Le premier objectif de ce travail de thèse était de déterminer quel est le degré de ségrégation écologique entre cinq espèces sympatriques de cétacés odontocètes (i.e. le dauphin commun Delphinus delphis, le marsouin commun Phocoena phocoena, le grand dauphin tursiops truncatus, le dauphin bleu et blanc Stenella coeruleoalba et le globicéphale noir Globicephala melas) fréquentant l’aire marine restreinte et très productive du Nord-Ouest de la Péninsule Ibérique (NOPI). Pour cela, des paramètres chimiques ont été analysés dans les tissus biologiques, en tant que “ méthode alternative ” pouvant refléter de façon précise le régime alimentaire et l’habitat de ces animaux à différents échelles de temps d’intégration, et ainsi compléter les informations apportées par des méthodes plus traditionnelles tels que l’analyse des contenus stomacaux ou des fèces, ou encore les données d’observations en mer. Le second objectif de ce travail était d’évaluer l’état de contamination de ces espèces, pour acquérir une base de données de référence complète les concernant et estimer le risque toxicologique auquel elles peuvent faire face. Dans ce contexte, les éléments traces, les isotopes stables du carbone et de l’azote, et les polluants organiques persistants (POPs) sont les paramètres chimiques qui ont été sélectionnés pour répondre aux objectifs fixés.Dans un premier temps, les paramètres chimiques ont été utilisés comme traceurs écologiques des populations (ou de segments de population), procurant une image du régime alimentaire et de l’habitat des espèces à différentes échelles de temps. Nous avons calculé que le réseau trophique du NOPI avait cinq niveaux trophiques, au sein duquel les espèces étudiées occupaient les plus hautes positions, comprises entre 4,3 à 5,3, et sans qu’il y ait de différence significative de position trophiques entre les espèces. Alors que l’analyse d’un seul paramètre chimique ne permettait pas ségréger les cinq espèces, les informations apportées par l’analyse de plusieurs traceurs de long terme (i.e. rapport des isotopes stables du carbone et de l’azote dans les dents et concentrations de cadmium dans les reins) ont révélé une ségrégation de leur niche écologique dans deux des dimensions possibles (les dimensions trophique et spatiale). Cependant, les variations pouvant survenir d’une année sur l’autre ou saisonnières n’ont pas pu être étudiées, excepté pour le dauphin commun, et un chevauchement temporaire des niches ne peut donc pas être totalement exclu. De plus, nous avons montré que les profils de polychlorobiphényles (PCBs) pouvaient être un traceur pertinent de l’écologie trophique d’espèces taxinomiquement proches, en permettant une séparation fine des espèces telles que le marsouin commun et le dauphin bleu et blanc, d’après les différents profiles d’accumulation de ces deux espèces.Dans un second temps, l’état de contamination des espèces dans la zone d’étude a été évalué. Les concentrations ont été interprétées à la lumière des facteurs biologiques et écologiques pouvant influencer ces concentrations, et la bioaccumulation des éléments traces s’est révélée moins prévisible que celle des POPs. Le grand dauphin et le marsouin commun présentaient les concentrations de PCBs les plus élevées par rapport aux autres cétacés odontocètes du NOPI et par rapport à d’autres individus des eaux adjacentes de l’Atlantique Nord-Est.Les résultats principaux de ce travail de thèse ont mis en évidence la pertinence d’utiliser ces paramètres chimiques comme traceurs écologiques, et leur utilité dans la compréhension de la structure et le fonctionnement des écosystèmes à travers le rôle des prédateurs supérieurs. En combinant ces résultats à des informations concernant les activités anthropiques, ce travail peut contribuer au développement et à l’implémentation de mesures de gestion pour ces cinq espèces de cétacés odontocètes du NOPI. / The first objective of this PhD was to determine the degree of ecological segregation between five sympatric species of toothed whales (i.e. common dolphin Delphinus delphis, harbour porpoise Phocoena phocoena, bottlenose dolphin Tursiops truncatus, striped dolphin Stenella coeruleoalba and long finned pilot whale Globicephala melas) inhabiting a restricted and highly productive area, the North West Iberian Peninsula (NWIP). To this end, chemical parameters analyses were used as an “alternative method” of assessing diet and habitat of these animals over different periods of integration, complementing the information given by traditional methods of investigation such as stomach contents, faeces analyses and field observations. The second objective was to evaluate the contamination status of these species in order to estimate the toxicological risk these populations face and to complete the existing database. In this context, trace elements, carbon and nitrogen stable isotopes, as well as persistent organic pollutants (POPs) were selected as chemical parameters for our investigations.Firstly, the chemical parameters were used as ecological tracers of populations (or parts of populations) by drawing an image of the diet and habitat of the species at different time scales. We estimated that the food web has five trophic levels, with toothed whales occupying the top positions, with no significant difference in trophic positions among them, ranging from 4.3 to 5.3. While the analysis of a single chemical parameter did not completely segregate between the five species, the information gained by combining the analyses of several long-term ecological tracers (i.e. nitrogen and carbon stable isotopes in teeth and renal cadmium concentrations) revealed ecological niche segregation in two dimensions of this niche (the trophic and the spatial dimensions). However, year-to-year or seasonal variations could not be investigated, except for in common dolphin, and thus temporary overlap cannot be excluded. Additionally, we showed that polychlorinated biphenyls (PCBs) profiles could be a relevant tracer of the foraging ecology of taxonomically close species, allowing a fine separation of the species as result of their different patterns. This was particularly clear for the harbour porpoise and striped dolphin.Secondly, the contamination status of the species in this area was evaluated, with concentrations interpreted in the light of biological and ecological factors. But the bioaccumulation of trace elements appeared to be less predictable than that of POPs. Bottlenose dolphins and harbour porpoises were found to have higher PCBs concentrations than the rest of the analysed NWIP toothed whales, as well as those of adjacent NE Atlantic waters.The main results of this PhD highlight the relevance of exploiting these chemical parameters as ecological tracers, as well as their usefulness in the comprehensive study of structure and function of ecosystems through the role of top predators. Combined with the information on anthropogenic activities, this work can also contribute to the development and implementation of management plans and mitigation measures for these five species of toothed whales in the NWIP.

