par biosurfactants combiné à un procédé de biodégradation semble être une voie prometteuse pour l'avenir, en raison de la forte capacité du biosurfactant à désorber et à solubiliser les HAP et de la capacité des bactéries productrices de biosurfactants à survivre à la pollution et à dégrader les molécules solubilisées

The present PhD thesis was devoted to the alteration processes affecting organic substances in an archaeological context, and aimed at providing analytical and experimental keys to investigate the nature of the alteration processes, to identify new molecular tools indicators of archaeological alteration processes and to interpret the impact of these processes on the molecular signatures of these organic materials. Following the development of a laboratory ageing experimental protocol able to reproduce “natural” alteration of archaeological organic substances, we could establish that cross reactions between ingredients (esters of fatty acids, terpenoids) result in the formation oligo/polymeric material worth to be investigated by means of chemical degradation reactions. Additionally, investigation of archaeological organic substances was carried out. Thus, dipterocarpaceae resins from two Asian shipwrecks from the XIInd Century and birch bark tar used to fix Neolithic ceramics have been identified. New triterpenoid biomarkers resulting from the sedimentary anaerobic degradation of parent triterpenoids (resins) and markers indicative of intense thermal treatment (tar) have been characterized., Cette thèse a été consacrée à la problématique de l’altération de substances organiques en contexte archéologique, avec pour objectifs de donner des clés analytiques et expérimentales pour étudier les processus mis en jeu, d’identifier de nouveaux outils moléculaires indicateurs des processus subis par les matériaux organiques archéologiques et d’interpréter l’impact de ces processus sur les signatures moléculaires de ces matériaux. Après la mise au point d’un protocole expérimental de vieillissement en laboratoire reproduisant les processus « naturels » de vieillissement de substances organiques archéologiques, nous avons déterminé que les réactions croisées entre ingrédients (esters d’acides gras, terpènes) conduit à la formation de composés oligo-/polymériques intéressants à étudier à l’aide de réactions de dégradation chimique. L’étude moléculaire de matériaux organiques archéologiques a aussi été abordée. Ainsi, de la résine de diptérocarpacées provenant de deux épaves asiatiques du XIIème siècle et du brai de bouleau utilisé pour réparer des céramiques néolithiques ont été identifiés. De nouveaux biomarqueurs triterpéniques d’altération issus de la dégradation anaérobie en milieu sédimentaire de triterpènes précurseurs (résine), et des biomarqueurs de traitement thermique intense (brai) ont été caractérisés.

The present PhD thesis was devoted to the alteration processes affecting organic substances in an archaeological context, and aimed at providing analytical and experimental keys to investigate the nature of the alteration processes, to identify new molecular tools indicators of archaeological alteration processes and to interpret the impact of these processes on the molecular signatures of these organic materials. Following the development of a laboratory ageing experimental protocol able to reproduce “natural” alteration of archaeological organic substances, we could establish that cross reactions between ingredients (esters of fatty acids, terpenoids) result in the formation oligo/polymeric material worth to be investigated by means of chemical degradation reactions. Additionally, investigation of archaeological organic substances was carried out. Thus, dipterocarpaceae resins from two Asian shipwrecks from the XIInd Century and birch bark tar used to fix Neolithic ceramics have been identified. New triterpenoid biomarkers resulting from the sedimentary anaerobic degradation of parent triterpenoids (resins) and markers indicative of intense thermal treatment (tar) have been characterized.; Cette thèse a été consacrée à la problématique de l’altération de substances organiques en contexte archéologique, avec pour objectifs de donner des clés analytiques et expérimentales pour étudier les processus mis en jeu, d’identifier de nouveaux outils moléculaires indicateurs des processus subis par les matériaux organiques archéologiques et d’interpréter l’impact de ces processus sur les signatures moléculaires de ces matériaux. Après la mise au point d’un protocole expérimental de vieillissement en laboratoire reproduisant les processus « naturels » de vieillissement de substances organiques archéologiques, nous avons déterminé que les réactions croisées entre ingrédients (esters d’acides gras, terpènes) conduit à la formation de composés oligo-/polymériques intéressants à étudier à l’aide de réactions de dégradation chimique. L’étude moléculaire de matériaux organiques archéologiques a aussi été abordée. Ainsi, de la résine de diptérocarpacées provenant de deux épaves asiatiques du XIIème siècle et du brai de bouleau utilisé pour réparer des céramiques néolithiques ont été identifiés. De nouveaux biomarqueurs triterpéniques d’altération issus de la dégradation anaérobie en milieu sédimentaire de triterpènes précurseurs (résine), et des biomarqueurs de traitement thermique intense (brai) ont été caractérisés.

