Les glaciers de montagne ont un impact sociétal important que ce soit à l'échelle locale où ils influencent les ressources en eau et l'attractivité touristique d'une région, ou à l'échelle mondiale en contribuant au niveau des océans. Par ailleurs, les glaciers de montagne sont extrêmement sensibles aux variations climatiques et sont donc des indicateurs pertinents des évolutions climatiques passées et présentes, en particulier du réchauffement global.Une meilleure compréhension de la réponse des glaciers à ces changements, ou dynamique, est nécessaire afin d'estimer leur contribution au système Terre et leur évolution future. Les satellites d'observation de la Terre, par leur couverture globale et des acquisitions régulières, représentent un atout formidable pour suivre l'évolution des glaciers. L'archive à disposition est considérable et celle à venir promet d'être encore plus importante. Il est donc indispensable de développer des méthodes pour traiter cette masse de données.L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre la réponse dynamique des glaciers du Pamir-Karakoram-Himalaya (PKH) et des Alpes aux changements climatiques actuels en mettant à profit les 40 années de données satellitaires disponibles. Dans un premier temps, nous avons développé une chaine de traitement semi-automatique qui permet de mesurer les vitesses annuelles de surface d'écoulement des glaciers par corrélation d'images à partir d'une archive satellitaire. Grâce à la redondance des acquisitions, il est possible d'obtenir des champs de vitesse plus complets, plus robustes et d'estimer statistiquement l'incertitude. L’application de ce traitement à l’archive Landsat a permis d’obtenirdes champs de vitesse pour l’ensemble de la région du PKH (~92 000 km2) sur la période 1998-2014et sur les Alpes (~2 000 km2, période 1999-2014) avec une couverture de 60-80 % et une incertituded’environ 4 m/an. Des champs de vitesse ont également été obtenus de manière moins systématique sur la période 1972-1998 pour le PKH. Dans un second temps, l'analyse des variations de vitesse sur ces périodes a montré un ralentissement des glaciers sur l'ensemble des deux chaines de montagne, en lien avec un amincissement des glaciers sur la même période. Les variations de vitesse sont très contrastées spatialement et sont cohérentes avec les motifs observés pour les variations d'épaisseur. En particulier, les glaciers du Karakoram et du Kunlun qui sont stables ou gagnent de la masse sur cette période montrent également des signes d'accélération, alors que les zones d'amincissement le plus important (Himalaya occidental, Nyenchen Tangla, Alpes) sont celles ou le ralentissement observé est le plus fort. Il semble donc que les variations de vitesse observées soient conditionnées au premier ordre par un signal climatique. / Mountain glaciers have a high societal impact, first at a local scale since they influence the water ressources and the touristic attractivity of a region, but also at a global scale, being major contributors to the present sea-level rise. Moreover, mountain glaciers are sensitive to climate forcing and are thus relevant indicators of past and present climate change and particularly present global warming. It is thus important to analyse the dynamic of these glaciers and quantify the changes that are affecting them so that their contribution to the Earth system and their future evolution can be better estimated. Satellite Earth Observation imagery, with its global coverage and repeated acquisition, represents a unique tool to quantify temporal changes affecting glaciers. The available archive is huge and the flux of new data will increase it even more.It is thus necessary to develop new methods to process this large archive.The objective of this thesis is to quantify the dynamic response of mountain glaciers in the Pamir-Karakoram-Himalaya (PKH) and in the Alps to a changing climate, with the use of the 40-year long satellite archive. We first developped a semi-automated processing chain to derive annual ice flow velocities from feature-tracking of satellite images. The chain takes advantage of the redundancy in the archive to obtain more spatially complete and robust velocity fields and to statistically estimate the uncertainty. Application to the Landsat archive leads to the determination of an unprecedented velocity field for the entire PKH region (~92 000 km2) for the period 1998-2014 and over the Alps (2 000 km2, period 1999-2014) with a coverage of 60-80 % and a mean uncertainty of 4 m/yr.. Flow velocities have been derived less systematically for the period 1972-1998 over the PKH. Secondly, the analysis of velocity changes show a slow-down of the glaciers for most of the 2 regions. The velocity changes are spatially contrasted and coherent with the patterns of elevation changes. In particular, glaciers in the Karakoram and West Kunlun that are stable or advancing show also a clear speed-up, whereas regions where thinning is the most important (Western Himalaya, Nyenchen Tangla, Alps) show the most important slow-down. The observed velocity changes is thus primarily determined by a climatic signal.

