Les systèmes vitreux sont caracterisés par un grand nombre d'états métastables. Cette thèse présente une étude de ces états dans les verres de spins en dimension finie - l'un des paradigmes de la physique statistique des systèmes désordonnés - à l'aide de modèles simples, d'approches phénoménologiques et de calculs numériques utilisant l'optimisation combinatoire. Nous nous interressons particulièrement à la structure du paysage d'énergie, à la nature du diagramme des phases ainsi qu'à l'éventuelle présence de chaos en température. Nos résultats indiquent que la structure du paysage d'énergie est complexe et qu'il existe des excitations macroscopiques d'énergie O(1) comme prévu par la théorie champ moyen, correspondant à des amas spongieux dont la topologie est non-triviale. Le diagramme des phases semble par contre être trivial, contrairement à ces prédictions: l'éventuelle phase verre de spins sous champ magnétique ainsi que la phase mixte où coexistent ordre ferromagnétique et ordre verre de spins semblent être absentes. Un scenario nommé TNT, pour Trivial - Non Trivial, pour lequel ces propriétés sont attendues, est présenté et est compatible avec l'ensemble des résultats connus. La présence de chaos en température est mise en évidence dans deux modèles : un verre de spins sous l'approximation champ moyen de Curie-Weiss et un modèle avec énergies et entropies aléatoires soluble analytiquement. Enfin, des propriétés générales des fondamentaux de systèmes désordonnés ont été étudiées numériquement et analytiquement. Les excitations et leur nature, les effets de tailles finies, les fluctuations d'échantillon à échantillon, l'unversalité par rapport à la réalisation du désordre, la dimension critique inférieure ainsi que la nature des statistiques extrêmes ont ainsi été abordés.

Les Hohokam et leurs descendants les Akimel O'Odham ont exploité et irrigué la basse vallée de la Salt et la moyenne vallée de la Gila dans le bassin semi-désertique de Phoenix en Arizona depuis presque deux millénaires. Leur histoire culturelle repose sur une interaction constante de ses membres avec une ressource rare, l'eau. Pour comprendre les dynamiques socio-environnementales, résultats de cette interaction sur la longue durée, nous avons adopté une approche géoarchéologique, chronologique et paléoenvironnementale des systèmes hydrauliques et des formations alluviales, approche affinée par les méthodes géophysiques et micromorphologiques. La reconstruction de l'agro et de l'hydrosystème met en relief un développement de l'irrigation autour de 300 apr. J.-C. lors de conditions environnementales stables mais sèches. De 300 à 1050 apr. J.-C. (période pré-Classique), l'agrosystème Hohokam est caractérisé par une irrigation efficace de la plaine alluviale et des basses terrasses, qui s'exhaussent puis se stabilisent entre 850 et 1000 apr. J.-C. (Petit Optimum Climatique Médiéval) Un épisode d'élargissement puis d'incision est enregistré entre 1050-1150 apr. J.-C. Malgré un entretien poussé des structures hydrauliques, l'organisation du territoire évolue. Les basses terres sont abandonnées, de nouveaux systèmes d'irrigation sont construits et les pratiques agraires se diversifient. L'exhaussement du lit est à nouveau attesté à partir du 13ème s. et le fonctionnement de l'irrigation est optimal entre 1150 et 1450 apr. J.-C. (période Classique). Le bassin de Phoenix est toutefois abandonné jusqu'au 17ème s. Cette déprise agraire est associée à une phase de stabilité du paysage, entre 1450 et 1600 apr. J.-C, puis par une reprise rapide de l'aggradation associée à une forte mobilité fluviale jusqu'en 1870 (Petit Age Glaciaire), date après laquelle le système s'incise à nouveau. L'agrosystème Akimel O'Odham fonctionne de façon optimale du 17ème jusqu'à l'arrivée massive des pionniers (circa 1870), après laquelle il évolue de façon presque irréversible (réduction de la superficie irrigable, coupe du bois, pratique de l'agriculture sèche). Ces résultats permettent d'aborder les modalités de la morphogénèse en contexte semi-aride mais également les concepts de rupture et de stabilité socio-environnementale. Nous réfutons l'hypothèse d'un déclin d'origine environnementale autour de 1450 apr. J.-C. Par contre, une crise environnementale autour de 1000-1150 apr. J.-C., associée à des conditions climatiques contraignantes (changements climatiques rapides avec épisodes El Niño) conduisant à des migrations massives et une surexploitation du territoire dans un milieu déjà fragilisé car trop spécialisé, pourrait être responsable du lent déclin de la communauté d'irrigation Hohokam, 200 à 300 ans plus tard. Le système socio-environnemental des Akimel O'Odham au 19ème s. semble reproduire le même schéma sur une échelle spatiale et temporelle plus réduite.