National audience; Les résidus médicamenteux sont peu éliminés par les stations de traitement des eaux usées (STEU) et se retrouvent dans les écosystèmes aquatiques provoquant une contamination chronique persistante des eaux de surface et des sédiments. Parmi ces résidus, les antibiotiques peuvent également s'accumuler dans le biote et ont été détectés à tous les niveaux du réseau trophique (Aubertheau et al. 2017). Dans l'environnement, la présence d'antibiotiques est en particulier susceptible d'altérer les fonctions et la structure des communautés microbiennes et plus spécifiquement d'exercer une pression de sélection sur les bactéries, avec un risque avéré de développement d'antibiorésistances. Dans ce contexte, nous appliquons une approche multi-compartiments (eau de surface, périphyton, sédiment) et multi-sites incluant des écosystèmes lotique (rivière Arve) ou lacustre (lac Léman) afin de comparer la réponse des communautés microbiennes naturelles issues de sites présentant des expositions contrastées aux résidus de médicaments en provenance de STEU. Pour chaque site étudié, nous avons évalué le potentiel fonctionnel des communautés microbiennes du périphyton et des sédiments (photosynthèse, activités hétérotrophes extra-cellulaires) ainsi que leur tolérance à 2 antibiotiques (ciprofloxacine, sulfaméthazine) suivant une approche PICT et leur capacité à biodégrader les sulfonamides. Ces analyses biologiques seront complétées par l'étude du résistome et de la structure des communautés puis mises en relation avec les concentrations des résidus médicamenteux dans le périphyton, les sédiments et les eaux de surface. Les premiers résultats ont notamment mis en évidence dans le lac Léman une plus forte tolérance microbienne à la ciprofloxacine au site proche du rejet de STEU qu'au site plus protégé. Ces premiers résultats seront complétés et contribueront à une meilleure connaissance de la répartition des antibiotiques et des antibiorésistances dans les différents compartiments aquatiques ainsi qu'à une meilleure compréhension des liens entre structure du résistome et fonctions associées à ces résistances (tolérance ou biodégradation) chez les communautés microbiennes.

Polymer-modified mortars are widely used as protection and/or repair materials. Indeed, the addition of polymer allows modifying the properties of materials especially by promoting their adhesion, while reducing their permeability. However, studies rarely take into account the actual conditions of application on worksite. Those studies are generally realised on massive materials whereas, in fact, polymer-modified mortars are applied into thin layers. In addition, on site, the requirements regarding materials curing are not always applied, and water transfers car occur. Finally, studies on material durability do not consider possible interactions between polymer-modified mortars and microorganisms, which lead to moderate yet aesthetically detrimental degradations.Accordingly, the aim of this thesis is to study the behaviour of polymer-modified mortars applied into thin layers when they are exposed to worksite conditions.To do so, studies were realised in order to understand better the properties of polymer-modified mortars at early age. Firstly, it was showed that polymers have a delaying effect on cement hydration. This effect was partially linked to the adsorption of polymer on cement grains, but mostly due to the complexation of calcium ions following polymer hydrolysis. Then, polymer-modified mortars were exposed to an air flow during hardening, in order to simulate their air drying when curing conditions are not respected. It was noted that polymers do not allow slowing down water evaporation. Besides, mortars with a thickness of less than 20 mm do not retain enough water to ensure cement hydration after 24 hours of drying. Further studies were realised on hardened polymer-modified mortars in order to evaluate their resistance to biocolonisation in the case of their use as a protection material for façades and sewer systems. In the first case, results showed an influence of curing on the bioalteration of mortars, which needs to be verified in a new test campaign. Besides, the colonisation of mortars was limited by the high surface pH of the samples, even after three months. This study allowed recommending the necessity of an abiotic pre-treatment in order to reduce the surface pH to allow the growing of microorganisms. In the second case, results showed that polymer-modified mortars behaved the same way as neat Portland mortars. Indeed, after four months of conservation in the biodeterioration chamber, all mortars showed deterioration depths of 0.5 to 1 mm. Thus, the presence of polymers does not limit biodeterioration.; Les matériaux composites mortier-polymère sont largement utilisés dans l'industrie pour des applications de protection et/ou de réparation de surfaces en béton. En effet, l'ajout de polymère dans les formulations de mortier permet de modifier les propriétés de ces matériaux, en particulier en favorisant leur adhésion tout en réduisant leur perméabilité. Cependant, les études menées sur ces matériaux ne prennent pas en compte les conditions d'application rencontrées sur chantier. En effet, elles sont généralement réalisées sur des pièces massives, alors qu'en réalité ces matériaux sont appliqués en couche mince. En outre, sur chantier, les exigences qui concernent la cure des matériaux ne sont pas toujours appliquées, et des transferts d'eau par évaporation peuvent avoir lieu. Enfin, les études de durabilité ne tiennent pas compte des interactions possibles entre les matériaux et les micro-organismes, ce qui conduit à des dégradations qui restent bien souvent très modérées mais préjudiciables sur le plan esthétique. L'objectif de cette thèse est donc d'étudier le comportement de composites mortier-polymère appliqués en couches minces, lorsqu'ils sont dans un environnement proche de ceux rencontrés sur chantier. Pour cela, des études ont tout d'abord été réalisées afin de mieux comprendre les propriétés des composites mortier-polymère au jeune âge. Un effet retardateur de prise a été mis en évidence en ajoutant des polymères dans la formulation de pâtes de ciment. Il a été attribué partiellement à l'adsorption des particules de polymère à la surface des grains de ciment, mais surtout à la complexation des ions calcium de la solution interstitielle par les polymères qui sont alors hydrolysés. Ensuite, les composites mortier-polymère ont été exposés à un flux d'air pendant leur durcissement, afin de reproduire leur séchage à l'air libre quand les conditions de cure ne sont pas respectées. Les essais ont montré que la présence de polymère ne permet pas de limiter les pertes d'eau par évaporation. De plus, il a été mis en évidence l'influence de l'épaisseur des mortiers. En effet, pour une épaisseur de moins de 20 mm, il n'y a plus assez d'eau après 24 heures de séchage pour pouvoir assurer l'hydratation du ciment.Dans une seconde partie, des études ont été menées sur les mortiers modifiés durcis afin d'évaluer leur résistance à la biocolonisation dans le cadre de leur utilisation pour la protection d'une façade de bâtiment d'une part, et d'une canalisation d'un réseau d'assainissement d'autre part. Dans le premier cas, les résultats montrent un effet du mode de cure, qui demande à être approfondis à travers une nouvelle campagne d'essais. De plus, la colonisation des mortiers a été fortement limitée par leur pH de surface qui était trop élevé même après trois mois. Ces essais permettent donc de préconiser l'application d'un prétraitement abiotique au préalable afin d'abaisser suffisamment le pH de surface des matériaux pour permettre le développement des micro-organismes. Dans le second cas, les résultats ont montré que les composites mortier-polymère ont un comportement similaire à des mortiers non modifiés formulés à base de CEM I. En effet, au bout de quatre mois d'essai, tous les mortiers présentent des profondeurs de détérioration de 0,5 à 1 mm. Ainsi donc, la présence de polymère ne permet pas de limiter la biodétérioration.

