Identification des sous-produits issus du traitement des eaux de refroidissement des CNPE par des biocides chlorés à l'aide d'une approche bio-analytique

L’entretien des circuits de refroidissement tertiaires des centres nucléaires de production d’électricité (CNPE) nécessite l’utilisation de biocides chlorés, tels que l’hypochlorite de sodium (NaOCl) et/ou la monochloramine (NH₂Cl). Ces biocides réagissent avec la matière organique présente dans l’eau de refroidissement, entraînant la formation de nouvelles substances chimiques, communément appelées sous-produits de désinfection (SPD). Les bilans de masse indiquent que l’identité chimique d’une part importante de ces SPD reste encore inconnue. Dès lors, deux questions majeures se posent : (i) les SPD non identifiés présentent-ils un potentiel toxique et, le cas échéant, quelle est la nature de cette toxicité ? et (ii) comment identifier de manière spécifique les SPD potentiellement toxiques ?

Une approche particulièrement prometteuse pour l’identification ciblée des SPD biologiquement actifs est l’analyse dirigée par les effets (EDA : Effect-Directed Analysis). L’EDA combine les avantages des bioessais, qui fournissent une vue globale de l’activité biologique de l’échantillon étudié, et des techniques d’analyse physicochimiques, permettant d’identifier les composés chimiques responsables de cette activité. La démarche EDA se déroule en trois étapes clés : (i) profilage biologique des échantillons  à l’aide d’une batterie de bioessais (écotoxicité générale et tests mécanistiques) afin d’évaluer leur activité biologique et de les classer selon leur pertinence environnementale, (ii) fractionnement physicochimique des échantillons biologiquement actifs afin d’isoler les SPD responsables des effets observés et, (iii) identification des SPD dans les fractions les plus actives par des techniques de pointe combinant chromatographie et spectrométrie de masse haute résolution.

L’approche EDA a démontré son efficacité dans divers contextes environnementaux en permettant l’identification de composés à potentiel toxique. Cependant, son application aux SPD reste encore peu étudiée. Des études récentes suggèrent néanmoins qu’elle pourrait être un outil prometteur pour identifier les SPD inconnus, contribuant ainsi à l’avancement des connaissances sur leurs effets écotoxicologiques et sanitaires.

Les objectifs principaux de ce travail de doctorat sont :

1- Mettre en œuvre l'approche EDA, incluant l'optimisation des protocoles d'extraction et de fractionnement, la sélection d'une batterie de bioessais ciblant des voies biologiques clés, ainsi que le développement de stratégies avancées de criblage non ciblé.

2- Réaliser le profilage (éco)toxicologique des eaux de refroidissement chlorées et monochloraminées à l'aide des bioessais établis, et caractériser plusieurs SPD pour lesquels des données d'occurrence sont disponibles.

3- Appliquer l'approche EDA à des échantillons réels pour identifier spécifiquement des SPD minoritaires, encore inconnus, présentant une activité biologique significative.

La thèse s’inscrit dans une collaboration entre EDF R&D, l’Institut National de l'Environnement Industriel et des Risques (INERIS), l’université de Bordeaux et l’École polytechnique/CNRS. Elle se déroulera principalement dans les laboratoires des partenaires EDF Lab Chatou (Laboratoire National d’Hydraulique et Environnement, 6 Quai Watier, 78401 Chatou) et INERIS (Unité ECOT, Parc technologique ALATA BP2, 60550 Verneuil-en-Halatte), avec des séjours ponctuels dans les laboratoires universitaires (LPTC/EPOC à Bordeaux et LCM à l’Ecole Polytechnique de Palaiseau) en fonction des besoins.

Master 2 en Chimie environnementale ou Chimie analytique ou Toxicologie de l’Environnement ; pharmacien ; ou tout autre formation équivalente. Des compétences dans les techniques analytiques couplées ainsi qu’en biologie sont indispensables. Une connaissance des questions environnementales liées aux contaminants chimiques sera appréciée. Une aisance rédactionnelle et un bon niveau d'anglais sont également nécessaires. Un goût pour le travail expérimental, au laboratoire et sur le terrain, au sein d'équipes multidisciplinaires et une capacité à communiquer entre les disciplines sont indispensables pour mener à ce bien ce projet.