L'environnementalisme américain est un mouvement dont la première vague surgit à la fin du 19e siècle face à l'exploitation excessive des ressources naturelles. Théodore Roosevelt a mis en place des mesures pour assurer la gestion avisée de la nature au bénéfice des générations présentes et futures. A côté de la conservation du gouvernement, un autre courant appelé préservation mit l'accent sur les valeurs esthétiques et spirituelles de la nature. Les deux conceptions de la relation de l'homme à la nature suscitèrent des conflits à propos de la façon dont on devait utiliser et protéger le patrimoine naturel. Le fort développement économique après 1945 puisa dans les ressources et généra de la pollution ainsi que des dangers posés par les industries atomiques et chimiques. "Printemps Silencieux" de Rachel Carson, paru en 1962, démontra que ces risques pesaient sur l'humanité elle-même et lança le mouvement environnemental moderne. Désormais, l'aspect éthique de la protection environnementale rivalise avec l'intérêt économique. Le succès du mouvement, canonisé par une série de lois environnementales, en fit la cible du contre-mouvement conservateur qui se développe depuis les années 1980. Les valeurs écologiques représentent une menace au credo américain, ainsi créant des tensions qui caractérisent le débat depuis le début du mouvement aux États-Unis. / American environmentalism is a movement that grew out of concerns over wilderness and wildlife depletion evident in the late 19th century. Theodore Roosevelt initiated conservation measures designed to manage natural resources wisely to ensure their sustainability for the benefit of present and future generations. Preservation, another current of American ideas that stressed the esthetic and spiritual values of nature, existed concurrently. The two visions of humans' relationship to nature gave rise to conflicts over how the nation's natural resources should be used. By the 1960s rapid development had led to heightened resource use and pollution, as well as new threats posed by the chemical and atomic industries. Rachel Carson's "Silent Spring" published in 1962, demonstrated that humans themselves were in peril and launched the modern environmental movement. The ethical dimension of preserving nature and human health came to rival economic concerns. The success of the movement, canonized in a series of major environmental protection laws, made it the target of the conservative countermovement from the 1980s onward. Ecological values threaten the dominant values of the American creed, causing tensions that have characterized the debate since the advent of environmental protection in the United States.