National audience; Les résidus médicamenteux sont peu éliminés par les stations de traitement des eaux usées (STEU) et se retrouvent dans les écosystèmes aquatiques provoquant une contamination chronique persistante des eaux de surface et des sédiments. Parmi ces résidus, les antibiotiques peuvent également s'accumuler dans le biote et ont été détectés à tous les niveaux du réseau trophique (Aubertheau et al. 2017). Dans l'environnement, la présence d'antibiotiques est en particulier susceptible d'altérer les fonctions et la structure des communautés microbiennes et plus spécifiquement d'exercer une pression de sélection sur les bactéries, avec un risque avéré de développement d'antibiorésistances. Dans ce contexte, nous appliquons une approche multi-compartiments (eau de surface, périphyton, sédiment) et multi-sites incluant des écosystèmes lotique (rivière Arve) ou lacustre (lac Léman) afin de comparer la réponse des communautés microbiennes naturelles issues de sites présentant des expositions contrastées aux résidus de médicaments en provenance de STEU. Pour chaque site étudié, nous avons évalué le potentiel fonctionnel des communautés microbiennes du périphyton et des sédiments (photosynthèse, activités hétérotrophes extra-cellulaires) ainsi que leur tolérance à 2 antibiotiques (ciprofloxacine, sulfaméthazine) suivant une approche PICT et leur capacité à biodégrader les sulfonamides. Ces analyses biologiques seront complétées par l'étude du résistome et de la structure des communautés puis mises en relation avec les concentrations des résidus médicamenteux dans le périphyton, les sédiments et les eaux de surface. Les premiers résultats ont notamment mis en évidence dans le lac Léman une plus forte tolérance microbienne à la ciprofloxacine au site proche du rejet de STEU qu'au site plus protégé. Ces premiers résultats seront complétés et contribueront à une meilleure connaissance de la répartition des antibiotiques et des antibiorésistances dans les différents compartiments aquatiques ainsi qu'à une meilleure compréhension des liens entre structure du résistome et fonctions associées à ces résistances (tolérance ou biodégradation) chez les communautés microbiennes.

Polymer-modified mortars are widely used as protection and/or repair materials. Indeed, the addition of polymer allows modifying the properties of materials especially by promoting their adhesion, while reducing their permeability. However, studies rarely take into account the actual conditions of application on worksite. Those studies are generally realised on massive materials whereas, in fact, polymer-modified mortars are applied into thin layers. In addition, on site, the requirements regarding materials curing are not always applied, and water transfers car occur. Finally, studies on material durability do not consider possible interactions between polymer-modified mortars and microorganisms, which lead to moderate yet aesthetically detrimental degradations.Accordingly, the aim of this thesis is to study the behaviour of polymer-modified mortars applied into thin layers when they are exposed to worksite conditions.To do so, studies were realised in order to understand better the properties of polymer-modified mortars at early age. Firstly, it was showed that polymers have a delaying effect on cement hydration. This effect was partially linked to the adsorption of polymer on cement grains, but mostly due to the complexation of calcium ions following polymer hydrolysis. Then, polymer-modified mortars were exposed to an air flow during hardening, in order to simulate their air drying when curing conditions are not respected. It was noted that polymers do not allow slowing down water evaporation. Besides, mortars with a thickness of less than 20 mm do not retain enough water to ensure cement hydration after 24 hours of drying. Further studies were realised on hardened polymer-modified mortars in order to evaluate their resistance to biocolonisation in the case of their use as a protection material for façades and sewer systems. In the first case, results showed an influence of curing on the bioalteration of mortars, which needs to be verified in a new test campaign. Besides, the colonisation of mortars was limited by the high surface pH of the samples, even after three months. This study allowed recommending the necessity of an abiotic pre-treatment in order to reduce the surface pH to allow the growing of microorganisms. In the second case, results showed that polymer-modified mortars behaved the same way as neat Portland mortars. Indeed, after four months of conservation in the biodeterioration chamber, all mortars showed deterioration depths of 0.5 to 1 mm. Thus, the presence of polymers does not limit biodeterioration., Les matériaux composites mortier-polymère sont largement utilisés dans l'industrie pour des applications de protection et/ou de réparation de surfaces en béton. En effet, l'ajout de polymère dans les formulations de mortier permet de modifier les propriétés de ces matériaux, en particulier en favorisant leur adhésion tout en réduisant leur perméabilité. Cependant, les études menées sur ces matériaux ne prennent pas en compte les conditions d'application rencontrées sur chantier. En effet, elles sont généralement réalisées sur des pièces massives, alors qu'en réalité ces matériaux sont appliqués en couche mince. En outre, sur chantier, les exigences qui concernent la cure des matériaux ne sont pas toujours appliquées, et des transferts d'eau par évaporation peuvent avoir lieu. Enfin, les études de durabilité ne tiennent pas compte des interactions possibles entre les matériaux et les micro-organismes, ce qui conduit à des dégradations qui restent