Aujourd'hui l'environnement connaît des bouleversements fondamentaux dus en grande partie à l'action de l'homme sur les milieux. En effet, tandis que les phénomènes climatiques et biophysiques ont été pendant longtemps les moteurs principaux des transformations des surfaces terrestres, l'Homme est aujourd'hui à l'origine de la majeure partie des transformations qui affectent les écosystèmes terrestres. Ainsi, les pratiques des acteurs du territoire jouent un rôle fondamental sur les modifications de l'usage des sols, et par conséquent sur les écosystèmes environnementaux. L'intensification de l'agriculture entraîne une dégradation des milieux " naturels ", et de profonds changements dans les structures paysagères. Dans les régions bocagères, la gestion du réseau de haies joue un rôle déterminant dans la conservation des écosystèmes, de la biodiversité tant faunistique que floristique et également sur la qualité de l'eau, des sols, ... Cette thèse, centrée sur les haies bocagères, porte plus particulièrement sur l'identification de pratiques agricoles territorialisées et sur leur organisation spatio‐temporelle. Les objectifs poursuivis dans cette thèse sont d'étudier les pratiques agricoles effectuées sur les haies en Bretagne à travers leurs interactions avec les structures paysagères, et d'en modéliser le fonctionnement, afin de comprendre comment elles influencent la dynamique du paysage.L'identification et la caractérisation des pratiques agricoles ont été effectuées à partir de l'évaluation de différents types d'images de télédétection à haute et très haute résolution spatiale et de données laser aéroportées LiDAR, en utilisant une approche de classification contextuelle orientée‐objets. La modélisation des pratiques agricoles a été réalisée avec un modèle multi‐agents, afin de prendre en compte la dimension spatiale des jeux d'acteurs pour évaluer l'influence des pratiques agricoles sur l'évolution du réseau de haies. Les résultats de l'observation du réseau bocager à partir des données de télédétection mettent en avant leur complémentarité : la caractérisation de la continuité des haies à un niveau fin est rendue possible grâce aux images à très haute résolution spatiale, tandis que la détermination et la cartographie des pratiques agricoles à l'échelle de l'arbre peut être appréhendée à partir de données laser aéroportées de type LiDAR. L'observation et la caractérisation du réseau de haies ont permis de déterminer l'arrangement spatial des structures boisées en prenant en compte non plus seulement la présence des éléments mais également leur emprise dans le paysage et leur agencement au sein de la dynamique temporelle des successions culturales. Le modèle multi‐agents développé a permis d'analyser l'influence des pratiques agricoles sur la dynamique du paysage, et de déterminer l'importance de décisions prises au niveau local sur l'évolution du réseau de haies à une échelle supérieure

L'intérêt pour la dispersion des gènes via le pollen a augmenté avec les cultures de plantes génétiquement modifiées. A ce jour, les données expérimentales ainsi que la modélisation portant sur les mouvements du pollen de colza, Brassica napus L., à l'échelle du paysage ne différencie pas clairement la part du vent et des insectes dans cette dispersion. Cependant, l'estimation de la dispersion des gènes par le pollen reste une condition nécessaire pour la gestion des risques d'échappement des (trans-)gènes vers l'environnement et les cultures conventionnelles. A travers cette thèse, nous avons pu mettre en évidence qu'une grande diversité d'insectes pollinisateurs pouvait transporter du pollen viable entre différentes plantes de colza sur des distances importantes (>1.1 km). La diversité d'insectes varie d'une région à l'autre et d'une année sur l'autre. Cependant, bien que la majorité des insectes sur une zone de grande production de colza ait du pollen de cette culture sur leur corps, seulement 39,4 % des insectes capturés sur des plantes mâle-stériles transportent du pollen de colza viable. Bien que nous n'ayons pas pu déterminer avec précision la part du vent et des insectes dans le pollinisation du colza, il semblerait que les insectes participent de façon plus importante à la pollinisation de plantes présentes en bordures de champs, augmentant ainsi le taux de pollinisation croisée. Nos résultats fournissent des données fiables pour améliorer les modèles de dispersion pollinique pour des cultures entomophiles à l'échelle du paysage. Ces modèles sont essentiels pour l'aide à la gestion afin de réduire la dispersion des gènes par le pollen des cultures génétiquement modifiées vers les plantes sauvages ou les cultures conventionnelles