Les extrêmes neigeux sont parmi les risques naturels les plus dangereux dans les régions montagneuses. Les processus max-stables, qui relient statistique des valeurs extrêmes et géostatistique, offrent un cadre approprié pour les étudier. Deux questions importantes concernant la dépendance spatiale des extrêmes sont traitées dans cette thèse à travers les cas des chutes et des hauteurs de neige dans les Alpes françaises : la sélection de modèle et la non-stationnarité temporelle. Nous utilisons pour cela deux jeux de données de maxima hivernaux de chutes de neige (90 stations de 1958 à 2013) et de hauteurs de neige (82 stations de 1970 à 2013). Nous décrivons d'abord une procédure de validation-croisée appropriée pour évaluer les capacités des processus max-stables à capturer la structure de dépendance des extrêmes spatiaux. Nous mettons en exergue trois processus max-stables pour leur aptitude à modéliser la dépendance spatiale des chutes de neige extrêmes : les processus de Brown-Resnick, géométrique gaussien et extrémal-t. Les performances de ces trois modèles sont extrêmement similaires, quel que soit le nombre de stations ou d'années. Ensuite, nous présentons une approche par fenêtre glissante pour évaluer l'évolution temporelle de la dépendance des extrêmes spatiaux. Nous montrons ainsi que les chutes de neige extrêmes ont tendance à être de moins en moins dépendantes spatialement. Nous montrons que cela est dû à une augmentation de la température provoquant une baisse du ratio neige/pluie. Il existe aussi un effet d'intensité avec des extrêmes moins dépendants à cause d'une baisse du cumul hivernal de chutes de neige. Enfin, nous présentons la première utilisation de processus max-stables avec des tendances temporelles dans la structure de dépendance spatiale. Cette approche est appliquée aux maxima de hauteurs de neige modélisés par un processus de Brown-Resnick. Nous montrons que leur dépendance spatiale est impactée par le changement climatique d'une manière similaire que celle des chutes de neige extrêmes. / Extreme snowfall and extreme snow depths are among the most dangerous hazards in the mountainous regions. Max-stable processes, which connect extreme value statistics and geostatistics by modeling the spatial dependence of extremes, offer a suitable framework to deal with. Two challenging issues concerning spatial dependence of extremes are broached in this thesis through the examples of snowfall and snow depths in the French Alps: model selection and temporal nonstationarity. We process two winter maxima data sets of 3-day snowfall (90 stations from 1958 to 2013) and snow depths (82 stations from 1970 to 2013). First, we introduce a leave-two-out cross-validation procedure appropriate for evaluating the predictive ability of max-stable processes to model the dependence structure of spatial extremes. We compare five of the most commonly used max-stable processes, using as a case study the snowfall maxima data set. This approach allows us to show that the extremal-t, geometric Gaussian and Brown-Resnick processes are able to represent as well the structure of dependence of the data, regardless of the number of stations or years. Then, we show, using a data-based approach allowing to make minimal modeling assumptions, that snowfall extremes tended to become less spatially dependent over time, with the dependence range reduced roughly by half during the study period. We demonstrate that this is attributable at first to the increase in temperature and its major control on the snow/rain partitioning. A magnitude effect, with less dependent extremes due to a decrease in winter cumulated snowfall, also exists. Finally, we tackle the first-ever use of max-stable processes with temporal trends in the spatial dependence structure. This approach is applied to snow depth winter maxima modeled by a Brown-Resnick process. We show that the spatial dependence of extreme snow depths is impacted by climate change in a similar way to that has been observed for extreme snowfall.

L'évolution topographique des chaînes de montagne résulte d'interactions complexes entre la tectonique et le climat via l'action des processus de surface. La quantification de l'évolution du relief passe par le développement d'outils méthodologiques permettant d'identifier les processus mis en jeu pour des échelles de temps (103-106 années) et d'espace (1-100 km) caractéristiques de contextes orogéniques. Dans cette étude, l'évolution Néogène et Quaternaire du relief des Alpes Européennes est abordée à partir d'une approche couplant la thermochronométrie basse-température in-situ (essentiellement (U-Th-Sm)/He et 4He/3He sur apatite) et la modélisation numérique. Le développement d'une méthode numérique associant la modélisation thermo-cinématique (Pecube) à un algorithme d'inversion (Neighbourhood Algorithm) permet l'interprétation quantitative de données thermochronologiques en termes d'histoires d'exhumation et d'évolution du relief. La quantification de l'évolution du relief reste néanmoins problématique et fortement dépendante du contexte géomorphologique étudié. Cette étude implique la nécessité de repenser a priori la stratégie d'échantillonnage et d'interprétation des données suivant le contexte géomorphologique considéré et le signal d'exhumation que l'on cherche à quantifier via la thermochronologie. Enfin, l'application de cette approche à un jeu de données thermochronologiques échantillonnées dans le massif des Ecrins-Pelvoux (Alpes françaises) révèle l'existence d'un épisode d'exhumation rapide cessant autour de ~5-6 Ma, encadré par des taux d'exhumation plus modérés. Cependant, les données ne permettent pas de conclure quant à l'évolution tardi-Néogène du relief dans le massif des Ecrins-Pelvoux. L'application