bien souvent très modérées mais préjudiciables sur le plan esthétique. L'objectif de cette thèse est donc d'étudier le comportement de composites mortier-polymère appliqués en couches minces, lorsqu'ils sont dans un environnement proche de ceux rencontrés sur chantier. Pour cela, des études ont tout d'abord été réalisées afin de mieux comprendre les propriétés des composites mortier-polymère au jeune âge. Un effet retardateur de prise a été mis en évidence en ajoutant des polymères dans la formulation de pâtes de ciment. Il a été attribué partiellement à l'adsorption des particules de polymère à la surface des grains de ciment, mais surtout à la complexation des ions calcium de la solution interstitielle par les polymères qui sont alors hydrolysés. Ensuite, les composites mortier-polymère ont été exposés à un flux d'air pendant leur durcissement, afin de reproduire leur séchage à l'air libre quand les conditions de cure ne sont pas respectées. Les essais ont montré que la présence de polymère ne permet pas de limiter les pertes d'eau par évaporation. De plus, il a été mis en évidence l'influence de l'épaisseur des mortiers. En effet, pour une épaisseur de moins de 20 mm, il n'y a plus assez d'eau après 24 heures de séchage pour pouvoir assurer l'hydratation du ciment.Dans une seconde partie, des études ont été menées sur les mortiers modifiés durcis afin d'évaluer leur résistance à la biocolonisation dans le cadre de leur utilisation pour la protection d'une façade de bâtiment d'une part, et d'une canalisation d'un réseau d'assainissement d'autre part. Dans le premier cas, les résultats montrent un effet du mode de cure, qui demande à être approfondis à travers une nouvelle campagne d'essais. De plus, la colonisation des mortiers a été fortement limitée par leur pH de surface qui était trop élevé même après trois mois. Ces essais permettent donc de préconiser l'application d'un prétraitement abiotique au préalable afin d'abaisser suffisamment le pH de surface des matériaux pour permettre le développement des micro-organismes. Dans le second cas, les résultats ont montré que les composites mortier-polymère ont un comportement similaire à des mortiers non modifiés formulés à base de CEM I. En effet, au bout de quatre mois d'essai, tous les mortiers présentent des profondeurs de détérioration de 0,5 à 1 mm. Ainsi donc, la présence de polymère ne permet pas de limiter la biodétérioration.

XVème forum jeunes chercheurs Biodétérioration des matériaux, Marne la Vallée, FRANCE, 14-/05/2019 - 15/05/2019; L'accroissement des déchets et des sous-produits industriels a amené les chercheurs à trouver des solutions valorisantes pour répondre aux contraintes environnementales du 21ème siècle. L'industrie du ciment constitue déjà une filière de valorisation importante pour quelques-uns de ces produits tels que les cendres volantes, les laitiers de hauts fourneaux ou les fumées de silice. Ces matériaux sont actuellement largement utilisés et leurs influences sur l'amélioration de certaines propriétés du béton ont été démontrées. Cependant, les approvisionnements en ces matériaux étant limités par rapport à la quantité de clinker produite, d'autres matériaux alternatifs sont actuellement à l'étude pour des applications similaires. La poudre de verre (PdV) et les cendres des boues de station d'épuration calcinées (SSA), dont les compositions chimiques présentent une grande affinité avec les matériaux à base de ciment, peuvent ainsi être classées comme des opportunités intéressantes.

Pollution of coastal marine ecosystems by hydrocarbons, in particular polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), is a major environmental problem. The South coast of Sfax (Tunisia) is an example of a polluted ecosystem subject to both urbanization and industrialization including the outfall of untreated domestic sewage and wastewaters, fishery activities, as well as ship traffic and boat pollution. The physico-chemical characterization of the seawater taken from three harbours (pleasure, commercial and fishing) of the city of Sfax, showed a heavy contamination by organic and inorganic micropollutants. These are excellent tracers of urban and industrial pollution, and they are among the most toxic compounds due to their low biodegradation.The molecular fingerprinting technique (PCR-SSCP) showed the dominance of the Bacteria domain followed by Eucarya and Archaea within the studied marine samples. Statistical analysis using the R software, showed that no correlation was identified between the bacterial community identified by PCR-SSCP and the studied physico-chemical parameters.In another part, four marine, aerobic and hydrocarbonoclastic strains: Bacillus stratosphericus FLU5, Pseudomonas aeruginosa NAPH6, Bacillus licheniformis PYR2, isolated after enrichments on fluoranthene, naphthalene and pyrene, respectively, and in the presence of 30 g/l NaCl. Strain Staphylococcus sp. CO100 was isolated after enrichment on crude oil, in the presence of 100 g/l. Chromatographic analysis (GC-MS or GC-FID), showed the interesting biodegradative capacities of these recalcitrant compounds by the isolated bacteria.Besides, these strains showed their capacity to produce efficient surface active agents BS-FLU5, BS-NAPH6, BS-PYR2 and BS-CO100, on several substrates and in particular the residual frying oil, which is a cheap and renewable carbon source alternative, thus minimizing the high cost of producing surfactants. The MALDI-TOF/MS analysis of the purified BS-FLU5, BS-PYR2 and BS-CO100 biosurfactants revealed that they are belonging to lipopeptide family. FTIR analysis showed the glycolipid nature, more precisely the rhamnolipid type, of biosurfactant BS-NAPH6.These