Caractérisation des pathotypes d'Escherichia coli dans les eaux des Grands Lacs à l'aide d'une biopuce d'ADN

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le cycle hydrosocial et la fluoration de l'eau : la production des eaux fluorées

La fluoration artificielle de l’eau est une méthode employée en tant que moyen de prévention de la carie dentaire. Il s’agit d’un traitement de l’eau dont le but est d’ajuster de façon « optimale » la concentration en fluorure dans l’eau potable pour la prévention de la carie dentaire, par l’ajout d’un composé fluoré. La fluoration de l’eau fait l’objet d’un débat de société depuis le début des années 1950. La théorie du cycle hydrosocial nous invite à réfléchir sur la manière dont l’eau et la société se définissent et se redéfinissent mutuellement dans le temps et dans l’espace. Cette théorie nous permet d’aborder l’étude du sujet de la fluoration avec une nouvelle perspective d’analyse. Il y a peu d’études en sciences sociales qui portent sur le sujet de la fluoration, généralement abordé d’un point de vue des sciences de la santé. Nous proposons de décrire le processus de production des eaux fluorées dans un contexte hydrosocial. Ce mémoire est structuré en quatre chapitres. Nous commençons par familiariser le lecteur avec la théorie du cycle hydrosocial. Ensuite, nous faisons une mise en contexte de la fluoration de l’eau, d’une part en présentant un état des lieux, et d’autre part en présentant ce en quoi consiste la pratique de la fluoration de l’eau. Après avoir familiarisé le lecteur avec les thèmes généraux concernant la fluoration de l’eau, nous proposons de reconstituer une histoire hydrosociale de la fluoration. Cette histoire nous permet de mettre en évidence les relations hydrosociales desquelles découle la production des eaux fluorées. L’histoire hydrosociale de la fluoration comporte une phase contemporaine que nous abordons en présentant les principales idées de l’opposition à la fluoration artificielle de l’eau à l’aide notamment d’une analyse iconographique d’images portant sur le thème de la fluoration. Finalement, nous discutons des implications de la théorie du cycle hydrosocial pour étudier la problématique de la fluoration.

Dodecyltrimethylammonium chloride adsorption at the silica/water interface studied by Sum Frequency Generation

La génération des fréquences somme (SFG), une technique spectroscopique spécifique aux interfaces, a été utilisée pour caractériser les changements de la structure macromoléculaire du surfactant cationique chlorure de dodécyltriméthylammonium (DTAC) à l’interface silice/eau dans une plage de pH variant entre 3 et 11. Les conditions expérimentales ont été choisies pour imiter les conditions les plus communes trouvées pendant les opérations de récupération assistée du pétrole. Particulièrement, la silice a été étudiée, car elle est un des composantes des surfaces minérales des réservoirs de grès, et l’adsorption du surfactant a été étudiée avec une force ionique pertinente pour les fluides de la fracturation hydraulique. Les spectres SFG ont présenté des pics détectables avec une amplitude croissante dans la région des étirements des groupes méthylène et méthyle lorsque le pH est diminué jusqu’à 3 ou augmenté jusqu’à 11, ce qui suggère des changements de la structure des agrégats de surfactant à l’interface silice/eau à une concentration de DTAC au-delà de la concentration micellaire critique. De plus, des changements dans l’intensité SFG ont été observés pour le spectre de l’eau quand la concentration de DTAC augmente de 0,2 à 50 mM dans les conditions acide, neutre et alcaline. À pH 3, près du point de charge zéro de la surface de silice, l’excès de charge positive en raison de l’adsorption du surfactant cationique crée un champ électrostatique qui oriente les molécules d’eau à l’interface. À pH 7 et 11, ce qui sont des valeurs au-dessus du point de charge zéro de la surface de silice, le champ électrostatique négatif à l’interface silice/eau diminue par un ordre de grandeur avec l’adsorption du surfactant comme résultat de la compensation de la charge négative à la surface par la charge positive du DTAC. Les résultats SFG ont été corrélés avec des mesures de l’angle de contact et de la tension interfaciale à pH 3, 7 et 11.