de la thermochronométrie 4He/3He dans la vallée du Rhône (Alpes suisses), couplée à des données thermochronologiques issues de la littérature, confirme un épisode d'exhumation rapide jusqu'à ~5-7 Ma, et révèle une augmentation majeure du relief local (~1-1.5 km) associée au creusement des vallées par d'importants appareils glaciaires. Le début de cette phase de creusement correspond à la transition climatique Mi-Pléistocène (~1 Ma) depuis des cycles glaciaires symétriques de 40 ka vers des cycles asymétriques (100 ka) de plus forte amplitude. Ces données permettent également de reconstruire la topographie pré-glaciaire du bassin versant du Rhône, et ainsi d'évaluer, à une échelle plus globale, l'impact des glaciations Pléistocènes sur l'évolution du relief. Des résultats préliminaires issus de la modélisation numérique des processus glaciaires mettent en évidence le potentiel d'une telle approche afin de tester quantitativement l'influence de la transition climatique Mi-Pléistocène sur le développement du relief alpin, ouvrant de nouvelles perspectives de recherche. Enfin, l'étude de l'évolution topographique post-glaciaire dans le massif des Ecrins-Pelvoux (modélisation numérique et utilisation du 10Be cosmogénique produit in-situ) met en évidence une dynamique d'érosion fluviale pouvant atteindre localement des vitesses de l'ordre du cm an-1, illustrant l'évolution géomorphologique rapide en réponse à la transition climatique entre le tardi-Pléistocène et l'Holocène. / The topographic evolution of mountain belts results from complex couplings between tectonics, climate and surface processes. Quantifying landscape evolution requires methodological tools to constrain forcing processes over temporal (103-106 years) and spatial (1-100 km) scales characteristic of orogenic systems. This thesis investigates the Neogene and Quaternary relief evolution of the European Alps using in situ low-temperature thermochronometry (mostly apatite (U-Th-Sm)/He and 4He/3He) and numerical modeling. A novel numerical approach combining thermal-kinematic modeling (Pecube) with an inversion scheme (Neighbourhood Algorithm) allows extracting quantitative information on exhumation and relief histories from thermochronological datasets. Quantifying relief evolution remains problematic, however, and strongly depends on the geomorphic setting. Our results show that both thermochronology data sampling and modeling strategies have to be considered a priori, in function of the geomorphic setting and the spatial/temporal scale of the exhumation signal to be constrained. This approach has been applied on a thermochronological dataset collected in the Ecrins-Pelvoux massif (French Alps). The results show a pulse of rapid exhumation until ~5-6 Ma, preceded and followed by more moderate rates of exhumation. However, the data cannot resolve the late-Neogene relief evolution in the Ecrins-Pelvoux massif. New 4He/3He thermochronometry data from the Rhône valley (Swiss Alps), combined with thermochronological data from the literature, also point out an episode of rapid exhumation until ~5-7 Ma, and reveal a major increase in local topographic relief (~1-1.5 km) linked to valley carving by large mountain glaciers. The onset of this phase of relief carving corresponds to the Mid-Pleistocene transition from symmetric 40-ka to asymmetric and high amplitude 100-ka glacial/interglacial oscillations. The new data also permit to reconstruct the pre-glacial topography of the Rhône basin, and to evaluate the net effect of Pleistocene glaciations on relief evolution at the basin scale. Preliminary results from numerical modeling of glacial dynamics highlight the potential opportunity of using such an approach to quantitatively assess the impact of the Mid-Pleistocene climate transition on Alpine relief development, leading to new research avenues. Finally, the post-glacial topographic evolution of the Ecrins-Pelvoux massif has been studied using numerical modeling and in situ cosmogenic 10Be analyses. The results suggest efficient fluvial incision at rates of cm yr-1, illustrating the efficient landscape response to late-Pleistocene/Holocene climate change.

Les chutes de blocs constituent un aléa naturel majeur dans les Alpes françaises en raison de leur probabilité d'occurrence spatiale et temporelle très élevée. Les forêts peuvent constituer une solution naturelle et efficace pour atténuer ce phénomène tout en protégeant les populations et leurs infrastructures. Cependant, ce service écosystémique peut être perturbé par d'autres aléas naturels comme les feux de forêts, susceptibles d'être plus fréquents et intenses dans le contexte actuel et futur de changements climatiques.Cette thèse propose ainsi d'évaluer les effets des incendies sur la capacité de protection des forêts contre les chutes de blocs dans les Alpes françaises.Une méthodologie pour évaluer la capacité de protection d'une forêt contre les chutes de blocs est d'abord développée et consiste à utiliser des simulations de propagation de chutes de blocs réalisées sur 3886 placettes forestières des Alpes françaises pour calculer trois indicateurs quantitatifs évaluant la réduction de la fréquence (BARI), de l'intensité (MIRI) et la réduction globale (ORPI) de l'aléa chutes de blocs dues à la présence d'une forêt. Ces indicateurs sont utilisés pour identifier les variables forestières prépondérantes pour évaluer la capacité de protection : la longueur boisée sur le versant, la surface terrière et le diamètre moyen. Les peuplements présentant une distribution hétérogène des diamètres et composés de plusieurs essences offrent généralement une meilleure protection que les peuplements monospécifiques et réguliers, soulignant ainsi l'influence de la diversité forestière. Cette thèse