Les systèmes intensifs de monoculture de maïs ont conduit à une contamination importante des eaux souterraines et superficielles par les pesticides sur le bassin versant Adour-Garonne. Dans une logique de gestion de ce risque environnemental, l'objectif général de cette thèse est d'apporter des éléments de compréhension de la dynamique de l'eau et du devenir de molécules herbicides sous différentes conduites culturales du maïs. Les molécules herbicides étudiées sont l'isoxaflutole et son produit de dégradation possédant l'action herbicide, le dicétonitrile, qui représentent une solution de remplacement de l'atrazine dans les programmes de désherbage. Quatre systèmes de culture du maïs, croisant deux techniques de travail du sol (technique conventionnelle avec labour vs. technique de conservation avec travail superficiel) avec deux modes de gestion de la période d'interculture (sol nu vs. sol couvert par une culture intermédiaire), sont conduits sur une parcelle agricole située sur un sol limoneux hydromorphe de la vallée alluviale de la Garonne. Les dynamiques de l'eau et des herbicides ont été suivies durant deux années (2005 et 2006) en conditions de plein champ à partir d'un dispositif instrumenté. En complément, une caractérisation détaillée de l'hétérogénéité des propriétés physiques du sol et des mécanismes impliqués dans la dissipation des pesticides, notamment la rétention et la dégradation des pesticides par le sol, a été menée en s'appuyant sur une description morphologique des compartiments de sol créés par les opérations culturales successives. Certains des paramètres obtenus ont ensuite été utilisés dans un travail de modélisation des dynamiques de l'eau et des solutés sur les modalités les plus contrastées (i.e. technique conventionnelle / sol nu et technique de conservation / sol couvert), à l'aide du modèle HYDRUS 2D. Les résultats de suivi au champ montrent un fonctionnement hydrodynamique différencié entre les systèmes de travail du sol en 2005. Un drainage plus important sous les modalités en technique conventionnelle durant la période de culture est mesuré mais demeure sans conséquence significative sur les pertes d'herbicide. En 2006, en revanche, aucun effet lié au travail du sol sur le drainage n'a été mis en évidence. Sur cette année là, les pertes d'eau et d'herbicide ont été plus faibles sous les modalités ayant reçu au préalable un couvert végétal en période d'interculture ce qui peut s'expliquer par un ralentissement de la migration de l'eau et des solutés consécutifs à un assèchement du sol par le couvert. L'étude des capacités d'infiltration en surface dans les différentes modalités a permis de mettre en évidence l'importance de la variabilité temporelle des propriétés hydrodynamiques du sol travaillé qui, selon la période à laquelle les mesures sont conduites, peut induire un biais dans l'estimation de ces propriétés. Les mesures de conductivité hydraulique réalisées dans les profils culturaux indiquent des capacités de conduction de l'eau globalement plus faibles mais plus homogènes en technique de conservation qu'en technique conventionnelle. Le travail du sol à la charrue est en effet à l'origine d'une importante variabilité verticale et latérale des propriétés physiques, variabilité que nous identifions également dans les mesures de teneur en eau immobile du sol, à l'origine d'un transport préférentiel des solutés. Au niveau des pesticides étudiés, la rétention des deux composés est corrélée à la teneur en carbone organique des compartiments de sol concernés, se traduisant par une rétention supérieure en technique de conservation. La dégradation de l'isoxaflutole étant essentiellement abiotique, le travail du sol n'a que peu d'effet sur elle et ce sont principalement les conditions du milieu qui influencent la cinétique de dégradation. En revanche, la dégradation du dicétonitrile, d'origine biologique, est plus rapide en technique de conservation et reste sensible aux conditions d'incubation. Là-encore, une variabilité verticale et latérale des propriétés de dégradation en technique conventionnelle lié au travail du sol à la charrue a été mise en évidence, alors qu'en technique de conservation, la variabilité de la dégradation du dicétonitrile est associée à la stratification verticale des matières organiques. La modélisation des phénomènes observés a tout d'abord permis de souligner une déconnection importante entre les mesures physiques réalisées en laboratoire (rétention en eau) et le fonctionnement du sol non perturbé. L'utilisation de mesures de terrain du potentiel matriciel et de la teneur en eau du sol, couplée à une étape de modélisation inverse, a abouti à une bonne représentation de la dynamique de l'eau et des solutés sous les deux modalités étudiées. Les représentations numériques ainsi obtenues indiquent des pertes en herbicide plus faibles en technique de conservation / sol couvert mais soulignent également la nécessité d'une prise en compte simultanée de l'hétérogénéité du milieu sol et du développement racinaire de la plante.

