Pour diminuer le risque de pollution du milieu aquatique, les systèmes de traitement doivent extraire ou immobiliser tes contaminants. L'industrie papetière, l'une des plus consommatrices d'eau avec l agroalimentaire, utilise souvent un lagunage aéré assiste par des sels métalliques pour traiter ses eaux. Ces traitements sont efficaces mais température dépendants. Parmi les nombreux procédés de substitution proposés, l un d'eux est prometteur: la biofloculation par le chitosane. L'objectif principal de ce travail a été de développer et d'étudier le comportement du chitosane dans la décontamination des eaux de la filière papetière et de caractériser l impact environnemental du procédé. Les essais de biofloculation en laboratoire ont montré que le chitosane est efficace avec respectivement 45 à 80% et 71 à 94% d'abattement de DCO et de turbidité alors que le traitement conventionnel n'abat que 25 a 68% et 45 à 80% respectivement. Des essais semi-industriels ont pu être menés in situ. L'étude de l impact environnemental du procédé a été menée en utilisant Gammarus pulex (Crustacea, Amphipoda). Les études écotoxicologiques en conditions semi-contrôlées ont montré que les eaux traitées par le chitosane étaient moins toxique que cette traitées par le procédé conventionnel. L inhibition du taux de locomotion est moins élevée et de plus faible accumulation d'aluminium sont observées. Il est possible de conclure que la bio oculation par du chitosane est un procédé chimiquement efficace et environnementalement intéressant. Sa viabilité économique doit être approfondie pour intégrer les gains qu'engendreront la structuration de la filière productrice et les économies d'échelles.

Au cours du siècle précédent, de nombreuses activités anthropiques nucléaires, militaires et civiles ont introduit de quantités importantes des radioéléments artificiels dont le césium 137 dans l environnement au niveau de l atmosphère mais surtout au niveau du sol qui est un réservoir important du césium. Tout ceci a provoqué la contamination en éléments radioactifs de grandes surfaces à l échelle de la planète, aucun continent n a été épargné. Du fait de son analogie chimique avec le potassium, le césium est facilement transporté et transféré dans les écosystèmes et les propriétés physico-chimiques des sols modulent la forme et la distribution du césium dans les différents compartiments du sol. L objectif du présent travail est d estimer et de décrire à l échelle d un bassin versant de petite taille, l étendue de la variabilité de la contamination des sols par le 137Cs dans le sol et de déterminer si un ou plusieurs facteurs environnementaux (altitude, teneur en matière organique du sol, mode d occupation des sols) sont susceptibles d expliquer tout ou partie de la variabilité observée.Une des originalités de l approche retenue pour la mise en place de la stratégie d échantillonnage est d avoir défini une stratégie basée sur le fonctionnement écologique du milieu à l échelle du bassin versant (environ 300 km2). Cette stratégie s appuie sur les caractéristiques fonctionnelles du milieu dont le substratum géologique, la topographie et le type d occupation du sol. La stratégie d échantillonnage développée dans le présent travail permet de tenir compte de l hétérogénéité de la distribution spatiale du césium et de la variété écologique du bassin versant. Cette approche repose sur l identification a priori d unités fonctionnelles homogènes : 275 unités homogènes ont été ainsi déterminées.L analyse statistique des résultats de contamination a permis de mettre en évidence de très fortes hétérogénéités dans la contamination en césium des sols à 0-5 cm de profondeur sur l ensemble du bassin versant. Cette hétérogénéité spatiale peut s expliquer par l hétérogénéité spatiale du devenir du césium après les retombées, variabilité liée au fonctionnement et aux propriétés des sols. Les sommets en tant que barrière orographique, occupés par de la végétation forestière, jouent un rôle important par leur capacité d interception des poussières et d aérosols. Ainsi, le mode d occupation des sols a une importance réelle sur la distribution spatiale de la contamination et les teneurs en césium-137 les plus élevées sont à rechercher dans les sols à fort taux de matière organique. Un certain nombre de zones sensibles sont localisées dans les parties Sud et Sud-est du bassin versant.