montre ainsi que les taillis présentent les capacités de protection les plus élevées, suivis par les futaies feuillues et les futaies mixtes ; les peuplements résineux venant en dernier.Les évolutions spatiales et temporelles des conditions climatiques favorables aux incendies, étudiées sur la période 1959-2015, révèlent un contraste majeur entre les Alpes du Sud qui ont connu une forte augmentation (en intensité, fréquence, durée et saisonnalité) surtout à haute altitude, et les Alpes du Nord, où une légère hausse est observée à basse altitude, mais aucune tendance significative n'est observée à haute altitude. Ces résultats sont ensuite utilisés pour définir trois types de feux (d'hiver, d'été moyen et d'été très sec) pour lesquels la mortalité post-incendie est étudiée à l'échelle de l'arbre et du peuplement forestier. Ces analyses montrent que seuls les feux d'été sont susceptibles d'affecter significativement les peuplements, en particulier à basse altitude où les peuplements feuillus (notamment les taillis) dominent.L’effet des incendies sur la capacité de protection des forêts est évalué en comparant les simulations de propagation de chutes de blocs sans feu aux simulations après chaque type de feu pour lesquelles les arbres avec une forte probabilité de mortalité post-feu ne sont pas pris en compte. Les valeurs de ORPI pour chaque placette forestière et chaque type de feu sont ainsi calculées et comparées au scénario de référence sans feu, permettant ainsi d'évaluer quantitativement la réduction de la capacité de protection. Les peuplements de basse altitude, soumis à des conditions climatiques plus chaudes et sèches, présentent des réductions de la capacité de protection après des feux d'été de l'ordre de 60 à 100 %. Il s'agit principalement de taillis et de futaies feuillues. À plus haute altitude, la réduction est de l'ordre de 30 à 65 %.En conclusion, ce travail de thèse propose une méthode originale pour quantifier la capacité de protection d'une forêt contre les chutes de blocs avant et après un incendie et alimente les connaissances sur ces deux aléas naturels et les risques associés. L'analyse multi-aléas conduite en fin de thèse permet d'appréhender les effets cascades potentiels à l'échelle du peuplement forestier et de quatre territoires bioclimatiquement homogènes des Alpes françaises. / Rockfalls are a major natural hazard in the French Alps due to their high probability of spatial and temporal occurrence. Forests constitute an efficient nature-based solution to mitigate this hazard while protecting human lives and assets. However, this ecosystem service may be disrupted by others natural hazards such as wildfires likely to be more frequent and intense in the current and future context of climate changes.This PhD thesis proposes to assess the effects of fires on the protection capability of forests against rockfalls in the French Alps.A methodology to evaluate the protection capability of a forest against rockfalls is first developed. It consists in modeling rockfalls propagations on 3886 forest plots taken in the French Alps to calculate three quantitative indicators that assess the reduction of the frequency (BARI), the intensity (MIRI) and the overall reduction (ORPI) of rockfalls due to the presence of a forest. These indicators are used to identify the predominant forest variables for assessing the protective effect: the length of forest along the slope, the basal area and the mean diameter. Forest stands with a heterogeneous distribution of diameters and made up of several tree species generally offer a better protection than monospecific and regular stands, thus underlining the influence of forest diversity. This work shows that coppices have the highest protection capabilities, followed by hight stands dominated by deciduous species and mixed stands; coniferous stands coming last.Spatio-temporal trends in fire weather in the French Alps are investigated over the period 1959-2015 and reveal a major contrast between Southern Alps which experienced a strong increase (in intensity, frequency, duration and seasonality) especially at high elevation, and Northern Alps, where a slight increase at low elevation and no significant trends at high elevation are observed. These results are then used to define three types of fires (winter, summer, and dry summer) for which post-fire tree mortality is studied at the tree and forest stands levels. These analyses show that only summer fires are likely to significantly affect the forest ecosystems, particularly at low elevations where deciduous stands (especially coppice) dominate.The effect of fires on the protection capabilities of forests is assessed by comparing rockfalls propagation simulations without fire to simulations after each type of fire in which the trees with a high post-fire mortality are not taken into account. The ORPI values for each forest plot and fire type are thus calculated and compared to the reference scenario without fire thus making it possible to quantitatively assess the reduction of the protection capabilities. Low elevation stands, subject to warmer and drier climatic conditions, show reductions of the protective effect in the range 60-100%. It mainly concerns coppices and deciduous stands. At high elevation, the reduction is in the range 30- 65%.In conclusion, this PhD thesis proposes an original method to quantify the protection capabilities of a forest against rockfalls before and after a fire and improve the knowledge of these two natural hazards and their associated risks. The multi-hazard analysis conducted at the end of the thesis makes it possible to understand the potential cascading effects in the main forest types and for four bioclimatically homogeneous territories of the French Alps.