Le plan Ecophyto imposant de réduire de 50% les pesticides, d’ici 2025, génère un changement de paradigme dans la protection des cultures. Produire autrement en conciliant des performances technico-économiques, environnementales et sociales est un enjeu. L’enseignement agricole joue un rôle-clé en formant de futurs agriculteurs. Enseigner-apprendre à construire des raisonnements agro-écologiques et socioéconomiques favorisant les alternatives aux pesticides, inscrites dans le développement durable, mobilisant la discipline agronomie contribue à préparer les futurs agriculteurs à concevoir des agroécosystèmes économes en pesticides. C’est une question socialement vive agronomique qui suppose de se fonder sur des savoirs émergents, distribués, pluriels et controversés, de considérer les risques/incertitudes dont les solutions sont porteuses et les valeurs des acteurs impliqués. Notre recherche croisant la didactique des questions socialement vives et de l’agronomie propose un modèle de situation-problème favorisant l’émergence de raisonnements adaptés et une grille d’analyse de leur niveau de complexité, testés auprès d’élèves/étudiants de deux filières professionnelles de l’enseignement agricole. Les analyses quali-quantitatives montrent que les élèves/étudiants construisent des raisonnements agro-socio et économiques, que les étudiants sont mieux armés pour concevoir des alternatives. En révélant des appuis/freins à l’enseigner-apprendre à produire autrement, le dispositif est un outil didactique pour structurer les apprentissages des élèves/étudiants sur la complexité des questions, tout en élargissant le cadre de références des savoirs. / The Ecophyto Plan imposes a 50% reduction of pesticides by 2025, generating a paradigm shift in crop protection. To ‘Produce differently’ reconciling techno-economic, environmental and social performances is an issue. Agricultural education plays a key role in training future farmers. Teaching-learning the construction of agro-ecological and socioeconomic reasoning favoring alternatives to pesticides, linked in sustainable development, contributes to prepare future farmers to develop agroecosystems using fewer pesticides. It is an agronomic socially acute question that involves emerging, distributed, plural and controversial knowledge, which supposes to consider the risk/uncertainties of the solutions and values of the actors. Our research crossing the didactic of socially acute questions and of agronomy provides a model for problem situation favoring the emergence of adequate reasoning and an analytical grid of the levels of complexity of the reasoning. These model and grid have been tested with pupils/students in two levels of vocational agricultural training (baccalaureat and post baccalaureat). The quali-quantitative analyzes show that pupils/students build Agro-socio and economic reasoning, that students are better equipped to design alternative than pupils at the “baccalauréat” level. By revealing supports and obstacles in teaching-learning to ‘produce differently’, the device is an educational tool for structuring the learning of pupils/students on the complexity of the issues, while expanding the scope of reference in knowledge.

Le changement climatique et les migrations humaines constituent deux problématiques majeures de notre époque. Et, partant du constat d’une connaissance fragmentée entre maximalistes et minimalistes, qui s’est traduite par une capacité limitée de la recherche scientifique à prendre en compte les interactions complexes entre le climat et les migrations humaines, cette thèse propose, à travers une approche renouvelée (celle de la vulnérabilité du système socio-écologique), une meilleure compréhension et explication des relations climat- migrations. Elle cherche à répondre à deux objectifs. D’une part, produire des connaissances nouvelles en nous appropriant de façon sélective et ordonnée les apports empiriques produits par les approches précédentes. Et, d’autre part, par une analyse instrumentée des interactions mises en évidence, générer des informations chiffrées pertinentes permettant un ciblage plus efficace des politiques. Cette thèse insiste en premier lieu sur une certaine difficulté à mettre en évidence une relation robuste entre changement climatique et migrations à l’échelle Sahélienne. Contrairement aux idées reçues sur l’image type du « migrant/réfugié climatique » sahélien véhiculée par les médias et reprise, sans un recul critique, dans la littérature grise et certaines études scientifiques, la région, souvent vue et analysée comme une entité relativement homogène, présente de fortes hétérogénéités spatiales physico-climatiques, outre celles socio-économiques. Et, ces dernières ne permettent pas une compréhension des migrations, une des expressions des transformations sociétales. Il convient de repenser la problématique sur des échelles plus homogènes (Sénégal des zones agro-écologiques et régions administratives)Nos résultats montrent un effet climatique accélérateur/amplificateur des migrations interrégionales sous-jacent aux conditions de vie des populations. Généralement, le climat ne suffit pas, à lui seul, à « produire » des migrations. Il transite par les variables socio-économiques (vulnérabilité initiale). Ce qui nous a amené à retenir l’appellation de «migrants éco-climatiques ». Ainsi, les politiques devraient aller à la fois vers : (i) des questions de développement en réduisant des vulnérabilités socio-économiques (pauvreté et inégalités) en agissant sur l’environnement d’action et les acteurs respectivement de manière cohérente et extensive ; mais, également, (ii) des questions d’économie du climat par la réduction de la vulnérabilité physico-climatique à travers des politiques d’atténuation et d’adaptation du milieu et des populations face au changement climatique. / Climate change and human migration are two major issues of our time. Starting from the observation of a dichotomous knowledge between maximalists and minimalists, which results in a limited capacity of scientific research to take into account the dynamic and complex interactions between climate and human migrations, this thesis proposes a better understanding and explanation of the climate-migration relations through a renewed and integrative approach (the vulnerability of the socio-ecological system). It aims to fulfill two objectives. On the one hand, to produce new knowledges those take into accounts socio-ecological interactions and feedbacks at different spatial and temporal scales and, on the other hand, to propose a quantified instrumentation of these social-ecological interactions and feedback. This contribution could serve as a starting point for a decision-making tool to evolve towards more targeted and effective policies.This thesis emphasizes a certain difficulty in highlighting a robust relationship between climate change and migration in the Sahel region. This latter, often seen as a relatively homogeneous entity, presents complex socio-economic and physical-climatic spatial heterogeneities that do not allow a stronger understanding of migratory movements which are in change since the 1970s. For this purpose, a reduced complexity model, based both on a partitioning of the study area (Senegal) and a partitioning of data (agro-ecological zones and regions of Senegal), is mobilized as a framework for the analysis of social-ecological migrations in terms of vulnerability induced by climate change. Thus, the innovative heuristic framework built (knowledge model with a sequencing of variables) has made it possible to instrument the climate-migration relationships within Senegal.Our results show an accelerating/amplifying climatic effect of interregional migrations underlying the living conditions of populations. In general, climate alone is not sufficient to "produce" migration. The climatic effects channel through the socio-economic variables (initial vulnerability). Under these results, we retained in fine the name of "eco-climatic migrants". Thus, policies relating to eco-climatic migration in this western part of the Sahel should move towards both: (i) development issues by reducing socio-economic vulnerabilities (poverty and inequality) by acting on the environment and the populations consistently and extensively respectively; and (ii) climate economics issues by reducing the physical-climatic vulnerability through appropriate mitigating and adapting policies to face climate change.