Effet de l'aération d'appoint, de la saison et de l'espèce de macrophytes dans le traitement d'un effluent piscicole par marais artificiel

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Analyse simultanée des hormones stéroïdiennes et leurs formes chimiques dans les matrices d'eau et d'urine par SPE-LC-MS/MS en ligne

Dans les dernières années, les perturbateurs endocriniens ont été observés dans les rivières qui reçoivent des entrées importantes d’eaux usées. Parmi les perturbateurs endocriniens, les hormones stéroïdiennes naturelles et synthétiques sont des composés dont le potentiel d'imiter ou d'interférer avec les fonctions hormonales normales (développement, croissance et reproduction), est reconnu même au niveau ultra-traces (ng L-1). Bien que les hormones conjuguées soient moins actives que les hormones libres, elles peuvent être clivées et redevenir libres une fois exposées aux processus microbiens avant ou pendant le traitement des eaux usées. En raison de la nécessité d'identifier et de quantifier ces composés dans l'eau, une nouvelle méthode, entièrement automatisée, a été développée pour la détermination simultanée des deux formes de plusieurs hormones stéroïdiennes (conjuguées et libres) dans les matrices d'eau et dans l’urine des femmes. La méthode est basée sur l'extraction en phase solide couplée en ligne à la chromatographie liquide et la spectrométrie de masse en tandem (SPE-LC-MS/MS). Plusieurs paramètres ont été évalués dans le but d'optimiser l'efficacité de la méthode, tels que le type et le débit de la phase mobile, des différentes colonnes de SPE et de chromatographie, ainsi que différentes sources et modes d'ionisation des échantillons pour la MS. La méthode démontre une bonne linéarité (R2 > 0.993), ainsi qu'une précision avec un coefficient de variance inférieure à 10%. Les limites de quantification varient d’un minimum de 3 à 15 ng L-1 pour un volume d'injection entre 1 mL et 5 mL et le recouvrement des composés varie de 72 % à 117 %.

