Manuscrit - laboratoire PROTEE - Université du Sud - Toulon - Var

FACtor analysis » (PARAFAC). A l’aide de cette méthode, on peut séparer les différentes
contributions spectrales associées aux fluorophores, cela signifie qu’il devient possible de repérer les
pics de fluorescence (contributions spectrales) sans qu’ils soient influencés par d’autres pics : la
position du maximum et la valeur de celui-ci sont alors déterminées avec une erreur minimale.
Le modèle trilinéaire admet, cependant lui aussi une limite, quand l’absorbance des échantillons
devient trop importante. En effet, le modèle mathématique trilinéaire tient compte seulement de
l’absorption linéaire de la lumière excitatrice. Cependant, lorsque la concentration en fluorophores
augmente de façon conséquente, on ne peut plus négliger le phénomène d’absorption de la
fluorescence induite : on parle alors d’effet d’écran interne. Pour appliquer la méthode PARAFAC
aux MEEF mesurées, il est alors nécessaire de corriger celles-ci de l’effet d’écran interne.
Ce travail est constitué de deux études distinctes visant à caractériser la MON. La première étude
concerne la variabilité des contributions spectrales calculées par PARAFAC à partir de MEEF des
échantillons prélevés dans différents milieux : eaux côtières (EC), eaux de mer (EM), eaux de sol
(ES), eaux douces (ED), eaux extraites (EE) et eaux interstitielles (EI). Ces prélèvements étaient
effectués des projets auxquels a parcitipé le laboratoire PROTEE. Certains de ces projets a débuté
avant ce travail. Sur les 14 projets dans ce travail, les échantillons prélevés issus de 5 de ces projets
sont caractérisés par spectroscopie de fluorescence alors que ces projets initiaux ne le prévoyaient
pas. Pour atteindre l’objectif de connaître les variations de la MON liées à sa diversité
environnementale, il est défini une méthode originale de représentation des domaines spectraux sur
lesquels l’intensité de fluorescence des composants PARAFAC dépasse un seuil prédéfini : cette
représentation est appelée « recouvrement des zones PARAFAC ». La seconde étude porte sur les
propriétés complexantes de la MON d’un échantillon et plus précisément des fluorophores contenus
dans cet échantillon. Pour obtenir ce résultat, on utilise une combinaison originale de quatre outils
déjà connus : ajout logarithmique d’ions métalliques dans l’échantillon, la mesure de MEEF pour
chaque ajout, l’application de PARAFAC à l’ensemble de MEEF mesurées et l’optimisation des
valeurs de constantes de complexation et des capacités complexantes des fluorophores à partir des
intensités relatives calculées par PARAFAC. Cette optimisation est effectuée par le programme
d’optimisation et de spéciation chimique dans l’environnement (PROSECE) développé au sein du
laboratoire PROTEE.
Le chapitre I définit la MON, son origine, ses propriétés et ses rôles dans l’environnement. Le
chapitre II retrace l’évolution de la mesure de la fluorescence depuis les années 60. Le chapitre III
décrit les traitements numériques appliqués aux signaux spectroscopiques de la MON, le principe de
la méthode PARAFAC et la correction de l’effet d’écran interne. Le chapitre IV aborde les questions
qui concernent la variabilité spectrale des composants PARAFAC à partir d’un millier d’échantillons
d’eaux naturelles. Enfin, les chapitres V et VI porte sur les phénomènes de complexation et sur le
quenching de fluorescence et sur un résultat des propriétés complexantes des composants
PARAFAC dans le cas particulier d’un échantillon de MON complexant des ions de cuivre.
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