Bien que les émissions de gaz à effet de serre et d'aérosols carbonés par les feux tropicaux, étroitement liées aux conditions de sécheresse et à l'action anthropique, aient un impact significatif sur le cycle du carbone et sur le climat global, la dynamique passée de ces émissions reste encore peu documentée. Cette étude a pour but de caractériser les produits de combustion carbonés piégés dans les sédiments lacustres et marins, afin d'établir des enregistrements fiables de la variabilité des feux tropicaux. L'analyse du comportement de standards carbonés sur des matrices synthétiques et naturelles à l'aide de différentes techniques d'extraction a permis de discriminer, selon un degré croissant de résistance à l'oxydation : le charbon, le carbone réfractaire, et le Black Carbon (BC). Bien que l'analyse de mélanges expérimentaux présente des pertes de masse d'environ 20% dans le cas du graphite mélangé à des poudres synthétiques, la méthode d'extraction et de mesure du BC s'avère reproductible et fiable pour reconstituer les changements de concentration enregistrés dans la plupart des sédiments. L'analyse du carbone élémentaire résistant aux traitements chimiques et/ou thermique, combinée au comptage automatisé des microcharbons, a ensuite été appliquée à une séquence pélagique du Pacifique Ouest (WPWP) couvrant les derniers 360 ka, et à un enregistrement lacustre Tanzanien couvrant les derniers 4 ka. L'enregistrement marin (carotte MD972140) montre que les émissions de BC sont fortement contraintes par les variations d'insolation en région intertropicale et équatoriale (cycles de précession et semi-précession). Elles sont également associées à la variabilité (pluri)millénaire du climat de l'hémisphère nord et de la mousson d'hiver est-asiatique, et suggèrent un couplage entre le gradient zonal des précipitations dans le Pacifique Equatorial et le climat des hautes latitudes. De plus, les aérosols carbonés enregistrent clairement l'action de l'homme sur le régime des feux dans la région Indo-Pacifique, avec une forte augmentation des apports de BC et de microcharbons entre 53-43 ka et 12-10 kyr. Au lac Masoko (carotte MM8), l'abondance et la nature des assemblages de particules de charbon reflètent en partie les apports détritiques liés au ruissellement des sols forestiers ou à l'érosion lors de bas niveaux lacustres. De plus, l'augmentation rapide des aérosols carbonés (microcharbons <1µm et BC) entre 1,8 et 1,6 ka BP suggère une intensification des incendies régionaux, contemporaine de l'expansion de la métallurgie et de l'agriculture dans le Rift Est Africain. L'identification et la quantification du carbone réfractaire piégé dans le réservoir sédimentaire montre ainsi que la dynamique des feux a été fortement contrainte par la variabilité du cycle hydrologique saisonnier et pluriannuel, et par l'action anthropique. Depuis plusieurs dizaines de milliers d'années, cette dernière est probablement déterminante vis-à-vis des quantités de carbone réfractaire émises dans l'environnement.

Cette thèse est une contribution au thème crucial de l'impact climatique de la matière particulaire dans l'atmosphère, dont on soupçonne qu'il pourrait être du même ordre que l'effet de serre des gaz, mais peut-être de signe opposé. L'outil central de ce travail est le modèle météorologique RAMS. Ce travail exploite les rares données de terrain disponibles dans cette région, données indispensables pour la validation des calculs par modèle. Sur la base d'un DPM validé en Afrique, nous proposons ainsi un cadastre d'émission éolienne de poussières désertiques 1°X1° recouvrant les zones désertiques et semi-arides en Mongolie et Chine du Nord. Cette source est validée par l'étude d'une forte tempête de poussieres minérales datant d'Avril 1998. Nous montrons ensuite son aptitude à restituer en détail un épisode de tempête de sable enregistré au printemps 2002 en un site expérimental de la campagne ACE-ASIA. Enfin nous couplons le transport atmosphérique des poussières désertiques issues de ce cadastre avec les émissions de certains des gaz et aérosols les plus représentatifs des émissions anthropiques de polluants en Asie de l'Est. Les processus de transport et de chimie très simplifiés appliqués aux BC (particules carbonées) et au SO2 aboutissent à des mélanges et des captures quantifiables de sulfates par les poussières minérales. Les calculs d'épaisseurs optiques caractéristiques de chaque polluant dans les mélanges sont en bon accord avec les données photométriques (Lidar, AERONET, etc.) et permettent de conclure que le parti pris de notre méthode simplificatrice donne une approche des observations à la fois correcte et aisément interprétable par le nombre réduit des paramètres choisis

Au sein du système complexe que constitue le climat, l'océan joue un rôle primordial. D'une part, il enregistre et intègre les effets du changement climatique; d'autre part, les échelles de temps de ses variations naturelles, et notamment son inertie thermique environ mille fois supérieure à celle de l'atmosphère, en font un acteur important susceptible de moduler les effets futurs du changement climatique. Cette thèse se propose de mettre en évidence des signatures du changement climatique d'origine anthropique dans l'océan. Pour cela, nous étudions les évolutions observées de la température océanique de sub-surface et de la salinité océanique de surface, au cours des trente à cinquante dernières années. Des méthodes statistiques de détection de la réponse au forçage anthropique sont utilisées pour déterminer si une influence humaine peut être détectée dans les changements récents observés.