La modélisation du passage membranaire des xénobiotiques tels que les statines est une nécessité afin d’évaluer leur biodisponibilité et leur pharmacocinétique. Elle se fait grâce à trois types de phases stationnaires remplissant une colonne chromatographique : une membrane artificielle immobilisée (MAI) pour étudier la diffusion passive, une phase stationnaire Oatp2 (Organic anion transporting polypeptide 2) et des phases stationnaires membranaires cellulaires (CMC) constituées d’extraits membranaires d’hépatocytes de rat surexprimés ou non en Oatp2 pour étudier la diffusion facilitée. Ces phases permettront d’analyser et de mieux comprendre les processus physico-chimiques impliqués dans le mécanisme de diffusion des xénobiotiques. Les résultats obtenus ont montré que les interactions gouvernant l’association des statines avec les biomembranes ou les transporteurs membranaires sont de type van der Waals, hydrogènes et électrostatiques. L’effet hydrophobe joue un rôle majeur sur cette association. Nous avons également montré que le magnésium augmente la diffusion passive des statines mais diminue par contre leur diffusion facilitée. La phase stationnaire Oatp2 modélise la diffusion des statines de manière optimale et similaire à la CMC. Cette nouvelle phase stationnaire Oatp2 plus simple à mettre au point expérimentalement, couplée à une colonne d’analyse séparative classique (type colonne C18) et à un spectre de masse (i.e., CLHP-Oatp2/CLHP-C18/SM) devrait permettre de faire des études de type « screening » pour trouver et développer des inhibiteurs nouveaux et spécifiques pour chaque membre de la sous-famille des Oatps.

Le transfert et les effets d'éléments traces métalliques (ETMs Cd Pb et Zn) dans les réseaux trophiques terrestres ont été étudiés sur 40 km pollués par l ancienne fonderie Metaleurop Nord (France). Des échantillonnages de sols, d escargots (Cepaea sp et Oxychilus draparnaudi) et de micromammifères (Apodemus sylvaticus Myodes glareolus, Crocidura russula Sorex araneus Sorex minutus) ont été menés. Les variables expliquant la distribution spatiale des ETMs des sols varient entre concentrations totales et extractibles (CaCl2) et agissent à différentes échelles spatiales. Des méthodes géostatistiques (krigeage) ont permis de cartographier les teneurs en ETMs des sols et d établir une évaluation du risque environnemental (ERE) spatialisée. La contamination des animaux augmente avec les concentrations totales en ETMs des sols, est influencée par le paysage et montre des différences inter- annuelles et inter-saisonnières. Trois patrons de relations entre bioaccumulation et concentrations internes en métallothionéines ont été identifiés chez les micromammifères. Des facteurs physiologiques et ecologiques modulent la bioaccumulation et les réponses au stress induit. Chez les escargots Cantareus aspersus et Cepaea nemoralis, il n y a pas d adaptation à la pollution métallique mise en évidence concernant la bioaocumulation mais acclimatation et adaptation semblent exister pour les caractéristiques de la coquille. Pour l ERE et la biosurveillance nos travaux soulignent la nécessité des suivis à long terme et du développement d une écotoxicologie du paysage dans le cadre d approches systémiques (analyses multicritères à travers des changements de niveaux de perception).

Les complications athéromateuses sont fréquentes chez le transplanté rénal. L’athérosclérose est une maladie inflammatoire où tous les éléments de la réponse immune peuvent intervenir. Le transplanté rénal constitue un modèle d’étude particulièrement intéressant puisqu’il cumule un risque de complications athéromateuses élevé et un état variable d’immunosuppression obtenu par l’utilisation de molécules ayant des mécanismes d’action différents sur la réponse immunitaire. Nous avons étudié le rôle de l’immunité innée et de la polarisation lymphocytaire dans la survenue de complications athéromateuses. Nous avons montré que les mutations affectant TLR4 réduisaient le risque de complications athéromateuses et que l’existence d’une lymphopénie T CD4 était un facteur de risque de complications athéromateuses. Cette lymphopénie T CD4 peut être prédite par l’estimation de la fonction thymique quantifiée par le nombre de TREC. Enfin, nous avons étudié l’impact de la réponse inflammatoire sur le risque de survenue de diabète de novo post-transplantation, un facteur de risque cardio-vasculaire important après greffe.

