Les SIG, systèmes d'information géographiques, stockent des données<br /> géo-référencées dans des bases de données géographiques, ouvrant<br /> ainsi de grandes potentialités en terme d'exploitation. Une<br /> utilisation fréquente des SIG concerne la prise de décision à<br /> référence spatiale. Néanmoins, la technologie SIG actuelle souffre<br /> encore de plusieurs lacunes, dues en grande partie à un manque de<br /> capacités analytiques capables de supporter la nature multicritère<br /> des problèmes spatiaux. La solution la plus diffusée pour faire<br /> évoluer les SIG vers un vrai outil d'aide à la décision à référence<br /> spatiale est l'analyse multicritère (AMC). De nombreux travaux<br /> d'intégration SIG-AMC ont été publiés depuis le début des années<br /> 1990. Cependant, ces travaux présentent plusieurs limites qui les<br /> empêchent à être diffusés au delà du cadre académique : (i)<br /> utilisation du mode d'intégration indirecte ou encastrée, (ii)<br /> intégration d'une seule méthode ou d'un nombre limité de méthodes,<br /> (iii) absence d'une méthodologie pour le choix de la méthode à<br /> appliquer dans un problème donné, (iv) intégration des méthodes du<br /> critère unique de synthèse, et (v) nécessité d'une connaissance<br /> approfondie du SIG et de l'AMC. Dans ce travail de thèse, notre<br /> contribution a porté sur la proposition de solutions conceptuelles,<br /> méthodologiques et informatiques pour surpasser ces différentes<br /> lacunes. Plus précisément, nous proposons : (i) une stratégie<br /> d'intégration SIG-AMC, (ii) un module à base de règles pour le choix<br /> de la procédure d'agrégation, (iii) une méthodologie pour la<br /> cartographie décisionnelle multicritère facilitant l'utilisation des<br /> méthodes de surclassement de synthèse, et (iv) une algèbre destinée<br /> à la modélisation spatiale multicritère. Pour valider les solutions<br /> proposées, nous avons développé un prototype et nous l'avons<br /> appliqué à un problème de génération des corridors en utilisant des<br /> données réelles, relatives à l'Ile-de-France. Les résultats obtenus<br /> sont satisfaisants.

L'augmentation de la quantité d'information disponible pour appréhender l'environnement a nécessité la création d'une nouvelle structure de gestion de l'information : le Système d'Information Géographique (SIG). Deux types de SIG peuvent être trouvés : ceux couvrant une large zone (de la taille d'un pays), et ceux plus locaux dont la plupart possèdent un but précis. Quoique la philosophie de ces deux structures soit la même, la mise en oeuvre et la gestion restent plus aisées pour les SIG locaux. La création et la mise en oeuvre d'un ou plusieurs SIG sont discutées. Trois exemples d'utilisation de SIG démontrent l'utilité de ces structures. Le premier exemple correspond à une étude préliminaire d'impact lors d'un projet d'aménagement dans le Parc National du Mercantour. Les informations contenues dans le SIG sont utilisées comme un filtre binaire afin de localiser les lieux propices au projet. Le second SIG concerne les peuplements benthiques de Méditerranée. La finalité de celui-ci est de synthétiser des informations sur un même lieu géographique, mais acquises avec des techniques de prélèvement différentes, par différents chercheurs et à des dates différentes. Cette synthèse fait appel à une notion de fiabilité de l'information. L'association d'un SIG avec un modèle numérique de simulation de l'évolution du milieu urbain constitue le dernier exemple d'utilisation. Ce modèle numérique tient compte des contraintes du milieu environnant données par le SIG, ainsi que de l'apport exogène de population. Les résultats montrent des projections de l'évolution du milieu urbain pour les années 2000 et 2025 et pour différents scénarios, dans la région de Toulon (Var).