Les composés soufrés volatils (CSV) sont des composés majeurs de l'arôme des fromages. Même présents à de très faibles concentrations, ils contribuent de manière significative à leur qualité aromatique et à leur typicité, du fait notamment de leur faible seuil de détection et de leur forte réactivité. Jusqu'à présent, les études portant sur la production de CSV étaient axées essentiellement sur le catabolisme de la méthionine, sans inclure l'implication potentielle de la cystéine dans leur production. Cette étude a donc eu pour principal objectif d'étudier dans quelle mesure la cystéine pourrait contribuer à la production de CSV par les levures et les bactéries de la flore d'affinage. La mise au point d'une technique de piégeage dans un système fermé, et de capture in situ de l'H2S produit par le catabolisme de la cystéine, nous a permis d'effectuer une sélection de souches les plus aptes à dégrader la cystéine. Cette technique a donc été utilisée pour quantifier la production d'H2S de vingt souches de levures et dix-sept souches de bactéries. Cinq souches de levures et quatre souches de bactéries ont été ainsi sélectionnées, et nous avons donc étudié leur capacité à produire des CSV à partir i) de la cystéine, ii) de la méthionine ou iii) de mélanges méthionine-cystéine. En ajoutant de la cystéine, aucun nouveau CSV n'a été produit par les levures, et seulement des traces de CSV ont été quantifiées chez les bactéries. Avec l'ajout de méthionine, deux voies de dégradation de la methionine ont été mises en évidence chez les souches de levures : une produisant du méthional/méthionol, l'autre du DMDS/DMTS. Deux nouveaux composés soufrés volatils ont également été détectés : la 2-méthyl-tétrahydrothiophène-3-one et le 1,3-oxothiane. Concernant les bactéries, elles produisent sur cystéine seule ou méthionine seule les CSV majeurs du catabolisme de la méthionine (DMDS, DMTS, DMQS et des thioesters). En ce qui concerne les mélanges de méthionine-cystéine, la production de CSV est plus ou moins réduite selon la concentration de cystéine ajoutée. Cet effet correspond certainement à une dégradation réduite de la méthionine consécutive à l'ajout de cystéine. Bien que cet effet demeure souche dépendant, des modifications du profil des CSV produits ont été observées dans tous les cas. Chez les bactéries, nous avons obtenu une production accrue des polysulfures DMTS et DMQS, parallèlement à la diminution de la production de thioesters. Chez les levures, on observe une diminution de la concentration de méthional/méthionol et de thioesters, mais sans augmentation de la production des polysulfures. Une faible concentration des formes solubles et réactives de l'H2S (HS- et S2-) dans le milieu de culture acide utilisé pour les levures pourrait expliquer ce résultat. Des essais de flairage ont montré que l'addition de faibles concentrations de cystéine, en présence de méthionine, assure la production de notes aromatiques globalement équilibrées et proches de celles d'un fromage à pâte molle croûte lavée bien affiné. Ainsi, dans un contexte fromager, nous pouvons raisonnablement supposer que l'H2S produit par le catabolisme de la cystéine ne participerait pas à la modification du profil de CSV en début d'affinage, à cause du caractère acide du caillé pendant cette période. Toutefois, l'augmentation du pH, résultat du développement des levures déacidifiantes, peut augmenter la réactivité de l'H2S qui, avec la production simultanée de méthanethiol par le catabolisme de la méthionine des bactéries d'affinage, pourrait ainsi favoriser un meilleur équilibre entre les polysulfures et les thioesters. Ainsi, la co-production de ces molécules soufrées par les levures et les bactéries d'affinage pourrait favoriser le développement d'un arôme équilibré de type fromage affiné.