Cette thèse vise à retracer l'histoire de la végétation du petit massif granitique du Morvan, en relation avec les forçages climatiques et l'impact des activités humaines. L'étude se base sur une dizaine de séquences tourbeuses sur lesquelles, en plus des grains de pollen et spores, les microfossiles non-polliniques présents dans les palynofaciès ont été analysés. Les données se sont révélées très partielles concernant les dynamiques de végétation de la période tardiglaciaire, mais ont éclairé l'histoire locale des reconquêtes forestières holocènes. Elles ont aussi permis de mettre en évidence certaines spécificités, comme la part toujours très réduite des résineux dans la forêt morvandelle avant leur introduction massive au milieu du XXe siècle. Afin de documenter au mieux l'histoire de l'occupation humaine à l'échelle du massif, une attention particulière a été portée à la détermination et la caractérisation des phases d'anthropisation ; ce travail a aussi bénéficié, pour certains sites, de l'apport d'autres proxies (micro-charbons, sédimentologie, géochimie isotopique pour tracer les paléopollutions atmosphériques). Ces analyses ont renouvelé l'histoire de l'occupation de cette zone de moyenne montagne, tout d'abord en révélant une présence humaine pour des périodes très mal connues, comme le Néolithique ancien (5000-4500 cal BC), le premier âge du Fer (800-450 cal BC), le haut Moyen Âge (dès les Ve-VIe siècles). Les données paléoécologiques ont également apporté un éclairage nouveau sur des périodes mieux documentées par les sources archéologiques et historiques. Elles ont notamment illustré le rôle attractif des ressources minières au moins dès la fin du Bronze ancien (vers 1650 cal BC), ainsi qu'à l'époque de la prospérité de l'oppidum éduen de Bibracte sur le Mont-Beuvray (IIe-Ier siècles cal BC).

L'eau est un besoin vital pour l'Homme et chaque société se doit de la gérer au mieux pour subvenir à ce besoin élémentaire aujourd'hui et dans l'avenir. Les changements climatiques en cours et en particulier le réchauffement climatique influencent fortement les hydrosystèmes et les activités économiques de montagne forçant ces territoires à s'adapter à ces nouvelles conditions. Les choix de développement socio-économiques ont également une importance prépondérante dans l'émergence ou non de pénuries d'eau.Au cours de cette thèse un modèle couplant représentations des ressources naturelles et des activités socio-économiques a été construit. Il permet d'explorer à la fois les impacts sur la disponibilité des ressources en eau, des changements climatiques et des choix socio-économiques pour un territoire de montagne à différents horizons temporels. Toutes les combinaisons de scénarios climatiques et socio-économiques peuvent être expérimentées dans le modèle.La station de ski de Megève (France) a servi de terrain d'application pour le développement du modèle hydro-anthropique. Ce modèle devant servir comme aide à la décision pour la mise en place de politiques d'adaptation, la délicate question du transfert de connaissances entre Science et Société est interrogée. Via l'insertion du modèle scientifique développé dans des Serious-Games une proposition d'interface est réalisée. A travers le projet C3-Alps qui a financé cette thèse, d'autres transferts de connaissances pour l'adaptation aux changements climatiques dans les Alpes ont également été réalisés. / Water is a vital need for Human and each society have to manage it at best to meet this basic need today and in the future.Current climatic changes and especially global warming strongly impact hydrosystems and economical activities of mountainous areas, forcing these territories to adapt to these new conditions. Socio-economic development choices have also a great importance in water shortages occurrence. In this thesis a model coupling representations of water resources and and socio-economic activities was built.It allows to explore both climate change impacts and socio-economic choices impacts on water resources availability in a mountain territories at different time scales. All combinations of climate change and socio economic choices scenarios are testable.The Megève ski resort station in France was used to develop and apply the hydro-anthropic model. The latter must contribute, as a decision support tool, to climate change adaptation policies developpement. Therefore, the tricky question of knowledge transfer between Science and Society is addressed in this thesis. The scientific model developped was introduced in Serious-Games as an interface proposal. Through the C3-Alps projet which financed this thesis, others knowledge tranfers for climate change adapation in the Alps were also addressed.