Nitrate metabolism in the dinoflagellate Lingulodinium polyedrum

Les dinoflagellés sont des eucaryotes unicellulaires retrouvés dans la plupart des écosystèmes aquatiques du globe. Ces organismes amènent une contribution substantielle à la production primaire des océans, soit en tant que membre du phytoplancton, soit en tant que symbiontes des anthozoaires formant les récifs coralliens. Malheureusement, ce rôle écologique majeur est souvent négligé face à la capacité de certaines espèces de dinoflagellés à former des fleurs d'eau, parfois d'étendue et de durée spectaculaires. Ces floraisons d'algues, communément appelées "marées rouges", peuvent avoir de graves conséquences sur les écosystèmes côtiers, sur les industries de la pêche et du tourisme, ainsi que sur la santé humaine. Un des facteurs souvent corrélé avec la formation des fleurs d'eau est une augmentation dans la concentration de nutriments, notamment l’azote et le phosphore. Le nitrate est un des composants principaux retrouvés dans les eaux de ruissellement agricoles, mais également la forme d'azote bioaccessible la plus abondante dans les écosystèmes marins. Ainsi, l'agriculture humaine a contribué à magnifier significativement les problèmes associés aux marées rouges au niveau mondial. Cependant, la pollution ne peut pas expliquer à elle seule la formation et la persistance des fleurs d'eau, qui impliquent plusieurs facteurs biotiques et abiotiques. Il est particulièrement difficile d'évaluer l'importance relative qu'ont les ajouts de nitrate par rapport à ces autres facteurs, parce que le métabolisme du nitrate chez les dinoflagellés est largement méconnu. Le but principal de cette thèse vise à remédier à cette lacune. J'ai choisi Lingulodinium polyedrum comme modèle pour l'étude du métabolisme du nitrate, parce que ce dinoflagellé est facilement cultivable en laboratoire et qu'une étude transcriptomique a récemment fourni une liste de gènes pratiquement complète pour cette espèce. Il est également intéressant que certaines composantes moléculaires de la voie du nitrate chez cet organisme soient sous contrôle circadien. Ainsi, dans ce projet, j'ai utilisé des analyses physiologiques, biochimiques, transcriptomiques et bioinformatiques pour enrichir nos connaissances sur le métabolisme du nitrate des dinoflagellés et nous permettre de mieux apprécier le rôle de l'horloge circadienne dans la régulation de cette importante voie métabolique primaire. Je me suis tout d'abord penché sur les cas particuliers où des floraisons de dinoflagellés sont observées dans des conditions de carence en azote. Cette idée peut sembler contreintuitive, parce que l'ajout de nitrate plutôt que son épuisement dans le milieu est généralement associé aux floraisons d'algues. Cependant, j’ai découvert que lorsque du nitrate était ajouté à des cultures initialement carencées ou enrichies en azote, celles qui s'étaient acclimatées au stress d'azote arrivaient à survivre près de deux mois à haute densité cellulaire, alors que les cellules qui n'étaient pas acclimatées mourraient après deux semaines. En condition de carence d'azote sévère, les cellules arrivaient à survivre un peu plus de deux semaines et ce, en arrêtant leur cycle cellulaire et en diminuant leur activité photosynthétique. L’incapacité pour ces cellules carencées à synthétiser de nouveaux acides aminés dans un contexte où la photosynthèse était toujours active a mené à l’accumulation de carbone réduit sous forme de granules d’amidon et corps lipidiques. Curieusement, ces deux réserves de carbone se trouvaient à des pôles opposés de la cellule, suggérant un rôle fonctionnel à cette polarisation. La deuxième contribution de ma thèse fut d’identifier et de caractériser les premiers transporteurs de nitrate chez les dinoflagellés. J'ai découvert que Lingulodinium ne possédait que très peu de transporteurs comparativement à ce qui est observé chez les plantes et j'ai suggéré que seuls les membres de la famille des transporteurs de nitrate de haute affinité 2 (NRT2) étaient réellement impliqués dans le transport du nitrate. Le principal transporteur chez Lingulodinium était exprimé constitutivement, suggérant que l’acquisition du nitrate chez ce dinoflagellé se fondait majoritairement sur un système constitutif plutôt qu’inductible. Enfin, j'ai démontré que l'acquisition du nitrate chez Lingulodinium était régulée par la lumière et non par l'horloge circadienne, tel qu'il avait été proposé dans une étude antérieure. Finalement, j’ai utilisé une approche RNA-seq pour vérifier si certains transcrits de composantes impliquées dans le métabolisme du nitrate de Lingulodinium étaient sous contrôle circadien. Non seulement ai-je découvert qu’il n’y avait aucune variation journalière dans les niveaux des transcrits impliqués dans le métabolisme du nitrate, j’ai aussi constaté qu’il n’y avait aucune variation journalière pour n’importe quel ARN du transcriptome de Lingulodinium. Cette découverte a démontré que l’horloge de ce dinoflagellé n'avait pas besoin de transcription rythmique pour générer des rythmes physiologiques comme observé chez les autres eukaryotes.