L'évaluation écologique des cours d'eau ne prend pas en compte les différents processus qui y sont réalisés, faute d'indicateur disponibles. L'objectif de cette thèse a été de documenter l'utilisation de la décomposition des litières végétales d'origine terrestre comme indicateur de l'intégrité fonctionnelle des rivières de plaine et de piedmont suivies par l'Agence de l'Eau Adour-Garonne. Partie 1. Sur une douzaine de sites suivis pour la pollution par les pesticides, le taux de décomposition est divisé par deux entre le site le moins et le plus contaminé, entrainant le passage d'une décomposition co-assurée par les invertébrés et les microorganismes dans les sites les moins contaminés à un processus réalisé seulement par les microorganismes dans les sites les plus contaminés, compromettant le processus dans les rivières les plus contaminées. Cette altération est observée à des concentrations en pesticides pourtant inférieures aux seuils fixés par l'Union Européenne. Partie 2. Sur 58 sites qui maximisent l'amplitude des classes de qualité écologiques, l'absence de corrélation observée entre les indices biologiques basés sur les invertébrés (IBGN, I2M2) et les diatomées (IBD) et le processus de décomposition suggère que les perturbations, selon leur nature et/ou leur intensité, altèrent différentiellement la composition des communautés et les activité de transformation de la matière organique. Partie 3. Une grille d'évaluation de la qualité fonctionnelle des rivières croisant deux variables, ktotal et le ratio kinvertébré/kmicrobien est proposée à partir de 84 sites de suivi et de sites de référence tirés de la bibliographie. Cette grille montre qu'à l'échelle régionale, le processus de décomposition est plus affecté dans sa composante liée à l'activité des invertébrés qu'à celle liée aux microorganismes. En suivant les critères d'évaluation de la Directive Cadre sur l'Eau, cette grille d'évaluation met en évidence que seulement 28 % des sites étudiés atteindrait un bon état fonctionnel. Cette thèse a permit de documenter la réflexion menée sur le développement d'indicateurs fonctionnels et plaide pour l'inclusion de la décomposition des litières végétales dans l'évaluation évaluation écologique par une approche croisée, telle que formalisée par un graphique structure x fonction à double entrée. / The aim of this thesis was to document, at regional scale (SW France), the application of litter decomposition and associated metrics as a proxy of functional integrity of stream ecosystems. The Introduction exposed the underlying arguments, mainly relying on (1) the importance of this ecosystem process, which provides most carbon sources to the aquatic food web, and (2) the need to complement the structural metrics routinely used in biomonitoring schemes by a functional component. Chapter I dealt with the capacity, by using litter decomposition, to discriminate the effects of pesticides from other stressors in 12 agricultural streams selected along a contamination gradient. The decomposition rate was twice as low in the most contaminated site compared with the less contaminated one, and the relationship was monotonous along the gradient. Only the activity of invertebrate decomposers was affected, translating into the switch from a decomposition co-dominated by invertebrates and microorganisms in the less contaminated sites to a process only achieved by microorganisms in the most contaminated ones. Taxonomic richness and density of invertebrate decomposers together with a specific indicator based on invertebrate traits followed the same trends as the invertebrate-driven decomposition rate, kinvertebrate, while fungal biomass, sporulation rate and taxonomic richness remained unaffected. Consequently, the presence of pesticides compromised leaf breakdown, as microbial decomposers did not compensate for the invertebrate decomposers decline. This occurred while pesticides concentrations even in the most contaminated stream were under the European Union's Uniform Principles thresholds for targeted species. This study showed that litter breakdown, particularly the ratio of total to microbial-driven breakdown rate, is a pertinent proxy to assess the functional integrity of pesticide-contaminated streams. Chapter II compared the biological evaluation, as routinely undertaken in monitoring schemes from structural indicators based on invertebrates (IBGN and I2M2) and diatoms (BDI), with the functional indication based on litter decomposition. No correlation was found between structural and functional indicators on 58 streams, whereas the 3 structural indicators were strongly correlated each other. Redundancy analysis showed a negative relationship between ktotal or kinvertebrate and the proportion of cultures in the riparian corridor, while kmicrobial responded to the same environmental parameters (substratum coarseness, temperature) as structural indicators. The lack of correlation between invertebrate-based structural metrics and kinvertebrate suggested that disturbances, depending on their nature and/or intensity, differentially impair community composition and community activity in organic matter processing. In the view of proposing functional metrics, Chapter III concerned the distribution patterns of decomposition parameters on our study sites together with reference sites from the literature. Strong links were detected between decomposers community, decomposition rate and environmental settings, as exemplified by positive correlations between ktotal or kinvertebrate and detritivores abundance, kmicrobial and fungal biomass or sporulation rate, and the ratios ktotal/kmicrobial or kinvertebrate/kmicrobial and the abundance of decomposers. We propose a rating grid of stream ecosystem functional quality crossing two entries, ktotal and kinvertebrate/kmicrobial. At the regional scale, this grid shows that litter decomposition is more affected in its invertebrate component than in the microbial one. The Discussion exposes the main results in context and opens to perspectives, particularly about the question of reference sites. In conclusion, our results strongly argue for a crossed evaluation of ecological quality of running waters, as formalized by a chart with structure × fonction double entry.