En Europe, les séries climatiques révèlent un réchauffement global et une augmentation de la fréquence des sécheresses estivales. Le facteur climatique est considéré comme le principal déterminant de l'aire de répartition d'une espèce forestière. Les zones où les espèces sont les plus menacées de disparition en Europe sont donc les marges sud des aires de répartition, où les conditions climatiques sont actuellement les plus chaudes et sèches de leur niche. Il est donc crucial de mieux connaître le comportement des essences forestières dans ces bordures sud. Le hêtre (Fagus sylvatica), essence majeure des forêts européennes et à large amplitude écologique, représente une espèce modèle pour de telles études. De récents travaux de modélisation statistique suggèrent une forte régression vers le centre de son aire sous climats futurs. La présence actuelle de l'espèce en plaine diminue fortement dans le sud-ouest de la France, qui correspond à sa limite sud de répartition pour l'ouest de l'Europe. Dans cette zone, des îlots de présence de hêtre sont cependant observés dans les données d'inventaire, peu de dépérissements ont été notés et sa probabilité de présence modélisée sous climat actuel n'est pas nulle. Nous avons donc cherché à redéfinir le concept d'aire de distribution par l'utilisation de différents descripteurs et à caractériser les contraintes d'ordre climatique, microclimatique et édaphique, déterminant le succès de l'espèce en limite d'aire / In Europe, climatic series show a global warming and an increase in frequency of summer drought. Climate is considered to be the main factor determining forest species distribution. Consequently, the zones where species are more prone to disappear in Europe are the southern margins, where current climatic conditions are the warmest and the driest of their range. So, an improved understanding of growth and health of forest tree species in these border areas becomes more than a challenge, a necessity. European beech (Fagus sylvatica), a major tree species of European forests with a broad ecological niche, represents a model species for such studies. Recent works based on statistical modelling suggested a sharp reduction of its distribution towards its core range, under future climates. Current presence of the species in lowlands strongly decreases in the south-west of France which corresponds to its southern margin in Western Europe. In this zone, spots of beech trees are however still observed in inventory databases, few stand declines have been noted and the modelled probability of presence of the species under current climate is not null. We therefore thought to redefine the distribution range concept using various descriptors and to characterize climatic, microclimatic and soil constraints that control the niche of this species

L’empreinte des activités humaines sur les milieux naturels commence à se faire sentir avec la révolution néolithique, il y a quelques 10.000 ans, aux débuts de l’Holocène. Dans le cadre de l’ANR PaléoSyr/PaléoLib et à partir d’archives sédimentaires prélevées dans différents contextes environnementaux (côtier, lacustre et fluviatile/marais), le but de ce travail est de mettre en évidence l’évolution des changements paléoenvironnementaux pour chaque site et d’en évaluer la part relevant respectivement des fluctuations climatiques et des activités humaines, afin de mieux comprendre la relation Homme- Environnement-Climat à l’Holocène. L’étude de ces différents contextes paléoenvironnementaux permet de contraindre temporellement le développement des premières influences humaines sur leur milieu naturel, et de préciser leur mode d’action, à l’aide de marqueurs biotiques (pollen) et abiotiques du sédiment. Les principales fluctuations environnementales enregistrées soulignent les hétérogénéités régionales de réponse aux forçages climatiques et permettent ainsi d’affiner nos connaissances aux échelles locale et régionale / The first sizeable consequences of human activities on the natural environment are thought to have taken place during the Neolithic revolution, at the beginnings of the Holocene, about 10,000 years ago. The aim of this study is to assess the respective role of climate fluctuations and human activities on the evolution of different environmental contexts (coastal, lake and fluvial / swamp) during this interval using sedimentary and palynological records, and hence improve our understanding of Human-Environment-Climate relationships during the Holocene. The study of these different paleoenvironmental settings through the use of both biotic (pollen) and abiotic (sediment geochemistry) markers allow to constrain the temporal development of the first human influences on the natural environment, and to determine their various modes of action (e.g. pastoralism, cultivation). The sequence of environmental changes reconstructed in this study hence highlights profound regional heterogeneities in the response of the studied areas to climatic and anthropic forcing and thus have important implications for our knowledge of the environment-human relationships at the local and regional scales