Pour se localiser en ville, la majorité des solutions commercialisées se base sur les systèmes GPS. Même si ces systèmes offrent une précision suffisante hors agglomération, celle-ci se dégradent considérablement en villes à cause des phénomènes connus sous le nom du canyon urbain (i.e. réflexion du signal GPS sur les façades des bâtiments). Pour pallier ce problème, les solutions basées sur un SLAM visuel (Simultaneous Localization And Mapping) semblent une alternative prometteuse. En plus de l'estimation des six degrés de liberté de la caméra mobile, il fournit une carte 3D de la scène observée. Toutefois, la localisation assurée par le SLAM visuel n'est pas géo-référencée et présente souvent des dérives (e.g. mauvaise estimation du facteur d'échelle, accumulation des erreurs). Pour faire face à ces limitations et afin de proposer une solution facile à déployer, nous avons étudié la possibilité d'intégrer au SLAM des informations supplémentaires qui pourraient contraindre l'ensemble de la reconstruction fournie. Ces dernières doivent alors être peu couteuses et disponibles en milieux urbains denses et péri-urbains. C'est pour cette raison que nous avons choisi d'exploiter les contraintes fournies par un GPS standard et celles apportées par des modèles issus des Systèmes d'Information Géographique, plus précisément : des modèles 3D des bâtiments et des modèles d'élévation de terrain. La principale contribution de ces travaux réside en l'intégration de ces contraintes au sein de l'ajustement de faisceaux (i.e. processus d'optimisation du SLAM). Ceci n'est pas trivial étant donné que combiner des contraintes agissant sur la trajectoire de la caméra et la reconstruction 3D peut entrainer des problèmes de convergences, en particulier lorsque les informations exploitées ont des incertitudes variées, voire même des données biaisées ou aberrantes (e.g. Pour les mesures du GPS). Différentes solutions Larnaout et al. (2012, 2013a,b,c) permettant de combiner plusieurs de ces contraintes simultanément tout en limitant les problèmes de convergence ont été développées. Les solutions proposées ont été validées sur des séquences de synthèse et d'autres réelles de plusieurs kilomètres enregistrées dans des conditions de circulation normale. Les résultats obtenus montrent que la précision atteinte au niveau de l'estimation des six degrés de liberté de la caméra permet d'assurer des nouvelles applications d'aide à la navigation par le biais de la Réalité Augmentée. En plus de leur précision, nos approches ont l'avantage d'être rapides, peu couteuses et faciles à déployer (ne nécessitant pas un matériel sophistiqué).

Les écoulements volcaniques (lahars, écoulements hyperconcentrés) et les crues soudaines représentent des phénomènes destructeurs et dangereux. Malgré leur pouvoir destructeur (e.g. Armero, Colombie, 1985), il existe très peu d'études centrées sur les effets des lahars en zone urbaine, alors qu'ils représentent une menace réelle pour de nombreuses villes, comme Arequipa, au Pérou. Arequipa est une ville de presque 1 million d'habitants située à 17 km au sud-est du volcan El Misti. La dernière éruption majeure du Misti remonte à 550 ans (1460 après J.C.) et de plus petites éruptions ont parsemé le 18ème et le 19ème siècle. Des lahars dont les volumes sont compris entre 0,01x106 et 11x106 m3 se sont formés et des inondations ont balayé les vallées tous les 5 à 10 ans. Suite à l'augmentation de la population d'Arequipa, la zone urbanisée s'étend maintenant sur les flancs du volcan, jusqu'à 9 km du sommet. En réponse à cette croissance rapide et apparemment incontrôlée, il est essentiel d'évaluer l'utilisation des sols, les bâtiments et les infrastructures en fonction de leur vulnérabilité. Des scénarios d'aléas ont été développés à partir d'anciennes et d'actuelles études géologiques, de cartes traditionnelles et des modèles numériques (tels que Titan2D) des dépôts volcaniques et fluviaux, d'études de terrain sur l'utilisation des sols, le type de bâtiments et d'infrastructures, d'analyses statistiques (y compris des analyses multi variantes) et enfin des caractéristiques géotechniques des matériaux utilisés pour les constructions. Trois scénarios de référence ont été utilisés allant d'un