Bactérie opportuniste bien connue, Pseudomonas aeruginosa est un acteur majeur de l’infection broncho-pulmonaire chronique qui se développe chez les patients atteints de mucoviscidose (CF). Grâce à des mécanismes complexes, ce pathogène parvient à s’implanter dans les voies respiratoires des malades et à résister aux traitements antibiotiques, même les plus agressifs. L’analyse rétrospective d’une collection de souches du laboratoire de Bactériologie du CHU de Besançon a révélé chez la plupart des porteurs chroniques une diversification parfois extrême des profils de résistance au cours du temps. Les techniques de génotypage par l’analyse des microsatellites (Multiple-Locus Variable-number tandem-repeat Analysis), par la détection de Single Nucleotides Polymorphisms (puces Clondiag®) et par macrorestriction de l’ADN génomique (Pulsed-Field Gel Electrophoresis) ont conduit à des résultats similaires pour la comparaison des isolats séquentiels provenant d’un même patient. Aucun clone n’était partagé entre les 6 patients, traduisant l’absence de contamination croisée pendant la période étudiée (1998-2006). Le plus souvent la souche de primo-colonisation évolue pour donner naissance à des sous-populations dont les niveaux de résistance fluctuent. Si certaines d’entres elles évoluent vers la multirésistance, d’autres, au contraire, deviennent hypersensibles à certains antibiotiques. Ainsi, dans près de 30 % des cas et chez près de un patient sur deux, les souches deviennent hypersensibles aux β-lactamines. Nous avons montré que ce phénotype particulier, nommé TicHS, analysé chez 11 isolats résulte d’un déficit dans le système d’efflux actif MexAB-OprM pouvant impliquer, soit la sous-expression du gène mexB (n=2), soit la production d’une protéine MexB (n=2) ou MexA (n=1) altérée. Chez d’autres isolats (n=6), le système MexAB-OprM est a priori intact, mais non fonctionnel. Par ailleurs, dans ce travail nous avons mis en évidence, pour la première fois, que P. aeruginosa peut s’adapter in vivo à la pression exercée par les aminosides en modifiant non plus, la quantité de systèmes d’efflux produite, mais la pompe elle-même. Par exemple, la substitution F1018L dans la protéine MexY du système MexXY(OprM) entraîne une augmentation de la résistance d’un facteur 2 vis-à-vis des substrats de la pompe (aminosides, céfépime, fluoroquinolones). Toutefois, cette substitution n’explique qu’en partie les hauts niveaux de résistance (augmentation des CMI d’un facteur 16) conférés par le système MexXY(OprM) chez certaines souches ce qui suggère la présence de mécanismes additionnels susceptibles de moduler l’efficacité de cette pompe.

Les systèmes chimiosensoriels présents dans la cavité nasale constituent des mécanismes complexes permettant de détecter une large variété de stimuli. Chez les rongeurs, deux systèmes principaux coexistent: le système olfactif principal et le système olfactif accessoire. Ils permettent la détection d’informations chimiques olfactives et phéromonales nécessaires à l’adaptation d’un individu au milieu. Ils renseignent sur la présence de prédateur ou de nourriture et apportant des informations sur l’espèce, le genre et le statut reproductif de congénères. Parallèlement et en raison de leur situation anatomique, ces systèmes s’avèrent vulnérables aux nombreuses substances chimiques présentes dans l’air ambiant. L’objectif des recherches réalisés dans le cadre de cette thèse est de déterminer les effets de l’exposition (pendant et après) à des substances volatiles toxiques sur les neuroépithéliums principal et voméronasal, au niveau comportemental, histologique et immunohistochimique. D’un point de vue méthodologique, les études comportementales consistent en des tests de sensibilité réalisés en labyrinthe en Y ou en corridor. Les mesures histologiques visent à déterminer les épaisseurs ainsi que la densité nucléaire des épithéliums. Enfin, des marquages immunohistochimiques permettent d’évaluer l’évolution du nombre de neurones matures (marqués par l’OMP) et des cellules basales progénitrices (marquées par le PCNA) dans l’épithélium du système olfactif principal au cours des différentes expérimentations. Les résultats des études réalisées montrent des effets différenciés en fonction de la molécule, de la durée et de la concentration d’exposition. De plus, les résultats montrent des atteintes de l’épithélium de l’organe voméronasal, qui apparaissent de façon générale moins sévères que celles observées sur l’épithélium olfactif. L’ensemble des travaux de cette thèse apporte des informations toxicologiques sur des molécules chimiques encore peu étudiées. Les dommages observés en fonction des différents paramètres mesurés confirment l’hétérogénéité fonctionnelle des systèmes chimiosensoriels présents dans la cavité nasale. Plus largement, ces études ouvrent la voie à des axes de recherche sur les spécificités des processus cellulaires mis en jeu lors des atteintes épithéliales dans la cavité nasale et lors de processus de régénération.