En Amérique Latine, les punaises hématophages Triatominae transmettent à l’homme le parasite Trypanosoma cruzi, responsable de la maladie de Chagas touchant actuellement 5 millions de personnes. Même si les programmes d’éradication chimique des vecteurs sont efficaces, la maladie persiste du fait de la recolonisation des habitations humaines par des vecteurs provenant d’habitats naturels. Ainsi, certaines espèces présentent une capacité d’adaptation aux anthroposystèmes (processus de domiciliation), alors que d’autres espèces apparentées ne l’ont pas. Comprendre cette capacité d’adaptation est crucial d’un point de vue épidémiologique afin de cibler les espèces présentant un risque pour l’homme. La capacité à s’adapter à un nouvel habitat pourrait être liée à l’évolution du répertoire de gènes du système chimiosensoriel, important pour la perception du milieu. Cette étude a porté sur le système chimiosensoriel des Triatominae dans le but de documenter le processus d’adaptation et donc de domiciliation des vecteurs. Des données transcriptomiques obtenues en séquençage à haut débit ont été utilisées pour annoter et répertorier les gènes chimiosensoriels ainsi que pour comparer leur expression au sein de punaises hématophages d’habitats différents. L’existence d’une relation entre les variations de ces gènes chez différentes espèces de Triatominae et leur capacité d’adaptation à un habitat a par la suite été évaluée. L’espèce T. brasiliensis en voie de domiciliation au Brésil et présentant à la fois des populations sylvatiques, péri-domiciliaires et domiciliaires, et différentes espèces du genre Rhodnius d’habitats variés, ont été étudiées, notamment les deux espèces sœurs, R. robustus, sylvatique en Amazonie et R. prolixus majoritairement domiciliée dans toute son aire de répartition. En l’absence de génomes de références suffisamment proches de T. brasiliensis et des 10 espèces de Rhodnius étudiées, leurs transcriptomes ont été assemblés de novo. Les transcriptomes des deux espèces R. prolixus et R. robustus ont été assemblés par alignement sur le génome de R. prolixus. Chez ces différentes espèces de Triatominae étudiées, l’analyse du répertoire des gènes chimiosensoriels codant les OBPs et CSPs (familles multigéniques) comparé à celui d’autres Paranéoptères a montré des expansions géniques pouvant refléter des processus adaptatifs. Par ailleurs, chez les différentes espèces du genre Rhodnius, il existe une corrélation positive entre le nombre de gènes codant les OBPs et la capacité de domiciliation, suggérant l’implication de cette famille de gènes dans l’adaptation au milieu anthropique. Les analyses d’expression différentielle concernant les différentes populations de T. brasiliensis et les espèces R. prolixus/R. robustus ont montré qu’un certain nombre de transcrits sont différentiellement exprimés selon l’environnement dans lequel ont évolué les punaises notamment des gènes chimiosensoriels (OBPs, CSPs) ainsi que des gènes impliqués dans le rythme circadien et le comportement de recherche alimentaire (Takeout), dans la réponse à des stress environnementaux comme des gènes de détoxification (P450, glutathione S-transférase), dans la résistance à des changements climatiques (Heat-shock protéines) et dans la protection du milieu extérieur (protéines cuticulaires). Ce travail a permis de mettre à la disposition de la communauté scientifique des outils performants pour l’étude du processus de domiciliation des vecteurs de la maladie de Chagas (transcriptome, répertoire de gènes). Il a également permis de révéler des gènes qui pourraient être impliqués dans l’adaptation et/ou la plasticité phénotypique en réponse à un changement d’habitat. La compréhension des bases moléculaires de l’adaptation des vecteurs aux habitations humaines ouvre des potentialités de développer des méthodes alternatives de lutte contre les vecteurs qui pourraient être basées sur une perturbation de la communication chimique. / In Latin America, the bloodsucking bugs (Triatominae, Hemiptera, Reduviidae) are vectors of the parasite Trypanosoma cruzi, which causes Chagas disease. More than five million people are infected. Even if chemical control campaigns are effective against vectors, the disease persists due to the recolonization of human habitations by vectors from natural habitats. Some species have the capacity to adapt to anthroposystems (domiciliation process), while other related species do not. Understanding this capacity to adapt is crucial from an epidemiological perspective to target species at risk to humans. The capacity to adapt to a new habitat could be linked to changes in the repertoire of chemosensory system genes, particularly for odorant binding proteins (OBP) and chemosensory proteins (CSP), which are important proteins to detect various odor stimuli. This study is based on the chemosensory system of Triatominae to document the adaptation process and then the domiciliation of the vectors. Transcriptomic data obtained by high-throughput