scénario de crue (récurrence de 5 à 10 ans) à une éruption (sub) Plinienne (VEI >3, récurrence de 5000 à 20 000 ans). Les zones inondables ont été délimitées en utilisant des résultats de code de simulation couplés à des cartographies géologiques et à des analyses de magnitude/fréquence. L'amélioration d'un MNT, construit à partir d'études DGPS et de données ASTER (10 m de résolution), a permis de modéliser les écoulements à partir de Titan2D. Les résultats du modèle montrent une extension des écoulements plus longue que celles proposées dans les études précédentes (e.g Vargas et al, 2010). L'étude de terrain a permis de classifier l'utilisation des sols selon 19 catégories et les principaux bâtiments et infrastructures selon 10 catégories. Par exemple, les bâtiments ont été classés et ordonnés selon des critères de nature du matériau principal les constituant, nombre d'étages, etc. De la même manière, la classification de l'utilisation des sols et du type d'infrastructures ont été classé en fonction de différents éléments comme le taux d'occupation, l'importance des évacuations d'urgence etc. Les effets mécaniques des écoulements sur les immeubles et les infrastructures ont été recherchés dans le but d'élaborer des fonctions de vulnérabilité. Cette étude a révélé que les bâtiments et l'utilisation des sols du Quebrada Huarangal sont particulièrement vulnérables et exposés au risque même lors d'un écoulement de faible magnitude. Ceci est essentiellement dû à la très faible qualité des constructions dans les zones à hauts risques du Quebrada Huarangal. Au contraire, le risque présent dans la vallée du Rio Chili est une zone à faible risque. Le niveau de risque inhérent au système d'énergie hydroélectrique et aux réserves d'eau potable reste inquiétant pour la ville, notamment durant une crise volcanique. Cette étude a mis en évidence les capacités d'intégration des données SIG générant de l'information sur le risque via la combinaison de scénarios d'aléas et d'éléments de vulnérabilité. Ces méthodes semblent être prometteuses pour l'étude et la prévention des risques volcaniques. De plus, une base de données mise à jour pourrait aider à gérer de manière efficace une possible crise volcanique en temps réel, et ce qui est plus important encore, assister les tâches de réduction des risques.

L'objectif de cette thèse est de produire une méthodologie de restitution spatiale de la susceptibilité torrentielle à une échelle régionale. Les méthodes géomatiques et statistiques mises en œuvre visent à intégrer différents facteurs de prédisposition au phénomène de laves torrentielles, en particulier les caractéristiques morphométriques des tronçons et de leur bassin versant et leur potentiel de fourniture sédimentaire.La définition de modèles statistiques robustes a permis de prédire l'activité torrentielle à partir de la morphométrie des tronçons et de leur bassin versant, et permettent la discrimination des processus de laves torrentielles et de charriage.Au niveau des zones sources, le second facteur de prédisposition qu'est la disponibilité sédimentaire, est cartographié à partir de l'analyse des orthophotographies infrarouges de l'IGN©, puis est combiné à la susceptibilité morphométrique dans un SIG de manière experte. Ainsi, le potentiel sédimentaire des bassins versants sources vient pondérer la probabilité d'activité de lave torrentielle établie à partir du potentiel morphométrique dans le but de prédire la susceptibilité au déclenchement. Plus aval, la prédisposition à la propagation de laves torrentielles dépend des caractéristiques morphométriques et est également contrôlée par la susceptibilité torrentielle des biefs situés juste en amont (approche réseau). L'application de la démarche dans les Alpes du Sud a été validée avec 50 observations expertes.Cette thèse a conduit à la production des cartes des zones de déclenchement de laves torrentielles, et à l'identification de leur zone de propagation potentielle, intégrées à une plateforme de services (projet RHYTMME, Irstea et Météo-France). Elles peuvent être superposées avec les aléas de précipitations pour identifier les secteurs susceptibles à l'activité de laves torrentielles lors d'événements de précipitations de forte intensité.