Un engouement pour la réhabilitation des rivières urbaines se manifeste actuellement au travers de nombreux projets d'aménagements paysagers de berges fluviales. Cette construction contemporaine des paysages fluviaux influe sur l'imaginaire et les formes urbaines, jusque dans certaines villes nord méditerranéennes, qui se sont historiquement protégées et distanciées de leurs cours d'eau torrentiels. Ce phénomène révèle-t-il un renouvellement des manières de concevoir l'aménagement urbain, voire " l'urbain " même ? L'hypothèse de recherche défend en effet l'idée que le fleuve est en passe de jouer un rôle structurant dans certaines villes du midi français, en initiant leurs stratégies de développement. Nous cherchons à vérifier cette idée par une étude approfondie des projets relatifs aux paysages fluviaux de Perpignan et de Montpellier : description des pratiques d'aménagement du fleuve, de ses transformations matérielles, et des discours écrits et oraux (recueillis dans la presse, les documents de projets, et les entretiens réalisés). Les résultats montrent que le fleuve n'est plus une frontière, mais une nouvelle centralité urbaine. Au cœur des stratégies urbaines, il remplit désormais une fonction d'infrastructure paysagère et est reconnu comme patrimoine biologique et paysager. La ville est perçue comme " renaturée " par le fleuve, qui lui apporte une matérialité végétale authentique, ainsi qu'un repère géographique fondamental. Mais l'attractivité urbaine du front d'eau prend-elle suffisamment en compte les spécificités physiques de ces fleuves, et notamment leurs besoins d'expansion ? Quelles sont les limites du passage de ces cours d'eau comme biens de production, au symbole de nature qu'ils sont désormais devenus ?

Les images satellitaires ont trouvées une large application pour l'analyse des ressources naturelles et des activités humaines. Les images à haute résolution, e.g., SPOT5, sont très nombreuses. Ceci donne un grand intérêt afin de développer de nouveaux aspects théoriques et des outils pour la fouille d'images. L'objectif de la thèse est la fouille non-supervisée d'images et inclut trois parties principales. Dans la première partie nous démontrons le contenu d'images à haute résolution. Nous décrivons les zones d'images par les caractéristiques texturelles et géométriques. Les algorithmes de clustering sont présentés dans la deuxième partie. Une étude de critères de validité et de mesures d'information est donnée pour estimer la qualité de clustering. Un nouveau critère basé sur la Longueur de Description Minimale (LDM) est proposé pour estimer le nombre optimal de clusters. Par ailleurs, nous proposons un nouveau algorithme hiérarchique basé sur le critère LDM à noyau. Une nouvelle méthode de ''combinaison de clustering'' est présentée dans la thèse pour profiter de différents algorithmes de clustering. Nous développons un algorithme hiérarchique pour optimiser la fonction objective basée sur une matrice de co-association. Une deuxième méthode est proposée qui converge à une solution globale. Nous prouvons que le minimum global peut être trouvé en utilisant l'algorithme de type ''mean shift''. Les avantages de cette méthode sont une convergence rapide et une complexité linéaire. Dans la troisième partie de la thèse un protocole complet de la fouille d'images est proposé. Différents clusterings sont représentés via les relations sémantiques entre les concepts.

Il existe de nos jours de nombreux modèles hydrologiques capables de prévoir, avec plus ou moins de précision et de fiabilité, les crues à l'exutoire d'un bassin versant. Un constat s'impose cependant: peu de ces modèles aident véritablement à comprendre le fonctionnement du milieu naturel sur lequel il sont appliqués. Pourtant comprendre l'organisation spatiale du milieu naturel est d'une grande importance puisque son agencement vertical puis latéral impose les mécanismes qui dirigent ses flux, hydriques et érosifs notamment. Il semble donc intéressant de modifier l'approche actuelle, essentiellement axée sur la prévision du phénomène, en apportant des éléments d'explication relatifs à l'organisation de l'espace et à la genèse des flux engendrés. Cette recherche propose de montrer comment cette explication de l'organisation du milieu naturel et des flux qui y transitent peut-être réalisée. Son but est de définir, pour trois petits bassins versants de la Dorsale Tunisienne, des unités spatiales nommées "segments de paysages" qui autorisent un découpage de l'espace en tenant compte de l'ensemble de ses caractéristiques : depuis les formes du relief jusqu'à l'agencement des différents éléments minéraux et organiques qui composent le milieu. Basées sur un important travail de terrain et de nombreux traitements statistiques dont l'objectif est d'appréhender les types d'organisations présents dans le milieu naturel, ces unités sont établies le long de transects représentatifs puis sont extrapolées à l'ensemble du paysage. La carte des segments de paysages qui en résulte prend alors la forme d'un véritable modèle spatial qui met en évidence des entités propres à chaque paysage, représentatives de leur organisation spatiale et à partir desquelles il est possible de déduire le cheminement des flux d'eau et de matière. Elle représente ainsi un apport de connaissance intéressant pour la gestion de la ressource en eau en région aride. A l'heure actuelle, seul un des trois paysages pris en compte dans les analyses n'a pu faire l'objet d'une telle cartographie.

