Détection et évaluation de la contamination métallique dans des échantillons environnementaux complexes

par Anna Hua

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Le président du jury était Christian Mustin.

Le jury était composé de Christian Mougin, Christophe Cordella.


  • Résumé

    Dans le but de caractériser la pollution métallique dans l’environnement, seules des analyses chimiques exhaustives sont réalisées. Alors que celles-ci sont sensibles et spécifiques, le manque d’informations concernant la biodisponibilité des polluants présents rend l’information incomplète. Pour remédier à ce problème, des bactéries détectrices ont été développées. Permettant la quantification de la fraction biodisponible d’un polluant et l’évaluation de la toxicité associée, ces bioessais ont largement été utilisés au cours des deux dernières décennies. Cependant, malgré les avantages de cette technique, les études reportent leur manque de spécificité, limitant ainsi leurs applications environnementales. Cette thèse cherche à établir une méthodologie d’analyse complète en vue de l’étude de la contamination métallique à destination d’échantillons environnementaux. Tout d’abord, des bioessais ont été développés pour la détection de trois métaux. Pour pallier la faible spécificité de ces souches, une analyse transcriptomique à l’échelle du génome de la bactérie E. coli a aussi été réalisée. Suite à l’établissement et à la validation de la méthodologie d’analyse d’importants jeux de données, des profils de réponse transcriptomiques spécifiques de (i) la présence de métal et de (ii) la concentration en métal ont été établis. Ceux-ci permettent de détecter les métaux et de quantifier la toxicité associée à la présence de mélanges de métaux dans divers environnements. Enfin, par le développement et le couplage des analyses biologiques et chimiques, nous avons mis en évidence le potentiel de cette méthode pour une caractérisation complète des pollutions environnementales.

  • Titre traduit

    Detection and evaluation of metallic contamination in complex environmental samples


  • Résumé

    In order to characterize the metallic pollution in the environment, only exhaustive chemical analyzes are performed. While these analyses are sensitive and specific, the lack of information on the bioavailability of pollutants makes this characterization incomplete. To address this problem, biosensing bacteria have been developed. Allowing the quantification of the bioavailable fraction of a pollutant and the evaluation of the associated toxicity, these bioassays have been widely used during the last two decades. However, despite the advantages of this technique, many studies have reported their lack of specificity, limiting their use for environmental applications. This thesis aims to establish a complete methodology of analysis for metallic contamination of environmental samples. In the first part, bioassays were developed for the detection of three metals. To overcome the low specificity of these strains, genome-wide transcriptomic analysis of E. coli bacterium was also performed. Following the establishment and the validation of the methodology for large datasets analyzes, specific transcriptomic response profiles dedicated to (i) the presence of metal and (ii) their concentrations were established. These profiles allow the detection of mixed metals in various environmental matrices. Thus, through the development and coupling of biological and chemical analyzes, we have highlighted the potential of this method for a complete characterization of environmental pollution.


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