Le travail effectué dans le cadre de cette thèse intitulée " Outil d'aide au diagnostic du réseau d'eau potable pour la ville de Chisinau par analyse spatiale et temporelle des dysfonctionnements hydrauliques " porte sur le développement d'une maquette du futur outil d'aide à la gestion des infrastructures et notamment du réseau d'eau potable de la ville de Chisinau Moldavie (1200 Km de canalisations - 800 000 habitants). La méthode proposée est basée sur l'analyse de l'état de fonctionnement du réseau d'eau potable. Cet état de fonctionnement du réseau d'AEP peut être connu à partir : - d'informations directes fournies par un système de télésurveillance (mesure de pression, de vitesse, de débit, de qualité....), - d'informations indirectes (analyse des incidents survenus sur le réseau, des interventions, de l'environnement du réseau....) obtenues. Dans notre cas, l'absence de mesures directes ne permet pas de quantifier l'état de fonctionnement du réseau sur l'ensemble du réseau sauf en quelques points critiques connus (station de pompage, station de relèvement..), c'est pourquoi, cet état est défini en se basant sur la liste des incidents, et des interventions survenues sur le réseau entre 1996 et 2001, ainsi que sur des informations portant sur l'environnement du réseau (nature des sols, aménagement du territoire ...) Ce travail de recherche comprend deux volets : Ü Aspect " Diagnostic " : Analyser qualitativement et quantitativement tous les aléas pouvant exister sur le réseau et se manifester par des observations. Il s'agit dans tous les cas d'établir le cheminement possible entre les observations, les causes possibles, et d'évaluer les conséquences induites. Il s'agit par une analyse successive et récursive (à l'aide de requêtes temporelles), de détecter la simultanéité de 2 ou plusieurs observations (manifestations de dysfonctionnement) se produisant dans un même laps de temps et la mise en évidence de relations topologiques et hydrauliques pouvant exister entre les sites où sont observés les dysfonctionnements. L'utilisation également de la théorie des graphes, plus particulièrement du réseau de Petri, permet de passer d'une analyse espace-temps entre 2 ou m événements à une analyse intégrant la causalité entre 2 événements. Ü Aspect " Aide à la décision " : Associer un " niveau d'urgence " à chaque tronçon du réseau afin d'assurer le suivi de la réhabilitation des infrastructures, l'assistance à la réhabilitation avec la détermination de zones prioritaires, la gestion/maintenance du réseau pour la pérennité du réseau. Ce niveau d'urgence est quantifié à l'aide d'une Méthode Hiérarchique Multicritères développée par SAATY (en considérant des critères techniques, économiques, sociaux, environnementaux ainsi que la politique des gestionnaires). La méthodologie développée utilise différents outils et méthodes issues : des bases de données temporelles, d'analyse spatiale et de SIG, de raisonnement cognitif et de modélisation hydraulique des écoulements, théorie de graphes et réseau de Petri. L'outil est testé sur un secteur pilote de la ville, qui représente environ 7% du réseau d'eau potable sur la ville, l'ensemble du réseau sera pris en compte ultérieurement lorsque la validation de cette portion de réseau sera faite par les services techniques de la ville de Chisinau (Moldavie). Mots clés : Vieillissement, réseau d'eau potable, Système d'Information Géographique, base de données géographique, renouvellement, méthode hiérarchique multicritère, dysfonctionnements, analyse spatio-temporelle, théorie des graphes, réseau de Petri, diagramme cause à effets.

Cette thèse vise à fournir des bases d’informations et des outils qui font actuellement défaut dans l’analyse environnementale des filières biocarburant, en particulier dans l’analyse de cycle de vie (ACV). Ce travail comprend deux volets complémentaires. Le premier volet s’intéresse aux filières biocarburants à l’échelle internationale. Une étude descriptive permet de définir le système PEC (Production, Elaboration, Consommation) pour représenter ces filières. Dans cette représentation, un outil de reconstitution des filières basé sur les flux d’échanges internationaux en bioproduits est développé. Appliqué aux consommations de biodiesel de l’Union Européenne (UE), cet outil montre que les surfaces agricoles mobilisées au sein l’UE passent de 72% du total en 2004 à 24 % en 2009. Les surfaces agricoles « distantes » (hors UE) sont à la fois mobilisées par importations de bioproduits (22 à 46%) et à travers les importations directes de biodiesel (0 à 40%). Cet outil produit des matrices d’allocations d’impacts basées sur les consommations nationales, utiles pour l’ACV. Le deuxième volet s'intéresse aux zones de production de matières premières en considérant une échelle locale afin d’intégrer leurs hétérogénéités spatiales et leurs spécificités territoriales. Les zones de production sont