Les cours d’eau de tête de bassin versant, malgré leurs tailles réduites, jouent des rôles importants pour le fonctionnement des milieux situés en aval, et rendent de nombreux services écologiques. Depuis l’émergence du River Continuum Concept, le fonctionnement de ces cours d’eau est considéré comme reposant principalement sur les apports allochtones de matière organique détritique par opposition aux écosystèmes aval de plus grande taille dans lesquels la production primaire autochtone est considérée comme prépondérante. Bien que les détritus soient, par définition, des ressources de moindre qualité pour leurs consommateurs que les végétaux vivants, le rôle des facteurs qui limitent la production biologique et les processus fonctionnels dans ces écosystèmes détritiques reste encore peu exploré. Par exemple la carence en éléments minéraux essentiels (notamment en azote et en phosphore) dans les détritus peut limiter le développement des organismes vivants dans les cours d’eau. De ce fait, la disponibilité en éléments minéraux dans la colonne d’eau, en stimulant la croissance, l’activité des décomposeurs et la qualité élémentaire des ressources par le processus d’immobilisation microbienne, pourrait contrôler pour partie les processus écologiques en jeu dans ces écosystèmes. En étudiant in situ la réponse des communautés microbiennes aux nutriments le long d’un gradient d’occupation des sols, nos travaux ont mis en évidence un effet positif des éléments dissous (N et P) sur la décomposition des litières et les activités enzymatiques des décomposeurs, et ce même pour les niveaux en nutriments les plus élevés du gradient, pour lesquels des effets inverses étaient attendus. Indépendamment, dans des cours d’eau anciennement soumis à de forts dépôts acidifiants, nous avons pu observer une récupération du processus de décomposition des litières. Néanmoins, cette restauration s’accompagnant d’un appauvrissement marqué en N, des perturbations du fonctionnement de ces cours d’eau pourrait se manifester à terme. Le rôle de la production primaire dans les cours d’eau de tête de bassin versant a ensuite été questionné. En effet, bien qu’étant mineur quantitativement, l’apport de carbone de forte qualité pourrait jouer un rôle non négligeable sur le fonctionnement des cours d’eau de tête de bassin versant. En particulier, l’importance et le rôle des apports en acides gras polyinsaturés (AGPI) via les biofilms phototrophes ont été questionnés. En se basant sur un suivi de terrain sur 15 cours d’eau des Vosges le long d’un gradient d’acidification, nos recherches ont tout d’abord pu mettre en évidence la présence de biofilms diatomiques riches en AGPI, malgré le caractère très forestier de ces cours d’eau. Dans un second temps, une expérience en conditions contrôlées a permis d’observer le rôle positif des apports, mêmes faibles, de ressources diatomiques sur la croissance et la survie du crustacé amphipode Gammarus fossarum. Sans cet apport, ces organismes se sont avérés incapables de maintenir leurs niveaux internes d’AGPI, suggérant qu’une consommation de producteurs primaires autochtones était indispensable à ces organismes détritivores. Nos résultats ont ainsi pu mettre en évidence les rôles fondamentaux que peuvent jouer la disponibilité en éléments dissous (N et P) et la qualité du carbone dans les ressources sur la production biologique et sur le processus de décomposition des litières dans les cours d’eau de tête de bassin versant. Ces résultats appellent désormais à investiguer plus profondément les interactions entre ces deux facteurs limitants, et à comprendre dans quels contextes l’un des facteurs pourrait suppléer l’autre. En particulier, il sera intéressant de rechercher comment diverses perturbations anthropiques (xénobiotiques, réchauffement climatique etc…) pourraient affecter l’intensité ou la nature de ces limitations / Despite their reduced sizes, headwater streams play important roles in the functioning of downstream ecosystems and provide numerous ecological services. Since the River Continuum Concept, the functioning of these streams has been considered as mainly relying on allochthonous supplies of detrital organic matter for their functioning, in contrast with downstream ecosystems of larger size where primary production is considered to be predominant. Despite that detritus represent, by definition, a resource of lower quality for its consumers than living plants, the nature of the factors limiting the biological production and functional processes in these detrital ecosystems remains sparsely explored. First, the lack of essential elements (in particular nitrogen and phosphorus) in detritus could be a major constraint for the development of living organisms in streams. As a result, the availability of mineral elements in the water column, by stimulating the growth and activity of decomposers, but also by increasing the elemental quality of resources through microbial immobilization, could control ecological processes in a higher extent than previously believed in these ecosystems. By