Le sol est une ressource vivante, finie et dynamique. La santé d'un sol résulte d'interactions multiples entre des composantes physico-chimiques et biologiques, notamment les communautés microbiennes, primordiales pour le fonctionnement du sol. Les pratiques culturales ont une influence forte sur la santé des sols, au travers de modifications des caractéristiques physico-chimiques et de leur influence sur les communautés microbiennes des sols. Elles sont donc de plus en plus utilisées en protection des cultures. Afin de mesurer la santé des sols et de proposer des pratiques améliorantes, il est nécessaire de définir des indicateurs de la santé des sols. L'objectif de ce travail est la recherche d'indicateurs de la santé des sols, mis en évidence par l'appréciation de l'impact de deux pratiques culturales (apport de fumier composté et biodésinfection) sur des caractéristiques physico-chimiques et biologiques du sol, en relation avec l'aspect phytosanitaire d'une culture de carotte. Des analyses multivariées, associées à des analyses de co-inertie, ont révélé que certaines variables constituent des indicateurs potentiels de la santé du sol. En particulier, des modifications de ces descripteurs sont associées à la biodésinfection, qui a amélioré la résistance du sol aux maladies dues à Rhizoctonia solani. Une population d'Aspergillus fumigatus, préférentiellement associée au sol biodésinfecté, a aussi été mise en évidence. Au terme de ce travail, il est possible de proposer des descripteurs qui pourraient faire partie d'un bouquet d'indicateurs de la santé des sols. Cette étude devrait se poursuivre par la confirmation de l'intérêt des descripteurs proposés, la construction des indicateurs, et leur validation.

La plupart des nombreux modèles de transfert sol-végétation-atmosphère (SVAT) qui simulent le transfert radiatif, le bilan d'énergie et le fonctionnement des couverts végétaux reposent sur des hypothèses très simplificatrices pour représenter le couvert. Ainsi, l'architecture tridimensionnelle (3D) des couverts est en général représentée par un milieu turbide, ce qui tend à induire de fortes erreurs sur la simulation des propriétés optiques et du fonctionnement des couverts. C'est dans ce contexte que le SVAT 3D appelé DART-EB a été développé. Il simule avec précision le transfert radiatif et les principaux processus de surface (activité photosynthétique des couverts, flux de chaleur et d'eau dans le sol, flux convectifs dans le couvert, etc.). Une de ses principales originalités est d'introduire, de manière réaliste, l'architecture 3D du milieu et de couvrir une large gamme d'échelles spatiales, de la parcelle à un ensemble de parcelles agricoles et boisées. DART-EB utilise le modèle 3D de transfert radiatif DART (Discrete Anisotropic Radiative Transfer) (Gastellu-Ethegorry et al., 1996, 2004 ; Martin, 2006) pour simuler à la fois les paysages (naturels et urbains, avec atmosphère et relief) et leurs bilan radiatif et images de télédétection, dans les domaines spectraux du visible à l'infrarouge thermique. La modélisation de la photosynthèse foliaire s'inspire du modèle de Collatz, modifié pour s'appliquer à une architecture 3D. Les échanges turbulents au sein du couvert (i.e., profils de température, humidité et concentration en CO2) sont déterminés par la "Localized Near Field Theory" de Raupach (1989). Ils sont calculés actuellement en une dimension mais doivent évoluer vers une approche 3D. Enfin, les échanges d'énergie et de masse au niveau du sol sont modélisés via une approche diffusive type ISBA-df. DART-EB a été testé de manière concluante avec des mesures terrain sur les sites de MUREX et du Bray. Il est un outil efficace pour étudier le fonctionnement des couverts et l'impact de leur architecture 3-D sur leurs propriétés radiatives et énergétiques (e.g., écarts de température de près de 1K sur un même niveau de houppier). Un SVAT 3D capable de simuler des images de télédétection spatiale, tel que DART-EB, offre des perspectives très intéressantes pour étudier les surfaces terrestres par télédétection. Ainsi, il permet d'évaluer l'impact de l'hétérogénéité de surface sur les températures de brillance observées, d'estimer par télédétection certains paramètres de surface, etc.