localisées dans les principaux pays producteurs approvisionnant les filières biocarburants de l’UE. L’examen de ces situations de production permet d’identifier la nature des impacts locaux in situ et d’en analyser la criticité en fonction du contexte national et territorial. Des approches spatialisées à partir de Systèmes d’Information Géographique (SIG) sont appliquées aux filières bioéthanol au Brésil. Ces approches aboutissent à la caractérisation des zones d’emprises dues aux unités de bioéthanol au Brésil, ainsi qu’à la mesure d’indicateurs propres aux différents bassins de production identifiés (stabilité spatiotemporelle de l’expansion de la canne à sucre). La compréhension des structurations et des interactions à l’échelle des filières couplée à la mise en œuvre d’approches spatialisées conduit à mieux prendre en compte les aspects spatiaux prépondérants dans l’analyse environnementale et les études ACV des biocarburants consommés en Europe. / This work aims to provide informations and tools that are currently lacking in the environmental analysis of biofuels, especially in the life cycle analysis (LCA). This work includes two complementary parts. The first part focuses on biofuels supply chains at international scale. A descriptive study allows us to define the PEC system (Production, Elaboration, Consumption) to represent these supply chains. A tool is developed to describe and quantify PEC entities from biofuel consumption to areas of primary crops production. This tool is applied to biodiesel consumption in the EU using bioproducts flows data taken from international trade databases. It shows that biodiesel consumption involves a rapidly growing contribution of crop areas outside the EU (Non-EU), increasing from 28% in 2004 to 76% in 2009. Non-EU crop areas are indeed simultaneously mobilised through imports of bioproducts (22-46%) and through direct imports of biodiesel (0-40%). This tool eventually produces allocation matrices, based on national consumption, which are useful for LCA. The second part focuses on primary crops areas by considering a local level in order to integrate their spatial heterogeneities and territorial specificities. Primary crop areas in major producing countries supplying EU's biofuel consumptions are localised. Examination of the production situation in important countries allows to identify the nature of in situ local impacts and to study criticality of impacts in the national and territorial context. Then, spatial approaches based on Geographic Information Systems (GIS) are applied to bioethanol industries in Brazil. In this approach, about 620 ethanol plants in Brazil are localised using GIS and their supply areas are characterised. This leads to the measurement of specific indicators, such as spatiotemporal patterns of sugarcane expansion. These results are a contribution to the understanding of the structure and interactions among supply chains and to a better consideration of the spatial aspects in environmental analysis and LCA studies of biofuels consumed in Europe.

Cette étude est une analyse spatiale des vestiges archéologiques datant des origines à la fin de l'Ancien Empire des complexes funéraires de Netjerikhet et de Sekhemkhet à Saqqâra. L'objectif de ce travail est de comprendre l'occupation spatiale, l'enjeu étant de pouvoir traiter la quantité très importante d'informations issues des publications. Pour cerner l'ensemble de la documentation à examiner, une base de données et un système d'information géographique (SIG) ont été créés. Grâce à ces outils informatiques, tous les artefacts ont ainsi pu être enregistrés et une analyse des relations qu'entretiennent les différentes entités recensées a pu être menée pour tenter de comprendre comment s'organise l'espace. Des cartes imprimées permettent de visualiser les résultats de requêtes, d'ailleurs imaginées au préalable pour construire les outils. Cet examen des données, par le biais d'une géodatabase, permet également d'évaluer tout l'intérêt des outils informatiques pour la recherche. / This study is a spatial analysis of the archaeological remains dating from the origins to the end of the Old Kingdom of the funerary complexes of Netjerikhet and Sekhemkhet at Saqqara. The aim of this work is to understand the spatial occupation, the challenge is to process the very large amount of information from publications. To include all of the documentation to be processed, a database and a geographic information system (GIS) have been created. With these software tools, all artefacts were thus recorded and an analysis of the relationships between the different entities listed has been conducted to try to understand how the space is organized. Printed maps allow visualizing query results, queries moreover imagined beforehand to build the tools. This examination of the data through a geodatabase also assesses the interest of these tools for research.