studying in situ, the response of microorganisms to nutrients availability along a land-use gradient, our results have shown a positive effect of the dissolved elements (N and P) on the decomposition of leaf litters and the enzymatic activities of the decomposers, even for the highest nutrient levels of the gradient, for which adverse effects were expected. Independently, in streams formerly subjected to acidification, we observed a recovery of the process of leaf litter decomposition. Nevertheless, this recovery was accompanied by a marked N reduction in the ecosystem, huge changes in stream functioning might be expected in the medium to long term. The role of autochthonous primary production was then questioned. Indeed, while being quantitatively minor, this contribution of high quality carbon may play a significant role in the functioning of headwater streams. In particular, the importance and role of polyunsaturated fatty acid (PUFA) intakes via phototrophic biofilms was questioned. Based on a field survey of 15 rivers in the Vosges Mountains along an acidification gradient, our results first showed the presence of diatomic biofilms rich in PUFA, despite these streams are clearly in a forested context. In a second step, an experimentation carried out under controlled conditions permitted to observe the positive role of diatomic resources, even in low concentrations, on the growth and survival of the crustacean amphipod Gammarus fossarum. Without this input, these organisms were unable to maintain their internal levels of PUFAs, suggesting that the consumption of autochthonous primary producers might be essential for these detritivore organisms. All our results permit to highlight the fundamental roles that can be played by the availability of dissolved elements (N and P) and the carbon quality of the resources on the biological production and on leaf litter decomposition in headwater streams. These results stress the need for more profound investigation of the interactions between these two limiting factors, and for understanding in which contexts one factor could supplement the other. In particular, it will be interesting to investigate to what extent various anthropogenic disturbances (xenobiotics, global warming, etc...) could affect the intensity or the nature of these limitations

Cette thèse décrit les systèmes de production agricole en termes de flux biogéochimiques d’azote (N), de phosphore (P) et de carbone (C) dans les territoires français de 1852 à 2014 suivant une approche socio-écologique qui permet d’appréhender les logiques qui les gouvernent. Les résultats obtenus mettent en lumière à l’échelle des territoires français le lien systémique entre structures de production, bilans N et P et variations des stocks de C organique dans les sols agricoles. Les systèmes agricoles intensifs et spécialisés engendrent les pertes environnementales et les consommations de ressources par unité de surface agricole les plus considérables et accentuent l’ouverture des cycles d’N et de P. Cependant, c’est seulement après la seconde guerre mondiale que certaines régions françaises se sont spécialisées dans la grande culture ou, à partir des années 1980, dans l’élevage intensif. La période des années 1950 à 1980 est marquée par l’accélération des rendements des cultures végétales, de la densité de cheptel et de l’usage des fertilisants minéraux. Les conséquences en ont été une augmentation des bilans N et P et des apports de C aux sols agricoles, causant des pertes considérables d’N vers l’hydrosphère et l’atmosphère et l’augmentation des stocks de P et de C dans les sols. Néanmoins, l’accumulation du C n’a été rendue possible que par le recours aux fertilisants minéraux et au machinisme agricole consommant des énergies fossiles. Ainsi, le stockage du C dans les sols représente un effet secondaire du passage d’un métabolisme énergétique dépendant de l’énergie solaire à un métabolisme fondé sur la combustion d’énergie fossile. / This work investigates agricultural systems from the angle of nitrogen (N), phosphorus (P) and carbon (C) fluxes in French regions from 1852 to 2014, following a socio-metabolic approach stressing out the underlying logic behind these material fluxes. Results brought out by this research highlight the systemic relation between production pattern and N and P balances, and changes in soil organic C stocks in agricultural soil. Intensive specialized agricultural systems generate high environmental losses and resource consumption per unit agricultural surface and present largely open nutrient cycles due to substantial trade flows. Conversely, integrated crop and livestock farming have more limited N and P consumption and lead to lower air and water contamination. Long-term analysis shows that only after the Second World War, under the pressure of strong interventionist policies, some French regions specialized into crop or livestock farming. Particularly, the period from the 1950’s to the 1980’s was marked by a concomitant acceleration in crops yields, livestock production and use of mineral fertilizers. This resulted in increased N and P balances over cropland and grassland and growing C inputs to cropland, causing important losses of N to the hydrosphere and atmosphere, together with the accumulation of P and C stocks in soils. However, C accumulation resulting from increased crop production was permitted by the increased recourse to mineral fertilizers and agricultural machinery which consumes fossil-fuel energy. Therefore, C storage in cropland was a side-effect of the shift from an energy metabolism based on solar energy to one based on fossil-fuel combustion.