Ecological effects of flow and temperature regimes on fish communities in temperate rivers

Les organismes aquatiques sont adaptés à une grande variabilité hydrique et thermique des rivières. Malgré ceci, la régulation des eaux suscite des changements aux débits qui peuvent provoquer des impacts négatifs sur la biodiversité et les processus écologiques en rivière. Celle-ci peut aussi causer des modifications au niveau des régimes thermiques et des caractéristiques de l’habitat du poisson. Des données environnementales et biologiques décrivant l’habitat du poisson existent, mais elles sont incomplètes pour plusieurs rivières au Canada et de faible qualité, limitant les relations quantitatives débit-température-poissons à un petit nombre de rivières ou à une région étudiée. La recherche menée dans le cadre de mon doctorat concerne les impacts de la génération d'hydroélectricité sur les rivières; soit les changements aux régimes hydriques et thermiques reliés à la régulation des eaux sur la variation des communautés ichtyologiques qui habitent les rivières régulées et naturelles au Canada. Suite à une comparaison d’échantillonnage de pêche, une méthode constante pour obtenir des bons estimés de poisson (richesse, densité et biomasse des espèces) a été établie pour évaluer la structure de la communauté de poissons pour l’ensemble des rivières ciblées par l’étude. Afin de mieux comprendre ces changements environnementaux, les principales composantes décrivant ces régimes ont été identifiées et l’altération des régimes hydriques pour certaines rivières régulées a été quantifiée. Ces résultats ont servi à établir la relation significative entre le degré de changement biotique et le degré de changement hydrique pour illustrer les différences entre les régimes de régulation. Pour faire un complément aux indices biotiques déjà calculés pour l’ensemble des communautés de poissons (diversité, densité et biomasse des espèces par rivière), les différences au niveau des guildes de poissons ont été quantifiées pour expliquer les divers effets écologiques dus aux changements de régimes hydriques et thermiques provenant de la gestion des barrages. Ces derniers résultats servent à prédire pour quels traits écologiques ou groupes d’espèces de poissons les composantes hydriques et thermiques sont importantes. De plus, ces derniers résultats ont servi à mettre en valeur les variables décrivant les régimes thermiques qui ne sont pas toujours inclues dans les études hydro-écologiques. L’ensemble des résultats de cette thèse ont des retombées importantes sur la gestion des rivières en évaluant, de façon cohérente, l’impact de la régulation des rivières sur les communautés de poissons et en développant des outils de prévision pour la restauration des écosystèmes riverains.

Obligation des États de coopérer en droit international des cours d’eau transfrontaliers : état du droit et étude du cas Chinois

Le principe de coopération est considéré depuis longtemps comme l’une des pierres angulaires du droit international, toutefois, l’existence d’une obligation de coopérer en droit international reste encore controversée. Les ressources en eau, à cause de leur fluidité et de leurs multiples usages, démontrent toujours l’interdépendance humaine. En matière de cours d’eau transfrontaliers, la Convention de New York inclut explicitement dans son texte l’obligation générale de coopérer comme l’un de ses trois principes fondamentaux. Il nous incombe alors de voir quelle obligation de coopérer les États souverains s’imposent dans leurs pratiques ? Pour répondre à cette question, nous procédons tout d’abord à une étude positiviste du contenu normatif de l’obligation de coopérer. Nous constatons que l’incorporation de la notion de l’obligation de coopérer dans le principe de la souveraineté est une tendance manifeste du droit international qui a évolué du droit de coexistence composé principalement des règles d’abstention, au droit de coopération qui comporte essentiellement des obligations positives de facere, dont la plus représentative est l’obligation de coopérer. Néanmoins, il n’existe pas de modèle unique d’application pour tous les États, chaque bassin disposant de son propre régime coopératif. Pour mesurer l’ampleur des régimes coopératifs, nous étudions cinq paramètres : le champ d’application, les règles substantielles, les règles procédurales, les arrangements institutionnels et le règlement des différends. Quatres modèles de coopération ressortent : le mécanisme consultatif (l’Indus), le mécanisme communicateur (le Mékong), le mécanisme de coordination (le Rhin) et le mécanisme d’action conjointe (le fleuve Sénégal). Pour ce qui est de la Chine, il s’agit de l’État d’amont en voie de développement le plus important dans le monde qui a longtemps été critiqué pour son approche unilatérale dans le développement des eaux transfrontières. Nous ne pouvons pas cependant passer sous silence les pratiques de coopération qu’elle a développées avec ses voisins. Quelle est son interprétation de cette obligation générale de coopérer ? Notre étude des pratiques de la Chine nous aide, en prenant du recul, à mieux comprendre tous les aspects de cette obligation de coopérer en droit international. Afin d’expliquer les raisons qui se cachent derrière son choix de mode de coopération, nous introduisons une analyse constructiviste qui est plus explicative que descriptive. Nous soutenons que ce sont les identités de la Chine qui ont déterminé son choix de coopération en matière de cours d’eau transfrontaliers. Notre étude en vient à la conclusion que même s’il y a des règles généralement reconnues, l’obligation de coopérer reste une règle émergente en droit international coutumier. Ses modes d’application sont en réalité une construction sociale qui évolue et qui peut varier énormément selon les facteurs culturels, historiques ou économiques des États riverains, en d’autres mots, selon les identités de ces États. La Chine est un État d’amont en voie de développement qui continue à insister sur le principe de la souveraineté. Par conséquent, elle opte pour son propre mécanisme consultatif de coopération pour l’utilisation des ressources en eau transfrontalières. Néanmoins, avec l’évolution de ses identités en tant que superpuissance émergente, nous pouvons probablement espérer qu’au lieu de rechercher un pouvoir hégémonique et d’appliquer une stratégie unilatérale sur l’utilisation des ressources en eau transfrontalières, la Chine adoptera une stratégie plus coopérative et plus participative dans l’avenir.