La question des inégalités environnementales et sociales de santé (IESS) à l’échelle des territoires est rapportée à deux dimensions cumulatives : un niveau d’exposition des populations à un environnement de vie dégradé et un niveau de vulnérabilité face à ces facteurs de risques, capables d’affecter la santé. Ces travaux de recherche concernent les Systèmes d’Information Géographique (SIG) appliqués au domaine de la santé environnementale. Ils ont pour objectifs généraux la caractérisation de la qualité des milieux environnementaux et l’évaluation des IESS. L’atteinte de ces objectifs passe préalablement par la récolte, la genèse et la mise en forme de bases de données environnementales spatialisées. Ces bases issues de la surveillance physico-chimique et de la biosurveillance des milieux sont ensuite cartographiées à l'aide des outils SIG, notamment les méthodes géostatistiques d’interpolation spatiale. En parallèle, les disparités spatiales d'incidence de pathologies sont étudiées grâce à des méthodes de cartographie des maladies (Ratios d'Incidence Standardisés : SIR) et de détection de clusters atypiques d'évènements (statistique de scan) mises en œuvre sur la base de registres de maladies. Finalement des études écologiques spatialisées sont élaborées afin de rapprocher les cartographies environnementales générées aux indicateurs sanitaires et socio-économiques. Ces travaux s’attachent à répondre à la question « les populations présentant un état de santé dégradé vivent-elles dans un environnement dégradé ? » Ce questionnement a été étudié à travers trois axes de recherche. Le premier concerne la caractérisation de l’imprégnation de l’environnement par les éléments traces métalliques (ETM) et l’évaluation des IESS à fine résolution sur trois bassins de vie de la région Nord-Pas de Calais (NPdC). Cette recherche est menée à partir de mesures d’imprégnations biologiques réalisées à la fois chez des lichens épiphytes et chez l’Homme et d’un indicateur de défaveur localisé. Les ETM mesurés ont été considérés de manière individuelle, mais également de manière globale à travers le développement d’un indice intégré multimétallique, afin d’exprimer le niveau d’imprégnation général par plusieurs métaux. Des inégalités environnementales ont été mises en évidence à l’échelle des quartiers du bassin de Dunkerque. Nos résultats supposent également l’implication de l’environnement dans l’imprégnation des populations pour certains ETM.Dans le deuxième axe, nous avons mis en évidence des disparités spatiales d’incidence de l’insuffisance rénale chronique terminale entre les cantons du NPdC et souligné l’implication du statut socio-économique dans l’apparition de ces disparités, contrairement à d’autres facteurs (diabète, maladies cardiovasculaires, pratiques médicales). Seule une partie des disparités de cette pathologie est aujourd’hui expliquée. Il est donc nécessaire de poursuivre sur le rôle des contaminants de l’environnement. Enfin, le troisième axe s’intéresse à l’analyse spatiale et spatio-temporelle de contaminations des eaux souterraines par les ETM, en vue d’identifier de potentiels facteurs de risques environnementaux des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin. La réalisation de ces travaux s’appuie sur plusieurs collaborations établies avec le Réseau REIN, le Registre EPIMAD et des équipes de recherche (EA4483 et EA2694 Université Lille 2, TVES EA4477 ULCO).A la suite de ces travaux de thèse, les perspectives de recherche sont de poursuivre le développement d’indicateurs intégrés d’exposition aux contaminations multiples des milieux environnementaux. Les résultats montrent également un manque de renseignement des bases de données environnementales par rapport aux registres de santé. Un travail est donc nécessaire afin de définir le contenu de ces bases, nécessaire pour caractériser la qualité des milieux et faciliter l’étude de l’interaction de l’Homme avec son environnement. / Environmental and social inequalities in health (ESIH) over territories are related to two cumulative dimensions: populations exposed to their living poor quality environment and the vulnerability of these populations to the environmental risk factors, which can affect health. This research deals with the Geographic Information Systems (GIS) applied to the field of environmental health. General purposes are the characterization of environmental media quality and the assessment of ESIH.Achieving these objectives requires a first step of harvest, genesis and formatting spatialized environmental databases. Such data are resulting from physico-chemical monitoring and biomonitoring. They were then mapped using GIS tools, including geostatistical spatial interpolation methods. On the over hand, spatial variability in the incidence of diseases were investigated using disease mapping methods (Standardized Incidence Ratios: SIR) and the detection of atypical clusters of events (scan statistics), which are based on disease registries. Finally, geographical ecological studies are developed to associate the environmental maps generated to health and socio-economic status. Thus, this work aims to answer the question \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\"do people with poor state of health live in a poor quality environment?