L’usine du futur et les performances environnementales sont de nos jours au cœur des préoccupations. Les produits et services éco-labellisés sont de plus en plus populaires. En plus des coûts financiers engendrés, les processus d’éco-labellisation sont longs et complexes, ce qui démotive parfois les fabricants et les fournisseurs de services à demander des certifications. Dans ce contexte, ce travail de recherche, propose une démarche et une plateforme d’aide à la décision visant à améliorer et à accélérer ce processus afin de démocratiser l’accès à la certification écologique. Les bases de connaissances traditionnelles étant généralement peu interopérables, difficiles à être réutilisées et ne supportant pas les inférences, la plate-forme proposée repose sur une base de connaissances composée de diverses ontologies de domaine construites selon la documentation officielle européenne sur les écolabels. Cette base est composée de modules d'ontologies interconnectées couvrant divers produits et services. Elle permet d’automatiser le raisonnement sur ces connaissances et de les interroger en tenant compte de la sémantique. Un schéma de modularisation orienté suivant le domaine et la catégorie du produit, et portant sur les critères d’écolabels européens des produits détergents est utilisé comme cas d'application. Afin de permettre une réutilisation aisée des modules d'ontologie pour différents groupes de produits, ce schéma de modularisation fait la distinction entre la connaissance de base du domaine et les connaissances variables concernant les critères de labélisation de chaque groupe. La méthode de raisonnement utilisée exploite les mécanismes d'inférence sur des règles SWRL, et fournit des résultats argumentés pour l’aide à la décision. La modélisation adoptée pour la représentation des connaissances n’est pas uniquement dédiée à la plateforme proposée. Elle permet également une exploitation des connaissances via des outils du Web sémantique. Afin de favoriser la réutilisation des modules d'ontologie, une approche de contextualisation pour la fédération d’ontologies a été proposée. Elle permet de pallier les inconvénients de "OWL: imports". Contrairement aux approches existantes, où il est nécessaire de réaliser soit un mapping, soit d’ajouter des relations sémantiques modifiant les modules d’ontologies de base, notre approche n’affecte pas et ne nécessite pas l’importation de tous les concepts de ces ontologies. Pour faciliter la mise en œuvre de cette approche, nous proposons un nouveau plug-in pour l'éditeur d'ontologie « Protégé ». / With the rising concern of sustainability and environmental performance, eco-labeled products and services are becoming more and more popular. In addition to the financial costs, the long and complex process of eco-labeling sometimes demotivates manufacturers and service providers to be certificated. In this research work, we propose a decision support process and implement a decision support platform aiming at further improvement and acceleration of the eco-labeling process in order to democratize a broader application and certification of eco-labels. The decision support platform is based on a comprehensive knowledge base composed of various domain ontologies that are constructed according to official eco-label criteria documentation. Traditional knowledge base in relational data model is low interoperable, lack of inference support and difficult to be reused. In our research, the knowledge base composed of interconnected ontologies modules covers various products and services, and allows reasoning and semantic querying. A domain-centric modularization scheme about EU Eco-label laundry detergent product criteria is introduced as an application case. This modularization scheme separates the entity knowledge and rule knowledge so that the ontology modules can be reused easily in other domains. We explore a reasoning methodology based on inference with SWRL (Semantic Web Rule Language) rules which allows decision making with explanation. Through standard RDF (Resource Description Framework) and OWL (Web Ontology Language) ontology query interface, the assets of the decision support platform will stimulate domain knowledge sharing and can be applied into other application. In order to foster the reuse of ontology modules, we also proposed a usercentric approach for federate contextual ontologies (mapping and integration). This approach will create an ontology federation by a contextual configuration that avoid the “OWL:imports” disadvantages. Instead of putting mapping or new semantics in ontology modules, our approach will conserve the extra contextual information separately without impacting original ontologies or without importing all ontologies’ concepts. By introducing this contextualization, it becomes easier to support more expressive semantics in term of ontology integration itself, then it will also facilitate application agents to access and reuse ontologies. To realize this approach, we elaborate a new plug-in for the Protégé ontology editor.