four biosurfactants are characterized by interesting tensioactive properties (low CMC, important surface tension reduction...). Furthermore, these surface active agents showed interest stability against a broad range of pH, temperature and salinity. The application of these biosurfactants, in oil recovery, from hydrocarbons-contaminated soil, showed that they were more effective on the hydrocarbon-remobilization than some tested synthetic surfactants. The biosurfactants BS-FLU5, BS-PYR2 and BS-CO100, were found to have notable anti-adhesif and anti-biofilm activities, being able to prevent and eliminate the biofilm formation by pathogenic microorganisms. Moreover, the four tested biosurfactants showed an interesting healing activity, on the wound site in a rat model. They increased significantly the percentage of wound closure when compared to the untreated and CICAFLORA® (a reference pharmaceutical product) treated groups, using two different concentrations (5 and 10 mg/l). Interestingly, the evaluation of the cytotoxicity of the studied biosurfactants, showed that they have no toxic effects on human HEK-239 cells at concentrations up to 1000 μg/ml for BS-FLU5 and BS-CO100 and up to 200 μg/ml for BS-NAPH6 and BS-PYR2. An attempt to produce biosurfactant produce by strain FLU5 on a pilot-scale (fermentors of 20 and 100 liter, as total volume), using a cost-effective medium, was also performed. Preliminary results showed an increase in the quantities of biosurfactantsBS-FLU5 produced on a pilot-scale compared to the lab-scale (Erlenmeyer of 1 liter).These results highlight the interest for potential use of strains FLU5, NAPH6, PYR2 and CO100, as well as their biosurfactants, in a wide variety of industrial, environmental and biotechnological applications.; La pollution des écosystèmes marins côtiers par les hydrocarbures, en particulier les HAPs, est un problème environnemental majeur. Le même constat est fait pour le littoral Sud de Sfax (Tunisie) dont la pollution presque généralisée menace sérieusement les ressources naturelles existantes dans la région. La caractérisation physico-chimique des échantillons marins prélevés à partir des trois ports (plaisance, commerce et pêche) de la ville de Sfax, prouve une contamination par des micropolluants organiques (hydrocarbures) et inorganiques (métaux) qui sont considérés comme des excellents traceurs de la pollution urbaine et industrielle et ils font partie des composés les plus toxiques étant donné leur faible biodégradation. La méthode d’empreinte moléculaire (PCR-SSCP) montre une dominance du domaine Bacteria suivie des Eucarya et des Archaea au sein des échantillons marins étudiés. Les analyses statistiques par le logiciel R ont montré l’absence de corrélation entre la communauté bactérienne identifiée par PCR-SSCP et les paramètres physico-chimiques étudiés.Dans une autre partie de travail, quatre souches bactériennes marines hydrocarbonoclastes ont été isolées et caractérisées sur les plans phénotypique et phylogénétique, après des enrichissements sur des HAPs et sur le pétrole brut: FLU5 de Bacillus stratosphericus, NAPH6 de Pseudomonas aeruginosa, PYR2 de Bacillus licheniformis isolées sur le fluoranthène, le naphtalène et le pyrène, respectivement, en présence de 30 g/l NaCl; et CO100 de Staphylococcus sp., isolée sur le pétrole brut, en présence de 100 g/l NaCl. Les analyses chromatographiques, GC-MS ou GC-FID, montrent les capacités biodégradatives intéressantes de ces composés récalcitrants par les bactéries isolées. En outre, ces quatre souches bactériennes, sont capables de produire des biosurfactants nommés BS-FLU5, BS-NAPH6, BS-PYR2 et BS-CO100, sur plusieurs sources de carbones, y compris l’huile de friture résiduelle, un substrat bon marché, minimisant ainsi le coût élevé de production de ces tensioactifs. Les analyses MALDI-TOF/MS, des biosurfactants BS-FLU5, BS-PYR2 et BS-CO100 purifiés, montrent qu’il s’agit des lipopeptides, les biosurfactants BS-NAPH6 sont de nature rhamnolipidique, sur la base des analyses FTIR. Ces quatre biosurfactants sont caractérisés par des propriétés tensiactives intéressantes : une faible CMC, une importante réduction de la tension de surface... Ils sont stables vis-à-vis d’une large gamme de pH, de température et de salinité. De plus, ces agents tensioactifs sont doués d’activité de remobilisation des hydrocarbures contenus dans des sols pollués par. Les biosurfactants BS-FLU5, BS-PYR2 et BS-CO100, présentent des activités anti-adhésives et anti-biofilms intéressantes contre des biofilms de certains microorganismes pathogènes. Par ailleurs, une propriété cicatrisante remarquable sur des plaies d’excision chez un modèle expérimental de rats de race Wistar, a été montrée par les quatre biosurfactants pour des concentrations de l’ordre de 5 et 10 mg/ml, en comparaison avec un cicatrisant de référence (CICAFLORA®). A noter que, l’évaluation de la cytotoxicité des biosurfactants étudiés, a montré qu’ils n’ont pas des effets toxiques sur des cellules rénales humaines HEK-239 à des concentrations jusqu’à 1000 µg/ml pour BS-FLU5 et BS-CO100 et jusqu’à 200 µg/ml pour BS-NAPH6 et BS-PYR2. La production des biosurfactants de la souche FLU5 à l’échelle pilote (deux fermenteurs de 20 et 100 litres, volume total), en présence d’un milieu économique, montre une augmentation des quantités des biosurfactants produits par rapport à l’échelle laboratoire (erlenmeyer, 1 litre). L’ensemble de ces résultats prometteurs, montrent que les souches marines isolées FLU5, NAPH6, PYR2 et CO100, ainsi que leurs biosurfactants demeurent d’intérêts biotechnologiques pour divers types d’applications, tels que la bioremédiation, l’agroalimentaire, la cosmétique...