\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\" This question has been studied through three main researches.The first relates the characterization of trace elements burdens in the environment and the assessment of ESIH on neighborhood scale, over three territories in the Nord-Pas de Calais (NPdC) region. This research is conducted from measurements of biological burdens performed both in epiphytic lichens and humans and from a localized index of deprivation. The measured metals were considered individually, but also holistically by developing an integrated multimetallic index, in order to describe the general status of environmental pollution by metals. Environmental inequalities were observed on neighborhood scale in Dunkerque. Our results assume that trace elements burdens in populations are affected by environmental burdens.In our second research we revealed spatial disparities in the incidence of end stage renal disease (ESRD) on small area in the NPdC. Unlike other factors (diabetes, cardiovascular disease, medical practices), we highlighted the role of socio-economic status in the occurrence of such disparities. Only a part of the ESRD variability is currently explained. It is therefore necessary to focus on the environmental hypothesis.The third research focuses on the spatial and spatio-temporal analysis of groundwater contamination by trace elements, in order to identify potential environmental risk factors in the incidence of chronic inflammatory bowel disease.This work is based on several collaborations with the REIN network, the EPIMAD registry, and several research teams (EA4483 and EA2694 Université Lille 2, TVES EA4477 ULCO).Following this thesis, the research prospects are to pursue the development of integrated indicators to assess population exposure to the multiple environmental media contamination. The results also indicate a lack of information in environmental databases compared to health registries. A work is thus needed to define the content of such databases. These are necessary to characterize the environmental quality and to help the assessment of interaction between the populations and their living environment.

Le Cacao swollen shoot virus (CSSV) est un virus infectant le cacaoyer transmis par des cochenilles farineuses de la famille des Pseudococcidae. La maladie qui en découle existe aujourd'hui dans les principales zones de production de cacao d'Afrique de l'Ouest qui représentent 72% de la production mondiale de cacao. Le CSSV a été découvert en 1922 au Ghana et identifié avec certitude dans le Kloto au Togo en 1955 ; le premier isolat étudié moléculairement est l'isolat très virulent Agou1 du Togo. Cet isolat provoque des gonflements de tiges et de rameaux ainsi que des colorations rouge intense au niveau des nervures des jeunes feuilles engendrant ensuite une défoliation complète de l'arbre et sa mort au bout de 5 ans. La progression actuelle du CSSV dans les nouvelles zones de production, notamment au Togo (Litimé) en 1996 et en Côte d'Ivoire (Issia, Bouaflé, Sinfra) en 2000, indique une nouvelle émergence de la maladie. La découverte de ces nouveaux foyers soulève des questionnements sur l'origine des isolats et sur les mécanismes épidémiologiques impliqués dans la propagation de la maladie à l'échelle parcellaire et à l'échelle des territoires.Ces questionnements scientifiques sont pris en compte dans cette étude à trois niveaux : i) l'analyse statistique de la répartition spatiale et temporelle de la maladie à l'échelle des parcelles (fonctions de Ripley et analyse du nombre de liens entre arbres malades) et la cartographie des dynamiques d'évolution au moyen de systèmes d'information géographique (SIG), ii) la diversité moléculaire des isolats de CSSV en lien avec leur répartition géographique afin d'établir une carte de répartition dans les deux régions de production (Kloto et Litimé) et d'essayer de retracer l'historique de la propagation du virus, iii) la cartographie des zones cacaoyères, des cacaoyères saines en comparaison aux cacaoyères malades, à l'échelle des territoires par la combinaison des données satellites Spot5 à 2.5 m de résolution spatiale et des motifs de paysage relevés sur le terrain.L'analyse spatiale avec les fonctions de Ripley et l'analyse du nombre de liens ont montré que les différents états sanitaires (sain, malade, mort) des cacaoyers sont agrégés indiquant ainsi une propagation à partir de foyers d'infection au niveau parcellaire. L'analyse du nombre de liens indique un processus de contamination de plante à plante dans les parcelles. Les études des dynamiques d'évolution au moyen de SIG ont montré à travers des cartes de densités que les cacaoyers malades et les cacaoyers morts sont regroupés en agrégats dans les parcelles et que la taille de ces agrégats augmente entre les deux années d'observation (2008 et 2009). Les dynamiques de changement ont