Détermination de la spéciation du samarium dans l'environnement

Les éléments de terres rares (REEs) sont de plus en plus utilisés dans une multitude d’applications, notamment la fabrication d’aimants, de batteries rechargeables et les écrans de téléviseurs. Ils sont pour la plupart des métaux trivalents peu solubles dans les eaux naturelles. Comme pour les métaux divalents, le risque écologique des REEs est très probablement étroitement lié à leurs spéciations chimiques. Cependant, le comportement du samarium (Sm) dans les matrices environnementales est très peu connu et il n'existe actuellement aucune technique pour évaluer sa spéciation chimique. Dans cette optique, la technique d'échange d'ions (IET) sur la résine Dowex a été optimisée pour mesurer le samarium libre en solution. Les temps d'équilibre ont d'abord été déterminés pour des solutions tamponnées de samarium (Sm 6,7x10-8 M ; MES 1,0 mM M ; pH 6,0) en présence du nitrate de sodium (de 0,01M à 0,5 M). Pour ces diverses forces ioniques, l’équilibre thermodynamique n’est atteint que pour NaNO3 0,5M. Un autre mode d’utilisation de la résine (mode dynamique) a donc été développé pour tenir compte des conditions environnementales et évaluer efficacement le samarium libre. Les impacts des ligands organiques tels le NTA, l’EDTA, le citrate, l’acide malique et l’acide fulvique Suwannee River Standard I (SRFA) ont été étudiés par l’IET en mode dynamique. Une grande corrélation a été trouvée plus entre les taux d’accumulation de samarium sur la résine d’échange pour différents rapports NTA : Sm, EDTA : Sm, SRFA : Sm et le samarium libre. Par contre, aucune corrélation significative n’a été observée pour les ligands citrate et acide malique compte tenu des complexes qu’ils forment avec le samarium et qui s’adsorbent aussi sur la résine Dowex. Les concentrations Sm3+ mesurées par la technique IET ont été fortement corrélées avec celles prédites par le modèle WHAM 7.0 en utilisant la constante de stabilité obtenue par titration de SRFA par extinction de la fluorescence. Par ailleurs, la formation de colloïdes de samarium en fonction du pH influe grandement sur la détermination du samarium libre et doit être prise en compte dans la spéciation du samarium. L'IET assisté par des techniques auxiliaires comme le dosage par extinction de la fluorescence et le SP-ICPMS pourrait être une technique utile pour évaluer les concentrations de Sm biodisponible dans les eaux naturelles.