Dans l'optique de faire de la coquille Saint-Jacques, Pecten maximus, un outil de reconstruction environnementale, une approche liant la biologie, l'écologie et la biogéochimie a été développée. Dans un premier temps, l'étude des anomalies de croissance coquillière de la coquille Saint Jacques nous a permis de révéler des dysfonctionnements de la production primaire. En effet, ces anomalies sont associées à des efflorescences de diatomées carencées en certains éléments nutritifs (acide orthosilicique et/ou phosphates), et dont les propriétés qualitatives sont modifiées (agrégation). La mesure du δ15N et du δ13C dans les tissus de P. maximus et l'application des facteurs de fractionnement moyens admis dans la littérature, montrent que le phytoplancton n'est pas une ressource trophique majoritaire. Deux hypothèses principales découlent de cette observation 1) le phytoplancton constitue une source minoritaire de nourriture 2) les facteurs de fractionnement utilisés ne sont pas valables. D'autre part, les variations saisonnières du δ15N et δ13C ont pu être mises en relation avec les différentes priorités d'allocation d'énergie de cet organisme. Ce résultat ouvre des perspectives quant à l'utilisation de ces rapports isotopiques en tant qu'outils écophysiologiques. Les variations de δ18Ocalcite permettent de tracer l'évolution saisonnière de la température à ± 0,7°C. Le δ13C de la calcite décroît au cours de l'année et au cours de la vie des individus, il semble être contrôlé par des processus biologiques. Le δ13C pourrait devenir un outil d'étude du métabolisme des coquilles Saint-Jacques. Enfin, le développement méthodologique du système LA-ICP-MS permet l'obtention de profils d'éléments traces à une échelle journalière (Mg/Ca, Mn/Ca, Ba/Ca, Sr/Ca et Pb/Ca). Ces rapports semblent cependant être influencés par plusieurs facteurs environnementaux et/ou métaboliques. Des études supplémentaires sont nécessaires pour calibrer ces proxy élémentaires.

Cette thèse est consacrée à l'analyse des données multispectrales de la caméra infrarouge NIR de la sonde Clementine. La Lune est le seul corps planétaire pour lequel on dispose à la fois d'une vérité terrain (échantillons lunaires) et de données de télédétection globales non perturbées par une atmosphère. C'est donc le cas le plus favorable pour tester et valider des méthodes de télédétection, ces méthodes pouvant ensuite être extrapolées à d'autres corps du système solaire. Les données NIR, bien que dans le domaine public depuis 1995, n'avaient jamais été exploitées auparavant du fait de problèmes majeurs d'étalonnage. La première partie de ce travail a consisté à s'affranchir des problèmes d'étalonnage, donnant ainsi accès à des observations inédites couvrant la totalité de la surface lunaire. Ces observations ont ensuite été mises à profit pour aborder les problèmes de l'identification des minéraux et de l'extrapolation de la connaissance de quelques sites à l'ensemble du satellite. Des zones riches en olivine, minéral associé au manteau lunaire et rarement détecté en surface, ont été mises en évidence dans les régions des cratères Aristarchus et Copernicus. L'analyse systématique des propriétés spectrales et chimiques d'échantillons lunaires représentatifs, couplée aux données NIR, a ensuite permis de mettre en place une méthode de cartographie quantitative de la teneur en fer des sols observés, clarifiant ainsi le lien entre information spectrale et chimique. Cette méthode permet de discriminer entre les effets de composition et les effets d'altération de la surface suite aux impacts de micrométéorites et de particules du vent solaire. L'expérience acquise dans le cas lunaire est directement transposable à l'étude d'autres surfaces rocheuses sans atmosphère (cas de Mercure et des astéroïdes), et représente un premier pas vers le cas plus difficile de Mars (présence d'une atmosphère)

Cette recherche questionne les mécanismes scénographiques de l'Architecture émotionnelle au niveau de leur conception (ambiantale, spatio-temporelle) et de leur perception (érosion, métamorphoses). Concentrée sur sept oeuvres mexicaines de Luis Barragan (entre 1940 et 1980), elle interroge la pertinence d'un héritage des principes de composition et du processus de conception de l'Architecture émotionnelle pour un projet contemporain alternatif. L'hypothèse générale est que pour travailler sur les émotions du visiteur, l'Architecture émotionnelle s'assure de sa participation consciente et inconsciente, le transforme en acteur en anticipant (provoquant) ses mouvements et lui offre un territoire de liberté. Deux questions se posent alors : 1) quelles sont les modalités spatiales de l'implication sensible du visiteur ? 2) dans quelle mesure le scénario processionnel imaginé par Barragan fonctionne-t-il toujours aujourd'hui et pourquoi ? Les résultats de la recherche sont triples. Au niveau théorique, ils contribuent d'une part à la connaissance de l'œuvre de Luis Barragan et d'autre part à la problématique de la conception et de la perception des ambiances. Au niveau pratique, ils révèlent des principes de composition scénographique et établissent une typologie d'ambiants qui constitueront une aide à la conception afin de mieux intégrer l'homme dans sa dimension sensible dans un projet futur alternatif.