Les séismes intermédiaires (40-325 km de profondeur) ont été largement documentés dans les plaques océanique en subduction mais leur mécanismes déclencheurs restent énigmatiques et très peu compris en raison (I) des incertitudes instrumentales sur l'acquisition des données géophysiques et (II) de la rareté des exemples de roches métamorphisées dans des conditions du faciès éclogites et préservant (sans ambiguïté) les structures produites par des séismes intermédiaires. Bien que toujours limité, il y a de plus en plus de preuves que les lambeaux « fossiles » de lithosphère océanique exhumée de taille pluri-kilométrique peuvent enregistrer les processus chimiques et mécaniques caractéristiques de la sismicité de profondeur intermédiaire. Ce projet de doctorat étudie l'impact de la libération et de l'infiltration des fluides métamorphiques sur la génération des brèches éclogitiques disséminées dans une zone de cisaillement de 15 km de long, exposée dans un fragment presqu’intact de lithosphère océanique Tethysienne, subduite jusqu'à 80 km de profondeur (2.6 GPa - 550 ° C, unité du Lago Superiore): le complexe métaophiolitique du Mont Viso (W Alps, Italie). Trois zones de cisaillement majeures ont été étudiées, et en particulier la Lower Shear Zone (LSZ), dans laquelle des blocs de métagabbros mylonitiques éclogitisés et brechifiés (potentiellement lors d’une phase sismique) sont dispersés, avec des blocs métasédimentaires, dans la matrice serpentineuse de la zone de cisaillement.Dans cette dernière zone de cisaillement, une attention particulière a été portée à la caractérisation pétrologique et structurale de 196 blocs exhibant ces brèches (dans lesquels plus de 100 échantillons ont été récoltés), notamment à travers l’étude (i) de leur répartition dans la zone de cisaillement et (ii) de leurs caractéristiques morphologiques (longueur, largeur, hauteur, volumétrie relative de la matrice par rapport aux clastes et nature des clastes). Ces données ont été synthétisées dans une nouvelle carte géologique détaillée des méta-ophiolites du Mont Viso à l’échelle 1 : 20.000. L’étude pétro-structurale a permis de montrer que la formation des brèches résulte de passages transitoires de la déformation ductile à cassante dans le faciès éclogitique, comme le montre la foliation mylonitique dues métagabbros (composée de l’assemblage omphacite + rutile ± grenat et quartz) recoupé par des plans de brèches cimentées par des matrices riches en omphacite ± grenat et lawsonite. Elle montre également que la formation des brèches n'est pas liée à des événements pré-alpins (brèches sédimentaires ou tectoniques superficielles) comme d’autres auteurs l’ont proposé (Balestro et al. 2013; Festa et al. 2015). L'analyse des éléments en trace (in-situ et dans la roche totale), en lien avec une caractérisation rigoureuse des microstructures dans les blocs de brèches, a permis de mettre en évidence un changement progressif des fluides circulant pendant la bréchification. Les premières ruptures fragiles (locales, M1) ont été déclenchées par des fluides dérivés localement (e.g. metagabbros) avec une injection progressive de fluides «exotiques» (dérivés de la déshydratation de serpentinite) provoquant la bréchification dans l'intégralité des LSZ and ISZ (avec la cristallisation de M2 et M3). En raison de l'extension limitée des affleurements, l'origine sismique des brèches eclogitiques reste spéculative. Néanmoins, plusieurs preuves (par exemple, les minéraux fracturés et décalés le long des niveaux micrométriques riches en omphacite) suggèrent que les brèches d'eclogite du Monviso ont été générées par rupture fragile instantanée. / Intermediate-depth earthquakes (40-325 km depth) have been extensively documented within subducting oceanic slab but their triggering mechanisms remain enigmatic due to (I) the instrumental uncertainties on geophysical data acquisition and (II) the scarcity of examples of exhumed (and unambiguously recognized) eclogite-facies earthquake-derived rocks. Although still limited, there is growing evidence that large-scale, “fossil” exhumed portions of subducted lithosphere may record both chemical and mechanical processes operating in the depth range of intermediate-depth seismicity. This thesis project investigates the role of metamorphic fluids in the formation of the eclogitic breccias (resulting from potentially seismic deformation) found in a 15 km-long shear zone developed in an almost intact fragment of Tethyan oceanic lithosphere metamorphosed to eclogite-facies peak metamorphic conditions (2.6 GPa - 550 °C) during Alpine subduction: the Monviso metaophiolite complex (W. Alps). Three major shear zones cutting across the complex at low angle were studied, with a major focus on the Lower Shear Zone -LSZ-, where blocks of variably brecciated (and potentially seismically-derived) Fe-Ti and Mg-Al metagabbros are embedded, together with metasedimentary blocks, in a talc and tremolite-rich serpentinite matrix. Particular attention was paid to the petrological and structural characterization of 196 breccia blocks (in which more than 100 samples were collected), with (i) detailed analysis and mapping of their distribution in the LSZ and (ii) morphological characterization (block size, relative volume of matrix with respect to clasts and matrix-clast composition). These data have been synthesized in a new detailed geological map of Monviso meta-ophiolite at a scale of 1: 20,000. The mylonitic foliation of intact Mg-Al-rich metagabbros (composed of omphacite + rutile ± ex-lawsonite ± quartz and locally garnet) cut by breccia planes (cemented by omphacite + garnet ± ex-lawsonite) univocally indicates brecciation at eclogite facies conditions. In the breccias the occurrence of a first omphacite-rich matrix (M1) cut by a second matrix rich in garnet + lawsonite pseudomorphs (M2) witnesses multiple brittle rupture events (probably shortly spaced in time) prior to a stage of massive eclogite facies fluid ingression (matrix M3). Trace elements analysis (in-situ and bulk) coupled to rigorous microstructural characterization of samples suggest a progressive change of fluids circulating during the brecciation. First brittle event M1 was triggered by locally-buffered fluids (e.g., from metagabbros) with later ingression of “exotic” fluids (e.g., from serpentinites) triggering the brecciation events M2 and M3. Due to the limited extension of outcrops, the coseismic origin of the eclogitic breccia remains somehow speculative; nevertheless several evidences (e.g., minerals fractured and offset along omphacite-bearing planes) suggest that Monviso eclogite breccias were generated by instantaneous brittle rupture.