Global warming leads to a drastic decrease in the coverage and thickness of the ice pack leading to longer and more intense Arctic phytoplankton blooms. The increase in primary production associated to the phytoplankton bloom could induce pronounced changes in the functioning of the Arctic ecosystem, in particular the bacterial communities (BC) implicated in the degradation of organic matter (OM). The objectives of the present thesis were to (1) describe the in situ temporal and spatial dynamics of the BC during the ice retreat and the spring phytoplankton bloom, and (2) identify experimentally the bacterial players responsible for the degradation of OM excreted by different Arctic microalgae. The results show a rapid response of the BC to the phytoplankton bloom during the ice retreat, with simultaneous maxima in chla and bacterial abundance. Modifications in the BC composition (BCC) appear prior and during the phytoplankton bloom with a decrease in the bacterial diversity. The rapid acclimation of the BC to the fresh phytoplankton OM could be due to preceding OM production by ice microalgae or by algal mats attached to the ice. Ice retreat and phytoplankton bloom development lead to a BC dominated by Oceanospirillales and Flavobacteriaceae. Field and experimental results highlight Polaribacter as a key player in the degradation of OM produced during diatom dominated phytoplankton blooms in the Arctic Ocean. Our results also suggest a modification in the phytoplankton community composition (towards picoeukaryotes) linked to global warming could have consequences on the activity and composition of the associated BC.; Le réchauffement climatique conduit à une diminution drastique de l’étendue et de l’épaisseur de la banquise entrainant un allongement et une intensification du bloom phytoplanctonique Arctique. L’augmentation de la production primaire pourrait modifier le fonctionnement de cet écosystème ainsi que les communautés bactériennes (CB) impliquées dans la dégradation de la matière organique (MO). Les objectifs de cette thèse étaient (1) de décrire la dynamique spatiale et temporelle in situ des CB lors du développement du bloom ; et (2) d’identifier expérimentalement les acteurs bactériens responsable de la dégradation de la MO excrétée par des microalgues arctiques. Les résultats montrent une forte réactivité des CB en réponse au bloom lors du retrait de la banquise, avec des maxima simultanés entre la chla et l’abondance bactérienne. Des modifications dans la composition des CB (CCB) ont lieu avant et au cours du bloom avec une diminution de la diversité. L’acclimatation rapide des CB à cette nouvelle source de MO phytoplanctonique pourrait être favorisée par l’apport préalable de MO produite par les microalgues de glace et par le tapis algal sous la banquise. Le retrait de la banquise et le développement du bloom conduisent à une CB dominée par les Oceanospirillales et les Flavobacteriaceae. Nos résultats de terrain et expérimentaux soulignent l’importance du genre Polaribacter dans la dégradation de la MO produite lors de bloom arctique dominé par les diatomées. Ils suggèrent également qu’une modification dans la composition du bloom phytoplanctonique (en faveur des picoeucaryotes) liée au réchauffement climatique pourrait avoir des conséquences sur l’activité et la CCB.

Global warming leads to a drastic decrease in the coverage and thickness of the ice pack leading to longer and more intense Arctic phytoplankton blooms. The increase in primary production associated to the phytoplankton bloom could induce pronounced changes in the functioning of the Arctic ecosystem, in particular the bacterial communities (BC) implicated in the degradation of organic matter (OM). The objectives of the present thesis were to (1) describe the in situ temporal and spatial dynamics of the BC during the ice retreat and the spring phytoplankton bloom, and (2) identify experimentally the bacterial players responsible for the degradation of OM excreted by different Arctic microalgae. The results show a rapid response of the BC to the phytoplankton bloom during the ice retreat, with simultaneous maxima in chla and bacterial abundance. Modifications in the BC composition (BCC) appear prior and during the phytoplankton bloom with a decrease in the bacterial diversity. The rapid acclimation of the BC to the fresh phytoplankton OM could be due to preceding OM production by ice microalgae or by algal mats attached to the ice. Ice retreat and phytoplankton bloom development lead to a BC dominated by Oceanospirillales and Flavobacteriaceae. Field and experimental results highlight Polaribacter as a key player in the degradation of OM produced during diatom dominated phytoplankton blooms in the Arctic Ocean. Our results also suggest a modification in the phytoplankton community composition (towards picoeukaryotes) linked to global warming could have consequences on the activity and composition of the associated BC.; Le réchauffement climatique conduit à une diminution drastique de l’étendue et de l’épaisseur de la banquise entrainant un allongement et une intensification du bloom phytoplanctonique Arctique. L’augmentation de la production primaire pourrait modifier le fonctionnement de cet écosystème ainsi que les communautés bactériennes (CB) impliquées dans la dégradation de la matière organique (MO). Les objectifs de cette thèse étaient (1) de décrire la dynamique spatiale et temporelle in situ des CB lors du développement du bloom ; et (2) d’identifier expérimentalement les acteurs bactériens responsable de la dégradation de la MO excrétée par des microalgues arctiques. Les résultats montrent une forte réactivité des CB en réponse au bloom lors du retrait de la banquise, avec des maxima simultanés entre la chla et l’abondance bactérienne. Des modifications dans la composition des CB (CCB) ont lieu avant et au cours du bloom avec une diminution de la diversité. L’acclimatation rapide des CB à cette nouvelle source de MO phytoplanctonique pourrait être favorisée par l’apport préalable de MO produite par les microalgues de glace et par le tapis algal sous la banquise. Le retrait de la banquise et le développement du bloom conduisent à une CB dominée par les Oceanospirillales et les Flavobacteriaceae. Nos résultats de terrain et expérimentaux soulignent l’importance du genre Polaribacter dans la dégradation de la MO produite lors de bloom arctique dominé par les diatomées. Ils suggèrent également qu’une modification dans la composition du bloom phytoplanctonique (en faveur des picoeucaryotes) liée au réchauffement climatique pourrait avoir des conséquences sur l’activité et la CCB.