permis de détecter une progression de la maladie plus rapide dans certaines parcelles, qui peut s'expliquer par leur moins bon entretien. La caractérisation des isolats de virus dans les cacaoyères togolaises a montré l'existence de trois groupes dont les groupes A et B uniquement dans le Litimé, et le groupe C uniquement dans le Kloto, indiquant une forte différenciation géographique. Les coefficients de corrélation de Pearson et de Spearman indiquent qu'il existe un lien entre distance génétique et distance géographique des isolats du groupe A, ce qui implique une contamination de proche en proche pour ce groupe à l'échelle du territoire. Compte tenu de la différenciation marquée entre les groupes du Kloto et du Litimé, nous pouvons conclure que les cacaoyères du Litimé n'ont pas été contaminées par du matériel venant du Kloto mais plus probablement à partir de parcelles cacaoyères situées au Ghana et contaminées précédemment pour se répandre ensuite dans le Litimé. L'étude des images satellites a montré qu'il n'existait pas de relation simple entre l'état sanitaire des motifs de cacaoyers et leur radiométrie en raison de la forte hétérogénéité du système agroforestier du Litimé / Cacao swollen shoot virus 'CSSV ' is a virus transmitted by mealybugs, insects of the Pseudococcidae family. The disease occurs in all the main cocoa-growing areas of Western Africa. It induces swellings on shoots and roots and mosaic and chlorosis on the leaves and has caused very serious crop losses in Ghana, Nigeria and more recently, Togo and Côte d'Ivoire. The cocoa production in Western Africa, representing about 72 % of the worldwide production is particularly important for the economic equilibrium of these countries. The actual progress of the CSSV epidemic in the large production areas in Togo like ‘Litimé' and ‘Kloto' and in Côte d'Ivoire (Issia, Bouaflé, Sinfra) requires to understand and forecast its spread in time. The discovery of these new focuses of the disease raises questions about the origin of the isolates and the mechanisms involved in the epidemiological spread of the disease at field scale and across territories.These scientific questions are addressed in this study at three levels: i) the spatial and temporal distribution of disease across the plots with statistical methods (Ripley and analysis of the number of links) and geographical information systems (GIS) to map the dynamics of evolution, ii) the molecular diversity of CSSV isolates related to their geographical distribution in order to establish a distribution map in the two regions of production (Kloto and Litimé) and try to understand the history of the virus spread, iii) the mapping of cocoa area in Litimé, the mapping of disead cocoa in comparison with healthy cocoa at the territories scale by combining satellite data with SPOT5 2.5 m spatial resolution and landscape motifs field surveys.The spatial analysis with Ripley's method and analysis of the number of links have shown that the different states of health (healthy, disead, dead) of cocoa trees are aggregated indicating a spread by patch at plot level. The analysis of the number of links indicates a process of contamination from plant to plant in the plots. Studies of the dynamics of evolution from Sig showed through density maps that disead cocoa trees and dead cocoa tree are grouped into clusters in the plots and the size of these aggregates increases significantly between the two years observation (2008 and 2009). The dynamics of change have detected a similar progression of the disease in plots 2 and 3 speedy than Parcel 1. This difference of the disease progress on the three plots can be explained by better maintenance of Parcel 1. The characterization of virus isolates on cocoa plots in Togo has shown the existence of three groups with groups A and B only in the Litimé, and group C only in the Kloto, indicating strong geographical differentiation. The correlation coefficients of Pearson and Spearman indicate a link between genetic distance and geographical distance of the isolates of group A, which implies a contamination step by step for this group at territories scale. Given the marked differentiation between the groups of Kloto and Litimé, we can conclude that the cocoa tree of Litimé were not contaminated with material from the Kloto but more likely from plots located in Ghana and previously infected then spread in the Litimé. The study with the satellite images showed that there was no simple relationship between the health patterns of cocoa trees and their radiometry because of the high heterogeneity of the agroforestry system of Litimé. The combination of landscape motifs and radiometry, however, possible to distinguish areas with dominant "cocoa", areas dominated by "crops", areas dominated by "forest". Among the areas to be dominant "cocoa", we have distinguished the cocoa denuded areas that correspond to potential disease areas and cocoa shade. These various studies indicate that disease progression is slow and works gradually. Emergences observed in new areas probably come from human movements