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Tuba électrochimique microbien pour la réduction des nitrates dans les zones humides La concentration excessive de nitrates dans les eaux est due à l'utilisation d'engrais azotés dans l'agriculture et peut avoir des conséquences environnementales négatives, telles que l'eutrophisation des eaux de surface, l'augmentation des émissions de N₂O (un gaz à effet de serre) ou la toxicité de l'eau pour la faune aquatique [1]. L'une des solutions proposées pour réduire la quantité de nitrates dans l'eau est la construction de zones humides - des systèmes d'ingénierie qui utilisent les processus naturels tels que la végétation, les sédiments et les bactéries des zones humides pour aider à traiter les eaux usées [2]. Cependant, cette approche peut ne pas être assez rapide, surtout dans les périodes où la concentration de nitrates est élevée et dans les zones humides de taille insuffisante. Cette thèse explore des stratégies pour accélérer la réduction des nitrates. La réaction de dénitrification nécessite un donneur d'électrons, qui peut être du carbone organique. Ces composés apparaissent davantage dans les sédiments, alors que le nitrate est présent dans l'eau. Nous avons donc émis l'hypothèse que l'augmentation de l'interface sédiment/eau faciliterait l'accès aux donneurs d'électrons et accélérerait la dénitrification, ce que nous avons évalué dans la première partie de ce travail. Une manière de relier les sources d’électron dans les sédiments aux ions nitrates était de mettre en œuvre un système bioélectrochimique. Le système exploré dans cette thèse est un tuba électrochimique microbien, qui consiste en une seule pièce d'électrode, immergée dans deux milieux différents, ici les sédiments et l’eau. Dans le sédiment, un biofilm anodique peut être développé sur l’électrode, qui oxyde la matière organique. Les électrons sont transportés vers la partie se trouvant dans l'eau, où un biofilm cathodique se développe et le processus de réduction se produit. Les accepteurs d'électrons peuvent être ici l'oxygène ou le nitrate. L'un des objectifs de ce travail est de créer les conditions dans lesquelles le tuba électrochimique avec partie biocathodique réduisant les nitrates est développée et de caractériser ses propriétés bioélectrochimiques, la communauté microbienne de son biofilm et l'efficacité de la réduction des nitrates. Le chapitre 1 présente une revue de la littérature sur les biocathodes pour réduction des nitrates. Le chapitre 2 décrit les matériaux et méthodes utilisés dans ce travail. Le chapitre 3 décrit la zone humide artificielle et étudie l'effet de l'augmentation de l'interface eau/sédiment sur la réduction des nitrates et explore à partir d’un modèle les conséquences de l’amélioration des performances en dénitrification dans la zone humide de Rampillon.Le chapitre 4 couvre les études préliminaires du tuba électrochimique: le choix des matériaux de l'électrode et la proportion entre la partie dans l'eau et dans les sédiments. De plus, le développement du système est confirmé par des analyses électrochimiques ainsi que par l'étude de la communauté microbienne. L'ajout de nitrate provoque alors l'augmentation du courant cathodique et le déplacement du potentiel. Les résultats obtenus en laboratoire ont été comparés aux résultats obtenus sur le terrain. Cette expérience a été suivie par la construction d'un autre tuba électrochimique avec une taille d'électrodes plus importante et une configuration optimisée (chapitre 5). Cette expérience conduit à une nette augmentation de la vitesse de réduction des nitrates en lien avec les réponses électrochimiques. Une étude de l’écologie de ces biocathodes a alors été menée pour identifier les microorganismes en lien avec ces performances.Enfin, le dernier chapitre de ce travail est consacré à l’exploration du rôle d’électrodes dans les sédiments sur la réduction des nitrates.