Les conséquences des récents changements environnementaux sont déjà observables sur les écosystèmes du monde entier et menacent la biodiversité. Dans l'objectif de conserver les bénéfices que nous procurent les écosystèmes, l'enjeu est de comprendre et prédire la dynamique spatiale et temporelle des paysages et de la biodiversité afin de mieux anticiper les changements possibles et adapter les décisions de conservation. En zone de montagne, où l'environnement est très hétérogène, les effets combinés des modifications du climat et de l'agriculture sont susceptibles d'avoir un impact important sur les écosystèmes. La présente thèse a pour objectif principal de caractériser les espèces et les habitats vulnérables aux changements climatiques et changements d'utilisation des terres dans les Alpes Françaises. Elle apporte sa contribution en se basant sur des données accumulées par le Conservatoire Botanique National Alpin et le Parc national des Ecrins (PNE), et en utilisant trois angles d'approche complémentaires. Dans une première partie, les cadres théoriques expliquant la coexistence des espèces et leur répartition spatiale ont été testés empiriquement. Les patrons de rareté des plantes des Alpes françaises ont ainsi été reliés aux caractéristiques des espèces, mettant en évidence les compromis entre différentes stratégies fonctionnelles. Une seconde analyse de la répartition de 21 espèces cibles a démontré la différence entre les facteurs expliquant la présence d'une espèce à un endroit donné et ceux expliquant son abondance. Cette analyse a également permis de souligner l'importance de la dispersion et mis en évidence des dynamiques source-puits chez certaines espèces. La deuxième partie s'appuie sur les mêmes cadres théoriques et a consisté à développer un modèle dynamique de la structure et de la diversité de la végétation. Ce modèle a été calibré et validé sur la végétation du PNE. Une troisième partie porte son attention sur les évolutions possibles de la végétation sous plusieurs scénarios de changements climatiques et d'utilisation des terres. Les simulations ont montré qu'il est nécessaire de considérer la dynamique temporelle du fait que les conséquences d'un changement climatique peuvent être observées bien après la phase du changement. D'autre part, l'analyse a montré les effets conjugués que peuvent avoir les changements climatiques et la déprise agricole sur la structure de la végétation. Un tel modèle ouvre la voie à l'exploration de multiples scenarios, en permettant non seulement de décrire des paysages futurs potentiels mais aussi les états de transition qui devraient y mener. / On-going global changes have already affected ecosystems and threaten the biodiversity all over the world. In order to maintain the ecosystems services provided to humans and adapt conservation planning, the challenge is to improve our understanding of the mechanisms underlying the maintenance of biodiversity and to predict its response to global changes. In mountainous areas, where the environment is very heterogeneous, the modifications of both climate and land use are expected to strongly influence the landscapes and current biodiversity. This PhD thesis has for main objective to assess the vulnerability of species and habitat to environmental changes in the French Alps. It uses three different approaches and relies on the large databases accumulated by two institutions: the National Alpine Botanical Conservatory and the Ecrins National Park (PNE). The first part of the PhD confronts theoretical hypotheses for species coexistence to observations and describes the characteristics of the regional flora. The species ecological niche breadth has been estimated and related to other rarity facets and trade-off between plant functional strategies. A second analysis disentangles the drivers of the presence or the local abundance of 21 focal species and highlights the importance of the dispersion and the source-sink dynamics. The second part is based on the same conceptual background and aims to develop a dynamic model of the vegetation structure and diversity. The model has been validated for the vegetation of the PNE. The last part proposes an application of this dynamic model to provide multiple biodiversity scenarios in respect to change in both climate and land management. The simulations showed that the consequences of climate change might be visible only after a certain time-lag, demonstrating the interest of considering the spatial but also temporal vegetation dynamics. Furthermore, the analysis pointed out the importance of the interplay effects between climate and land use abandonment. Such a model should pave the way for the exploration of multiples scenarios and will be able to describe not only the potential future landscapes but also the transition states leading to it.