Storage is the most commonly used waste treatment method in the world because it is a simple and economical way to dispose of solid waste. Despite a national and European desire to reduce the storage of biodegradable waste, a significant amount is still buried, leading to the implementation of specific management methods. Formerly exploited as mere filling pits, MSWL are today complex structures whose objective is to reduce the environmental impact and energetically valorize the biogas produced by the biodegradation of organic matter. In order to accelerate biodegradation processes, a waste cell can be operated in bioreactor mode by reinjecting leachates to increase the water content of the waste. The challenge of the 2000s was to size and validate leachate re-injection systems to ensure optimal distribution of water content in the waste mass. Today, the question is to monitor evolution of the biodegradation in all points of a waste mass in particular to understand the effect of this management mode. Geophysical methods in addition to being non-destructive and spatializing have been used for years on MSWLs and could be sensitive to the evolution of a waste mass biodegradation, as has been demonstrated for the biodegradation of others environments. Thus the problematic of this thesis is to evaluate the capacity of certain geophysical methods to monitor the evolution of the bio-physicochemical parameters of a waste mass during its biodegradation. A first bibliographic work identified four electrical methods among the geophysical methods available to answer this question:• Electrical resistivity• Self potential• Time domain induced polarization• Spectral induced polarizationAfter this state of the art, the thesis work was separated into three parts. The first one was devoted to the implementation of the monitoring of these four methods at the laboratory scale under controlled conditions, the second to analyze the long-term geophysical monitoring at the industrial site of SAS Les Champs Jouault and the last one to evaluate the observations at these two scales. Finally, the conclusion presents the potential of time domain induced polarization method as the most relevant to monitor the evolution of a waste mass biodegradation over time and discusses its use in an industrial setting.; Le stockage est la méthode de traitement des déchets non dangereux la plus communément utilisée dans le monde entier car elle est un moyen simple et économique pour leur élimination. Malgré une volonté nationale et européenne pour réduire le stockage de déchets biodégradables, une quantité non négligeable est encore enfouie entrainant la mise en place de modes de gestion spécifique. Autrefois exploitées comme de simples fosses de remplissage, les installations de stockage de déchets non dangereux (ISDND) sont aujourd’hui des ouvrages complexes dont l’objectif est de réduire l’impact environnemental et de valoriser énergétiquement le biogaz produit par la biodégradation de la matière organique. Afin d’accélérer les processus de biodégradation un casier de déchets peut être exploité en mode bioréacteur en réinjectant des lixiviats pour augmenter la teneur en eau des déchets. Le défi des années 2000 était de dimensionner et valider les systèmes de réinjection de lixiviat pour garantir une distribution optimale de la teneur en eau dans les massifs de déchets. Aujourd’hui, la question est de de suivre l’évolution de la biodégradation en tous points d’un massif pour notamment comprendre l’effet de ce mode de gestion. Les méthodes géophysiques en plus d’être non-destructives et spatialisantes sont utilisées depuis des années sur les ISDND et pourraient être sensibles à l’évolution de la biodégradation d’un massif de déchets, comme cela a été démontré pour la biodégradation d’autres milieux. Ainsi la problématique de cette thèse est d’évaluer la capacité de certaines méthodes géophysiques pour suivre l’évolution des paramètres bio-physico-chimiques d’un massif de déchets au cours de sa biodégradation. Un premier travail bibliographique a permis d’identifier quatre méthodes électriques parmi les méthodes géophysiques disponibles pour répondre à cette question :• La résistivité électrique• Le potentiel spontané• La polarisation provoquée• La polarisation provoquée spectraleAprès cet état de l’art, le travail de thèse a été séparé en trois parties. La première a été consacrée à la mise en place du suivi de ces quatre méthodes à l’échelle du laboratoire dans des conditions contrôlées, la seconde à analyser le suivi géophysique long terme sur le site industriel de la SAS Les Champs Jouault et la dernière a évaluée les observations à ces deux échelles. Enfin, la conclusion présente le potentiel de la méthode de mesure du potentiel provoquée comme la plus pertinente pour suivre l’évolution de la biodégradation d’un déchet non dangereux au cours du temps et aborde son utilisation dans un cadre industriel.