La prise en compte de l’adaptation au changement climatique dans les politiques publiques de verdissement (2005-2015) : le cas de Montréal

Les connaissances scientifiques sur le changement climatique (CC) évoluent rapidement. Toutefois, des incertitudes persistent sur l’étendue de ses conséquences, particulièrement dans les milieux urbains, qui subiront des impacts différents de ceux vécus par les milieux ruraux. Les autorités publiques ont récemment commencé à élaborer des politiques publiques d’adaptation au changement climatique (ACC) qui visent à en limiter les conséquences indésirables. En milieu urbain, la littérature suggère qu’un des outils que devraient privilégier ces politiques est le verdissement. Des auteurs signalent que les actions visant l’ACC peuvent se greffer dans des politiques existantes. L’ACC, comme enjeu public, peut donc être réalisée par l’entremise de sa prise en compte dans les politiques publiques de verdissement. Cette prise en compte devrait affecter le contenu (quoi?) et le pilotage (comment?) des différentes étapes des politiques. Le cas de la politique publique de verdissement de la Ville de Montréal, au Québec, nous a permis d’étudier cette prise en compte. En utilisant un cadre d’analyse des politiques publiques développé par Knoepfel et al. (2015), qui porte entre autres sur la mobilisation des ressources par différents acteurs concernés par ces politiques, nous montrons que cette dernière s’est opérée de quelques façons. Premièrement, il y a eu un changement dans l’argumentaire pour le verdissement, outil qui vise à lutter contre les îlots de chaleur urbains et assurer une meilleure gestion des eaux pluviales. Ensuite, le choix de l’échelle d’agglomération pour la prise en compte de l’ACC a entraîné un changement d’échelle dans la gestion du verdissement. La publication d’un plan d’action majeur de verdissement urbain pour l’agglomération, et dont le leitmotiv est l’ACC, le démontre. Quelques modifications réglementaires et l’inclusion de nouveaux acteurs dans la politique témoignent aussi que la prise en compte a eu lieu. Finalement, le plan d’action fournit un cadre pour la mise en œuvre du verdissement dans les zones les plus vulnérables au CC en plus d’une structure de partage des coûts. Cependant, la mise en oeuvre du verdissement dans une visée d’ACC n'a pas été évaluée dans la présente étude. Nous avons aussi noté que la biodiversité est un enjeu d’importance qui va de pair avec l’ACC dans la politique de verdissement. Il y a donc une prise en compte, partielle, de l’ACC dans la politique publique de verdissement à Montréal (avec certains écueils). Nous arguons que l’enjeu de l’ACC sert peut-être d’argument supplémentaire pour verdir la ville plutôt que d’être un véritable moteur de transformation de la politique de verdissement.

Cartographie des anciens cours d’eau, lignes de creux et des bassins versants de l'île de Montréal

Guide et ses annexes à destination des utilisateurs des cartes relatives à la recherche "Cartographie des anciens cours d’eau, lignes de creux et des bassins versants de l'île de Montréal". Aide à la compréhension du contexte, des définitions, de la méthodologie et des hypothèses relatives à la réalisation des documents cartographiques suivants: ■ Carte des anciens cours d'eau de l'île de Montréal, Mahaut V., 2016 ■ Carte des creux et crêtes et des voiries de l'île de Montréal, 1:20.000, Mahaut V., 2016 [http://hdl.handle.net/1866/16313] ■ Carte des creux et crêtes et de l'altimétrie de l'île de Montréal, 1:20.000, Mahaut V.,2016 [http://hdl.handle.net/1866/16312] ■ Recensement cartographique des anciens cours d’eau de l’île de Montréal et tracé des creux et des crêtes, Carte index 1:50.000, Cartes A4, B3, B4, C3, C4, D1, D2, D3, D4, E1, E2, E3, E4, 1:10.000, Mahaut V., 2016 [http://hdl.handle.net/1866/16311]