Ce mémoire rapporte nos résultats concernant l’étude d’une population de neurones producteurs d’un précurseur contenant les sites de clivage pour des peptides de la famille RFamide et appelés RFRP (RFRP-1 et -3). Ces peptides identifiés récemment dans le cerveau des rongeurs ont été impliqués chez d’autres espèces de vertébrés, et notamment chez les oiseaux, dans le contrôle de l’axe gonadotrope. Les objectifs de notre travail ont concerné : l’analyse de la distribution détaillée de ces neurones dans l’hypothalamus de rat, la recherche de co-expression de RFRP avec d’autres peptides et enzymes présents dans des neurones des mêmes territoires, la genèse des neurones producteurs de RFRP pendant le développement embryonnaire de rat, la recherche de certains liens anatomiques de ces neurones avec les systèmes neuroendocrines de l’hypothalamus, et leur intégration dans des circuits impliqués dans les comportements de défense. Enfin, des résultats préliminaires ont été obtenus concernant les fonctions dans lesquelles les neurones à RFRP pourraient être impliqués chez le rat. Ne disposant pas d’outils immunologiques, toutes les études de marquage des neurones à RFRP ont été réalisées par hybridation in situ en sonde froide. La technique au 5-bromo-2’- deoxyuridine (BrdU) a été utilisée pour l’étude de la neurogenèse de cette population. Des injections de traceurs antérograde (PHA-L) et rétrograde (fluorogold) ont permis d’étudier certains circuits impliquant les neurones à RFRP. Enfin, des mesures des taux d’ARNm RFRP par RT-PCR semi-quantitative ont été réalisées chez des animaux soumis à une privation alimentaire ou à un stress aigu par confinement. Les neurones à RFRP sont distribués dans sept noyaux exclusivement hypothalamiques, et plus particulièrement la capsule du noyau ventromédian où la majorité des périkaryons sont retrouvés. Les doubles marquages ont permis de visualiser des contacts étroits avec les populations de neurones à MCH et TH, sans co-expression. En combinant la méthode au BrdU à l’hybridation in situ, nous avons montré que les neurones à RFRP sont générés en un pic unique centré sur les stades embryonnaires E13-E14. L’étude de leur développement ontogénétique a aussi montré qu’ils acquièrent leur phénotype chimique tardivement. Par les techniques de traçage rétrograde (fluorogold), nous n’avons pas confirmé les données de la littérature sur un rôle majeur des neurones à RFRP dans les fonctions neuroendocriniennes. Par des techniques de traçage antérograde (PHA-L), le noyau antérieur de l’hypothalamus et le noyau latéral du septum ont été identifiés comme des sources majeures d’innervation des neurones à RFRP. Enfin, nous avons montré des variations significatives des taux d’expression de l’ARNm RFRP suite à un stress aigu. La population de neurones à RFRP forme une ‘condensation cellulaire’ en contact étroit avec les neurones à MCH et TH. Cette population est générée en un pic étroit à E14. Cette donnée a été comparée à celles du laboratoire concernant les populations de neurones à MCH et Hcrt. Elle suggère que l’hypothalamus tubéral est formé par des vagues successives de neurogenèse de populations neuronales qui se distinguent par leur phénotype chimique (MCH, Hcrt, RFRP). Enfin, les neurones à RFRP semblent être impliqués dans des circuits liés aux comportements de stress et de défense.