Industrial production of silicones generates liquid streams containing siloxanes with high salinity. In a perspective of sustainable development and to consider the growing concern about the environmental impact of industrial residues, we are looking for treatment processes to remove siloxanes in wastewater. This study aims to evaluate the performance of two processes for the treatment of effluents containing siloxanes: nanofiltration and biological oxidation, Frontal nanofiltration experiments were carried out. Firstly, experiments with synthetic solutions (mix of water and siloxanes) have shown almost total siloxane retention in all conditions investigated. Then, experiments were performed with effluents of different compositions representative of industrial ones in order to evaluate the process robustness. It was concluded that nanofiltration is efficient to reduce the total organic content of the effluent and significantly reduces siloxanes concentration. Dilution of the effluent causes a decrease in TOC reduction and siloxanes retention, but the permeate quality is improved. Increasing salinity reduces the filtrate quality. Micro and ultrafiltration of identical effluents confirmed that only NF can reach a high level of siloxane retention. Tangential nanofiltration experiences were performed in order to prepare a more complete study which is necessary to anticipate industrialization of the process. Siloxanes biodegradability was explored by Oxitop method. No biological activity induced by siloxanes was recorded in Oxitop tests with activated sludge from wastewater treatment plant, but no toxic or inhibitory effects were observed. A pilot membrane bioreactor was fed in the laboratory for 6 months with a solution containing siloxanes to try to acclimate activated sludge to siloxane. Oxitop tests performed with sludge taken from the pilot did not show acclimation of microorganisms to siloxanes.; La production industrielle des silicones génère des effluents aqueux contenant des siloxanes et polysiloxanes, chargés en sels à divers stades de la filière. Dans une perspective de développement durable et pour tenir compte des préoccupations grandissantes autour de l'impact environnemental des rejets industriels, des procédés d'épuration sont recherchés. L'objectif de cette étude est d'évaluer les performances de deux procédés, nanofiltration et oxydation biologique, pour le traitement des effluents aqueux polysiloxaniques. Des expériences de nanofiltration frontale ont été réalisées. Les essais préliminaires avec des solutions synthétiques, mélange d'eau et des siloxanes, ont montré une rétention quasi-totale des siloxanes dans tous les cas testés. Des expériences ont ensuite été menées avec des effluents représentatifs des effluents usines de différentes compositions pour évaluer la robustesse du procédé. Nous avons montré que la nanofiltration réduit efficacement la charge organique globale de l'effluent et réduit significativement la concentration en siloxane. La dilution provoque une diminution de l'abattement du COT et de la rétention des siloxanes mais la qualité du perméat est améliorée. L'augmentation de la salinité réduit la qualité du filtrat. Des essais de micro et ultrafiltration des mêmes effluents ont montré que seule la NF permet d'atteindre un niveau de rétention important des siloxanes. Des essais de nanofiltration tangentielle ont ensuite été réalisés afin de préparer une étude plus complète nécessaire en vue d'une éventuelle l'industrialisation du procédé. La biodégradabilité des siloxanes a été explorée par la méthode Oxitop. Aucune activité biologique provoquée par les siloxanes n'a été enregistrée lors de tests Oxitop réalisés avec des boues activées de stations d'épuration, mais aucun effets toxique ou inhibiteur n'ont été observés non plus. Un bioréacteur à membrane pilote a été alimenté pendant 5 mois au laboratoire avec une solution contenant des siloxanes pour tenter d'acclimater les boues activées aux siloxanes. Les tests Oxitop effectués avec des boues issues du pilote n'ont pas mis en évidence d'acclimatation des micro-organismes aux siloxanes.

Industrial production of silicones generates liquid streams containing siloxanes with high salinity. In a perspective of sustainable development and to consider the growing concern about the environmental impact of industrial residues, we are looking for treatment processes to remove siloxanes in wastewater. This study aims to evaluate the performance of two processes for the treatment of effluents containing siloxanes: nanofiltration and biological oxidation, Frontal nanofiltration experiments were carried out. Firstly, experiments with synthetic solutions (mix of water and siloxanes) have shown almost total siloxane retention in all conditions investigated. Then, experiments were performed with effluents of different compositions representative of industrial ones in order to evaluate the process robustness. It was concluded that nanofiltration is efficient to reduce the total organic content of the effluent and significantly reduces siloxanes concentration. Dilution of the effluent causes a decrease in TOC reduction and siloxanes retention, but the permeate quality is improved. Increasing salinity reduces the filtrate quality. Micro and ultrafiltration of identical effluents confirmed that only NF can reach a high level of siloxane retention. Tangential nanofiltration experiences were performed in order to prepare a more complete study which is necessary to anticipate industrialization of the process. Siloxanes biodegradability was explored by Oxitop method. No biological activity induced by siloxanes was recorded in Oxitop tests with activated sludge from wastewater treatment plant, but no toxic or inhibitory effects were observed. A pilot membrane bioreactor was fed in the laboratory for 6 months with a solution containing siloxanes to try to acclimate activated sludge to siloxane. Oxitop tests performed with sludge taken from the pilot did not show acclimation of microorganisms to siloxanes.; La production industrielle des silicones génère des effluents aqueux contenant des siloxanes et polysiloxanes, chargés en sels à divers stades de la filière. Dans une perspective de développement durable et pour tenir compte des préoccupations grandissantes autour de l'impact environnemental des rejets industriels, des procédés d'épuration sont recherchés. L'objectif de cette étude est d'évaluer les performances de deux procédés, nanofiltration et oxydation biologique, pour le traitement des effluents aqueux polysiloxaniques. Des expériences de nanofiltration frontale ont été réalisées. Les essais préliminaires avec des solutions synthétiques, mélange d'eau et des siloxanes, ont montré une rétention quasi-totale des siloxanes dans tous les cas testés. Des expériences ont ensuite été menées avec des effluents représentatifs des effluents usines de différentes compositions pour évaluer la robustesse du procédé. Nous avons montré que la nanofiltration réduit efficacement la charge organique globale de l'effluent et réduit significativement la concentration en siloxane. La dilution provoque une diminution de l'abattement du COT et de la rétention des siloxanes mais la qualité du perméat est améliorée. L'augmentation de la salinité réduit la qualité du filtrat. Des essais de micro et ultrafiltration des mêmes effluents ont montré que seule la NF permet d'atteindre un niveau de rétention important des siloxanes. Des essais de nanofiltration tangentielle ont ensuite été réalisés afin de préparer une étude plus complète nécessaire en vue d'une éventuelle l'industrialisation du procédé. La biodégradabilité des siloxanes a été explorée par la méthode Oxitop. Aucune activité biologique provoquée par les siloxanes n'a été enregistrée lors de tests Oxitop réalisés avec des boues activées de stations d'épuration, mais aucun effets toxique ou inhibiteur n'ont été observés non plus. Un bioréacteur à membrane pilote a été alimenté pendant 5 mois au laboratoire avec une solution contenant des siloxanes pour tenter d'acclimater les boues activées aux siloxanes. Les tests Oxitop effectués avec des boues issues du pilote n'ont pas mis en évidence d'acclimatation des micro-organismes aux siloxanes.

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