L'objectif de ce travail a consisté en l'évaluation des changements récents de distribution de la flore des milieux tempérés, jusqu'ici peu étudiée, afin de déterminer dans quelle mesure les espèces végétales sont capables de réagir face à un épisode rapide de réchauffement. Pour cela nous avons travaillé en zone de montagne et sous la limite altitudinale forestière, où l'étude de l'impact du réchauffement sur la distribution des espèces de la flore tempérée est facilitée par des conditions thermiques qui varient rapidement et de manière unidirectionnelle avec l'altitude. A partir de deux échelles spatiales (globale et régionale) et en utilisant trois référentiels d'études (espèce, population et communauté), nous avons analysé les changements de distribution vis-à-vis du réchauffement sous trois points de vue différents dans le but d'écarter les différents facteurs de confusion. A l'échelle globale, l'optimum altitudinal de 171 espèces est remonté en moyenne de 65 m entre 1971 et 1993 avec un déplacement plus important chez les herbacées à durée de vie courte. Chez les arbres à durée de vie longue, nous avons montré que l'altitude moyenne des présences, pour 13 essences sur les 17 étudiées, est plus élevée dans les populations au stade juvénile que dans les populations au stade adulte sur la période récente de réchauffement (1986-2006). A l'échelle régionale, la composition des communautés végétales est devenue plus thermophile et xérophile entre 1989 et 2007. Une analyse croisée de ces trois points de vue vis-à-vis des caractéristiques biologiques, écologiques et biogéographiques des espèces a confirmé l'importance du trait biologique lié au cycle de vie des espèces pour expliquer nos résultats. Dans l'ensemble ces résultats apportent de nouveaux éléments qui confirment une remontée significative des plantes en altitude, cohérente avec l'épisode de réchauffement récent et qui complètent, pour les milieux tempérés, les observations jusqu'ici emblématiques faites dans les écosystèmes alpins, subalpins, arctiques et boréaux.

Les mécanismes d'envasement et la stabilité des talus vaseux sont fortement conditionnés par le comportement de sols argileux à forte teneur en eau. Situés à la frontière entre l'état liquide et l'état solide, ces matériaux sont évolutifs et possèdent des caractéristiques complexes. La modélisation de la formation et de la dégradation des massifs vaseux a été étudiée en se focalisant sur les processus de dépôt et de consolidation sous poids propre et sur l'apparition de glissements. Nous avons développé un modèle basé sur la théorie de Gibson qui gère l'évolution des dépôts vaseux soumis à la chute entravée et à la consolidation. Il a été intégré dans un système de modélisation hydrosédimentaire. Une application a été réalisée sur l'estuaire de la Rance. Les échanges entre la suspension et le fond sont simulés plus fidèlement avec le nouveau modèle de gestion des dépôts vaseux. La carte des dépôts et la distribution de matières en suspension simulées ont été fortement modifiées. Un modèle numérique de talus basé sur un calcul par éléments finis a été conçu pour étudier l'influence de différents chargements mécaniques sur l'apparition de glissements. Une application a été réalisée sur les berges de la Sèvre Niortaise. Parallèlement à l'étude de modélisation, des essais de laboratoire et des mesures in situ ont mis en évidence le rôle des phénomènes de retrait/gonflement dans la dégradation des berges.