Bien que la fragmentation des habitats soit reconnue comme une cause majeure de l'érosion de la biodiversité, les mécanismes sous-jacents sont encore mal connus. L'objectif de ce travail est d'identifier les principaux facteurs qui contrôlent l'organisation des communautés végétales forestières, aux différentes échelles spatiales et temporelles et dans différents contextes paysagers. Les espèces végétales vasculaires ont été inventoriées dans les fragments forestiers présents dans 9 fenêtres de 5x5km situées en Picardie (France). Une analyse régressive du paysage a d'abord permis de reconstituer l'histoire du couvert forestier pendant les trois derniers siècles, révélant que le paysage forestier picard était dans une dynamique de fragmentation croissante. L'influence des facteurs locaux, paysagers et historiques sur la richesse et la composition forestière des fragments a ensuite été analysée à l'aide de modèles d'équations structurales ; si la taille du fragment est le principal déterminant, les facteurs paysagers et historiques influencent fortement la présence des espèces herbacées forestières sensu stricto. Une analyse en coordonnées principales de matrices de voisinage couplée à une analyse de redondance avec partition de la variance a permis d'analyser la diversité inter-fragments le long du gradient paysager. Celle-ci apparaît contrôlée par les facteurs locaux en système ancien et peu fragmenté (partition des niches), tandis que la configuration spatiale du paysage devient essentielle en système fragmenté et/ou récent (neutralisme). Une approche « pseudo-diachronique » étudiant l'assemblage des espèces le long du gradient temporel a précisé l'importance relative des mécanismes neutralistes et de partition des niches dans les assemblages locaux des espèces. Une approche plus fine, utilisant des relevés emboîtés, a ensuite montré qu'à une échelle stationnelle (1000m2), la diversité végétale était surtout sous la double dépendance du réservoir régional d'espèces et des caractéristiques édaphiques, tandis qu'à une échelle très locale (1m2), la compétition interspécifique devenait significative. Une étude expérimentale a finalement confirmé que la présence des espèces de forêt ancienne était limitée par leurs faibles capacités de dispersion, alors que celle des espèces de forêt récente apparaissaient fortement limitée par les conditions d'habitat. En précisant l'influence multiscalaire et interactive des facteurs locaux, paysagers, historiques et spatiaux, ce travail contribue à une meilleure connaissance de l'organisation des communautés végétales forestières locales et de leur fonctionnement en métacommunauté.

Dans un contexte de développement socioéconomique, le littoral africain connaît une fréquentation accrue. Ce phénomène est d'intensité variable suivant les degrés de modernisation qu'illustrent Djibouti, le Sénégal et la Tunisie. C'est désormais un facteur à prendre en compte dans le fonctionnement de l'environnement littoral. Le Cap-Bon tunisien, la Petite Côte sénégalaise et le golfe de Tadjoura sont particulièrement concernés par ces changements car ce sont des régions proches des capitales. La lecture de paysages est utilisée pour cerner des modifications environnementales sur le court terme. L'analyse proposée repose sur des données collectées à partir de transects puis sur le traitement des indicateurs physiques ou sociaux dans des grilles synthétiques. Le but est d'aboutir à une première décomposition du fonctionnement des paysages côtiers et d'établir quelques perspectives environnementales en fonction des dynamiques ou d'éventuels déséquilibres observés. Selon la gestion de la nature littorale et l'encadrement de la fréquentation, des éléments peuvent être avancés quant à la durabilité des paysages et donc des nouvelles pratiques.

En France, la « loi paysage » de 1993 incite les collectivités locales à faire de la protection et de la valorisation des paysages un objectif de leurs politiques d'aménagement. Mais puisque la notion de paysage engage la sensibilité de l'observateur, n'y a-t-il pas une certaine incompatibilité d'échelle à en faire l'objet d'une politique territoriale ? Comment, en effet, les politiques publiques concilient-elles l'appréhension sensible des paysages avec les échelles territoriales de leur mise en oeuvre ? Les mécanismes économiques contemporains induisent une « banalisation paysagère » qui motive, en retour, l'émergence de ces politiques. Aux diverses échelles des territoires (la région étudiée est celle des Pays de la Loire), l'invocation du paysage prend différents sens. Mais ces nouvelles échelles du « paysage d'aménagement » posent des problèmes aux gestionnaires. Du paysage au territoire, il y a bien plus qu'un changement d'échelles ; c'est l'objet qui change de nature. La dimension territoriale de la gestion paysagère implique aussi des tensions entre les acteurs, chacun défendant son point de vue sur des paysages toujours appropriés et souvent instrumentalisés.