Due sono le questioni che bisogna porsi per analizzare la “cultura di miniera nelle Alpi”: in che modo i fattori politici ed economici influenzarono la gestione e l’organizzazione mineraria? Esistono espressioni culturali specifiche della categoria professionale dei minatori? Pur nella loro diversità, le due questioni sono tra loro complementari. La presente ricerca è divisa in due parti: la prima prende in esame i sistemi di gestione e di organizzazione estrattiva nelle Alpi; a tal proposito sono stati comparati i contesti socio-economici delle seguenti comunità minerarie: del distretto minerario di Vipiteno-Colle Isarco ed in particolare della miniera di Ridanna-Monteneve in alto Adige; dell’Alta Val Trompia in provincia di Brescia; di Brosso e di Pont Canavese in provincia di Torino e di Premana in provincia di Lecco. La seconda parte di questo lavoro analizza le espressioni culturali della categoria professionale dei minatori che comprendono le leggende di miniera, i canti e le feste. Queste fonti sono importanti dal punto di vista antropologico in quanto esprimono i desideri, le ansie, le attese, in breve la coscienza dei minatori. I testi folklorici, soprattutto i canti, gettano luce sui loro modi di vita e di pensiero. Si tratta dunque di fonti autentiche per la conoscenza delle condizioni morali, oltre che materiali, dei minatori. / Dans l’analyse de la culture minière dans les Alpes, il faut se poser deux questions: comment les facteurs politiques et économiques influencèrent la gestion et l’organisation minière? Est-ce qu’il existe des expressions culturelles spécifiques de la catégorie des mineurs ? Bien qu’elles soient très différentes, les deux questions sont complémentaires. Ce travail est divisé en deux parties : la première concerne les systèmes de gestion et d’organisation du travail minier dans les Alpes ; pour bien les analyser, on a comparé les contextes socio-économiques des communautés minières suivantes : le district minier de Vipiteno-Colle Isarco et en particulier la mine de Ridanna-Monteneve en Alto Adige. La Haute Val Trompia en province de Brescia ; Brosso et Pont Canavese en province de Turin et Premana en province de Lecco. La deuxième partie de ce travail analyse les expression culturelles de la catégorie professionnelle des mineurs comprenant les légendes minières, les chants et les fêtes. Ces sources sont très importantes du point de vue anthropologique, car elles expriment les inquiétudes, les désirs, les attentes, en bref la conscience des mineurs. Les textes folkloriques, surtout les chants, permettent de comprendre leurs vies et leurs pensées. Il s’agit donc de sources authentiques pour connaitre les conditions morales et matérielles des mineurs.

Cette étude a visé à contraindre les processus tectoniques, magmatiques et métamorphiques actifs dans la croûte moyenne, du Permien à l’exhumation des roches pendant les riftings mésozoïques, en se focalisant sur un gabbro permien dans les nappes austroalpines (Italie du nord, sud-est de la Suisse). L’évolution du gabbro de Sondalo, mis en place dans l’unité de Campo, est examinée en combinant géologie structurale, pétrologie magmatique et métamorphique, et géochronologie. Les résultats de cette étude (1) apportent des contraintes sur les relations thermiques et mécaniques entre le pluton et l’encaissant pendant sa mise en place dans la croûte moyenne, (2) décrivent les mécanismes d’ascension de magmas mafiques au travers de la croûte continentale et (3) documentent l’exhumation et le refroidissement de l’unité de Campo et de l’unité sus-jacente de Grosina pendant la formation de la marge riftée adriatique. / This study aims to unravel tectonic, magmatic and metamorphic processes active at midcrustal levels from the Permian to the exhumation of the rocks during the Mesozoic riftings by focusing on a Permian gabbro in the Austroalpine nappes (N–Italy, SE–Switzerland). The evolution of the Sondalo gabbro, emplaced in the Campo unit, is examined by combining structural geology, magmatic and metamorphic petrology, and geochronology. The results of this study bring constrains on (1) the thermal and mechanical relationship between the pluton and the host rock during its emplacement in the middle crust, (2) the mechanisms of mafic magmas ascent through the continental crust and (3) the exhumation and cooling history of the Campo unit and the overlying Grosina unit during the formation of the Adriatic rifted margin.