La schizophrénie est caractérisée par une importante variabilité symptomatique et fonctionnelle au cours du temps. Néanmoins, peu d’informations sont disponibles concernant la variabilité à court-terme des symptômes et des phénomènes associés (fonctionnement cognitif, expériences émotionnelles, perception du temps), dont la considération est pourtant fondamentale pour une description précise de cette pathologie complexe. Les approches d’évaluation traditionnelles conduites en laboratoire sont confrontées à un certain nombre de limites méthodologiques ne permettant pas d’apprécier cette variabilité. La problématique de cette thèse est d’apporter des informations manquantes concernant les liens à court terme entre cognition, expériences émotionnelles, perception du temps et symptômes de la schizophrénie, tels qu’ils se manifestent en vie quotidienne, et leurs corrélats cérébraux. Pour répondre à cette problématique, une approche novatrice combinant des méthodes d’évaluation écologique momentanée (EMA) via technologies mobiles et d’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) a été appliquée. La méthodologie EMA employée a permis de mettre en évidence l’implication des performances cognitives, des expériences émotionnelles et de la perception du temps dans l’expression des symptômes de la schizophrénie sur des périodes de temps brèves dans la vie quotidienne des patients. L’IRM a permis de révéler certains corrélats anatomiques et fonctionnels de ces relations, confirmant notamment le rôle central des régions fronto-temporo-cérébelleuses dans ce trouble. / Schizophrenia is characterized by significant variability over time in symptoms and functioning. However, little information is available concerning the short-term variability of symptoms and their associated phenomena (cognitive functioning, emotional experiences, perception of time), and despite their importance for providing precise descriptions of this complex mental disorder. Traditional laboratory-based assessments are confronted with a number of methodological limitations that make it impossible to assess such variability. This doctoral thesis therefore aims at providing missing information concerning the short-term temporal links between cognitive functioning, emotional experience, and time perception relative to the manifestation of symptoms of schizophrenia and examines the cerebral correlates of these associations. To address this issue, an innovative approach was applied that combined Ecological Momentary Assessment (EMA) using mobile technologies with Magnetic Resonance Imaging (MRI) of the brain. The EMA methodology identified the roles of cognitive performance, emotional experience and time perception in the expression of symptoms of schizophrenia over short time intervals in the patient’s daily life. MRI revealed the anatomical and functional correlates of these relationships, confirming in particular the central role of fronto-temporo-cerebellar regions in this disorder. Taken together, this dual approach provides novel insights into the underlying mechanisms of symptom expression in individuals with schizophrenia.

L’objectif de cette thèse était d’appréhender les effets de la croissance et de l’expertise sur les propriétés biomécaniques des membres inférieurs de l’Homme. Pour ce faire, une série d’expérimentations se basant sur un modèle “masse-ressort” associé à des tâches de sauts verticaux ont été menées dans des conditions de terrain. Nous avons démontré dans un premier temps qu’un système accélérométrique transportable et autonome pourrait être utilisé, in situ, d’une manière fiable et valide afin d’estimer l’ensemble des paramètres mécaniques et indices neuromusculaires étudiés au cours de ce travail de recherche. Ensuite, au cours d’une étude croisée, nous avons identifié un âge d’or pour la maturation des paramètres neuromusculaires des membres inférieurs qui se situe autour de 15-16 ans, âge de début de différenciation fille/garçon et d’évolution des propriétés neuromusculaires du cycle étirement-renvoi vers l’âge adulte. Enfin, nous avons étudié l’effet de l’expertise sur les qualités physiques du sportif. Les résultats montrent clairement que le comportement neuromécanique des membres inférieurs évolue avec l’expertise sportive, d’une façon spécifique à l’activité. / The aim of this thesis was to apprehend the growth and expertise effects on the biomechanicalproperties of the human lower limb. For that aim, we basically used a “spring-mass” model whichwas associated to in-field vertical jump tasks. Firstly, we demonstrated that a transportable andautonomous accelerometric system was reliable and valid for assessing the whole mechanical andneuromuscular parameters which we studied in the current research work. Secondly, we identified agolden age for the maturation of the lower limb neuromuscular properties through a crossover study.That was the age of 15-16 years, which corresponds to a beginning of a gender differentiation and anevolution of the neuromuscular properties of the stretch-shortening cycle to the adulthood. Finally, westudied the effects of expertise on the sportsman physical abilities. The results clearly show that theneuromechanical behaviour of the lower limbs evolves with expertise by following an activity-relatedspecific way.