Afin de les protéger des attaques des champignons et des coléoptères, les bois d'oeuvre issus de résineux sont traités par des fongicides et/ou des insecticides lors d'une ou de plusieurs étapes de leur transformation. Ces derniers sont le plus fréquemment la cyperméthrine et la deltarnéthrine (insecticides de la famille des pyréthrinoïdes de synthèse), le 3-Iodo-2-propynyl but yI carbamate (IPBC, fongicide/bactéricide appartenant à la famille des carbamates), ainsi que le propiconazole et le tébuconazole (fongicides de la classe des triazolés). Or, pour des raisons historiques, les scieries de résineux sont souvent implantées en tête de bassin, en bordure de petits cours d'eau particulièrement vulnérables. Le présent travail a pour objectif de contribuer à une meilleure compréhension des perturbations engendrées par ces installations de traitement du bois sur les milieux aquatiques environnants, en particulier vis-à-vis des populations de Gammarus pulex et Gammarus fossarum (Crustacé, Amphipode). Dans cette perspective trois approches complémentaires ont été développées. L'approche chimique a permis de qualifier certains processus liés à l'adsorption d'une matière active fréquemment employée dans le traitement du bois, le propiconazole, sur un matériau standard, le charbon actif. Cette approche a aussi eu pour objet le développement d'une méthode de dosage des pesticides étudiés dans la matrice sédimentaire. Les limites de détections atteintes sont comprises entre 0,3 et 3,3 [micron]g.Kg-1. Cette méthode a été utilisée. avec succès pour caractériser le niveau de contamination sédimentaire d'un système aquatique situé à proximité d'une aire de traitement du bois. La présence récurrente de produits de préservation du bois a ainsi été observée sur plusieurs kilomètres à l'aval des installations de traitement. L'approche hydro-écologique a permis de quantifier l'impact in natura d'aires de traitement du bois sur des populations de G. pulex et G. fossarum. Une sévère réduction des densités et une altération du cycle de vie de ces espèces ont ainsi pu être observées, cela de façon durable et sur plusieurs kilomètres à l'aval des installations de traitement. De plus, les densités d'adultes ont été réduites dès l'aval proche, alors que les densités de juvéniles le sont sur une plus grande distance. L'approche écotoxicologique a rendu compte de la sensibilité de \es deux espèces à des matières actives parmi les plus employées dans le cadre du traitement du bois. La létalité de ces substances en mélange pour G. pulex est renforcée par une synergie opérant à certains ratios et par la présence d'adjuvants dans les solutions de traitement commerciales. De plus, des variations de sensibilité des populations ont été observées selon leur origine géographique et le stade de développement considéré, les juvéniles étant plus sensibles que les adultes. La présente étude permet de mieux appréhender les réponses des populations de G. pulex et G. fossarum aux perturbations engendrées par les aires de traitement du bois. La vulnérabilité de ces organismes est discutée, en particulier dans des environnements contaminés par des concentrations en produits de traitement du bois proches des limites de détection de la méthode de dosage développée. L'utilisation de ces taxons à des fins bioindicatrices, notamment en relation avec d'autres taxons macrobenthiques, est également discutée, de même que les perspectives de développement du présent travail.

La quiescine/sulfhydryl oxydase QSOX1 catalyse la formation de ponts disulfures. In vivo, ses substrats et ses rôles cellulaires restent à déterminer. Les stress oxydants sont notamment impliqués dans les maladies neurodégénératives. L’hormone estradiol-17b (E2) possède des effets neuroprotecteurs. Nos objectifs ont été d’étudier la régulation de l’expression de QSOX1 par E2 et son implication dans les stress oxydants et la neuroprotection par E2. Nous avons ensuite étudié la régulation de l’expression de QSOX1 dans le cerveau de Rates ovariectomisées traitées ou non par E2. Dans trois aires cérébrales , le niveau de messagers QSOX1 diminue en et ERexprimant fortement ER présence de E2. Enfin, nous avons étudié l’implication de QSOX1 dans les stress oxydants. Dans les cellules PC12 soumises au stress oxydant, l’expression des messagers et de la protéine QSOX1 augmente. Suite au stress oxydant, la viabilité des cellules MCF-7 surexprimant QSOX1 diminue moins fortement que celle des cellules contrôles. La diminution de l’apoptose est associée à une moindre dépolarisation des mitochondries dans ces cellules. Nos travaux ont ainsi permis de confirmer l’estrogéno-dépendance de QSOX1 in vivo et de montrer pour la première fois le rôle de QSOX1 dans la protection des cellules contre l’apoptose induite par les stress oxydants. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives et renforcent l’intérêt de l’étude de QSOX1 dans la neuroprotection par E2.