Le but de cette étude est de caractériser par une approche multi-disciplinaire les déformations tectoniques Plio-Quaternaire associées au système de failles de Belledonne (Alpes de l'Ouest).Ce système de faille est composé de plusieurs décrochements qui sont des Bauges au Vercors, la faille dextre NE-SW de l'Arcalod, la faille bordière de Belledonne, dextre et NE-SW, la faille sénestre NW-SE du Brion et la faille NE-SW dextre du Jasneuf.La détermination des états de contraintes tardi-Cénozoique montre que le champ de contrainte actuel responsable de la cinématique en décrochement le long du système de faille de Belledonne date de la fin du Pliocène supérieur/début du Pléistocène et a succédé au champ de contrainte causé par la collision alpine.Les failles de l'Arcalod et du Brion présentent des marqueurs morphologiques décalés mais ambiguës et d'âge incertain (probablement anté-Rissiens). La trace de la faille bordière de Belledonne n'a pu être déterminée, suggérant que la déformation associée à cette dernière soit accommodée dans une large bande de cisaillement.La faille du Jasneuf décale des morphologies d'âges supposés messiniens et anté-Rissiens. La vitesse de cette faille intégrée depuis le messinien serait de 0,13±0,03 mm/an. Considérant que cette faille est limitée à la couverture elle pourrait générer des séismes de magnitude 5,7 tous les ~500 ans.L’accommodation de la déformation actuelle dans l'avant-pays a été étudié dans la vallée de Toulaud (SW de Valence) où une faille tardi-hercynienne recoupe le canyon messinien du Rhône. Les premiers résultats indiquent que la faille décale verticalement le canyon, attestant d'une tectonique Plio-Quaternaire. / The aim of this study is to characterize the Plio-Quaternary tectonic deformations related to the Belledonne fault system (western Alps). The low deformation rates and high erosion rates in the study area imply that a multi-disciplinary approach.From the Bauges to the Vercors massif this fault system is composed of strike-slip faults that are the NE trending right-lateral strike-slip Arcalod fault, the NE trending right-lateral strike-slip Belledonne border fault, the NW trending left-lateral strike-slip Brion fault and the NE trending right-lateral strike-slip Jasneuf fault.The determination of the late Cenozoic stress states revealed that the modern stress field responsible for the Belledonne fault system strike-slip kinematics dates from late upper Pliocene/early Pleistocene and came after the stress field caused by alpine collision.Unclear and undated (but probably pre Rissian) offset morphologic markers are described along the Arcalod and Brion faults. Belledonne border fault trace is not determined suggesting that deformation is accommodated in a wide shearing band.The Jasneuf fault offset morphologies whom ages are supposed Messinian and pre Rissian. Fault slip rate integrated since Messinian would be of 0.13±0.03 mm/yr. Considering that this fault appears limited to the sedimentary cover and excluding an aseismic behavior, she can generate 5.7 Mw earthquake each ~500 years.Modern deformation in the foreland is studied in the Toulaud valley (SW of Valence city) where a late Hercinian fault cross-cut the Messinian canyon of the Rhône river. First results show that the fault offset vertically the canyon, attesting aof Plio-Quaternary tectonics along it.

Les travaux archéologiques et paléoenvironnementaux conduits dans les Alpes du sud, témoignent de l’existence de pratiques pastorales continues depuis le Néolithique. Ces dernières auraient entraîné une ouverture constante du milieu dont résulterait la construction des paysages actuels. Les signaux renvoyés par l’archéologie, l’histoire et le paléoenvironnement concernant les pratiques d’élevage et les activités impactant les paysages depuis la Protohistoire sont revisités au travers d’une synthèse de l’état des connaissances. L’analyse est menée en recherchant les sources d’impacts paysagers et les articulations entre les pratiques pastorales, les territoires d’habitats et les zones d’échanges économiques. Une approche globale du territoire et des vestiges anthropiques est réalisée au travers de l’analyse du cadastre napoléonien et des couvertures ortho-photographiques. Les bases de données construites à partir de ces supports sont enrichies par l’intégration des données environnementales issues des bases SIG liées aux contextes environnementaux. L’ensemble livre un nouveau corpus de données archéologiques qui permet d’appréhender la diversité spatiale et qualitative des vestiges pastoraux. Trois études de cas apportent des informations sur le poids des occupations protohistoriques et antiques dans les étages subalpins. Deux d’entre elles permettent, d’aborder le thème de la construction des espaces territoriaux protohistoriques et antiques et de leurs évolutions postérieures. Un sanctuaire héroïque et naturiste gaulois situé à 1800 m. d’altitude et un sanctuaire de Col témoignent de l’importance de l’orographie dans la construction mentale des populations du Mercantour. / Archaeological and paleo-environmental research carried out in the Southern Alps attest to the existence of pastoral practices continuous from the Neolithic period. The latter brought about a constant opening-up of the environment which resulted in the formation of present-day landscapes. The signals sent back by archaeology, history and the paleo-environment concerning rearing practices and activities having had an impact on the landscape since the Iron Age are re-examined through a synthesis of the current state of knowledge. Analysis of existing documentation is used to ascertain sources of impact on the landscape and relationships between pastoral practices, settlement lands and areas of economic exchange. Comprehensive study of the territory and anthropic remains is carried out using the Napoleonic cadastral survey and orthophotographic coverage. The data bases built using these supports are enriched by the incorporation of environmental data taken from GIS bases connected to environmental contexts. This data set provides a new corpus of archaeological information which enables us to apprehend the spatial and qualitative diversity of pastoral remains. Three case-studies provide information concerning the weight of Iron Age and Roman occupation in the sub-Alpine floors. Two of these allow consideration of the construction of Iron Age and Roman territorial areas and their subsequent development. A Gallic sanctuary located at an altitude of 1800m, dedicated to hero and nature-worship, and another sanctuary located on a pass illustrate the importance of orography within the mental constructs of the Mercantour populations.