sequencing were used to annotate and list the chemosensory genes and also to compare their expression in bloodsucking bugs from different habitats. The relationship between changes in these genes in different Triatominae species and their ability to adapt to a new habitat was evaluated. The species T. brasiliensis, which is in the process of domiciliation in Brazil with sylvatic, peridomiciliary and domiciliary populations, and various species of the genus Rhodnius from diverse habitats were studied, especially the two sibling species R. robustus, sylvatic in the Amazonia and R. prolixus mostly domiciliary throughout its geographical range. In the absence of a reference genome for T. brasiliensis, a reference transcriptome via de novo assembly (data 454 and Illumina) was achieved. The reference transcriptomes for 10 Rhodnius species were also established using the de novo assembly method. A genome reference based method on R. prolixus was also used to assemble the transcriptome of the two species R. prolixus and R. robustus. In the different species of the Triatominae studied, the chemosensory gene repertoire showed a high diversity and genic expansions compared to that of others Paraneoptera, which could reflect adaptive process. Furthermore, a positive correlation was shown between the number of OBP genes in Rhodnius species and their domiciliation ability, suggesting that this gene family is involved in the adaptation to anthropogenic environment. The differential expression analyses on the T. brasiliensis populations and the R. prolixus / R. robustus species showed that some transcripts are differentially expressed according to the environment in which the bugs have evolved, especially the chemosensory genes (OBP, CSP) and also genes involved in the circadian rhythm and foraging behavior (Takeout), in the response to environmental stress such as detoxification genes (P450, glutathione S-transferase), in resistance to climatic changes (heat-shock proteins) and in protection from the external environment (cuticular proteins).This work has helped make available to the scientific community powerful tools for studying the process of domiciliation of Chagas disease vectors (transcriptome, gene repertoire). It also revealed genes that could be involved in the adaptation and/or phenotypic plasticity in response to a change in habitat. Understanding the molecular basis of vector adaptation to human dwellings opens the potential to develop new tools to control the disease vectors, for example by disrupting chemical communication.

Les marges de tourbières sont des écotones marqués par la présence de communautés végétales et de conditions édaphiques singulières. Elles sont généralement étudiées sur des sites naturels ou légèrement perturbés. L’objectif de ce projet est de déterminer les fonctions et la structure de ces marges dans un contexte de perturbations anthropiques, notamment l’isolement des tourbières dans une matrice agricole. L’étude porte sur la végétation et le sol de 21 transects marge-centre répartis également entre trois tourbières des basses terres du Saint-Laurent (Lac-à-la-Tortue, Mer Bleue et Alfred) qui représentent un gradient de perturbations. Les tourbières moins perturbées comme Lac-à-la-Tortue et Mer Bleue ont une végétation et une biogéochimie similaires à ce qui est observé ailleurs sur d’autres sites non perturbés. Les marges de la tourbière Lac-à-la-Tortue ne présentent aucune communauté végétale particulière alors que les marges de Mer Bleue ont au moins une ou deux communautés végétales de transition. Néanmoins, la présence de certaines espèces exotiques envahissantes, comme Frangula alnus et Phragmites australis subsp. australis, indique que les marges de la tourbière Mer Bleue subissent malgré tout l’influence des activités anthropiques environnantes. D’autre part, les marges naturelles de la tourbière Alfred ont été détruites par les activités agricoles et les marges actuelles étaient représentatives de sites fortement perturbés avec un dépôt de tourbe plus épais et une nappe phréatique plus basse qu’attendu à la limite de la marge. Le drainage intense des marges d’Alfred semble favoriser la croissance d’arbres et d’arbustes non spécifiques aux milieux humides. Par ailleurs, les conditions sèches des marges laissent présager une diminution de la capacité de stockage du carbone dans cette tourbière. Ceci témoigne de l’importance que devraient occuper les marges des tourbières dans les projets de conservation et de restauration des tourbières. / Peatland margins are ecotones characterized by their unique plant communities and edaphic conditions. However, they are usually studied in locations where the pressure from anthropogenic activities is relatively low. The goal of this project is to evaluate the functions and structure of ombrotrophic peatland margins in the context of anthropogenic disturbance. This project is based on the analysis of data collected on 21 transects distributed across three peatlands of the Saint Lawrence valley region (Lac-à-la-Tortue, Mer Bleue, and Alfred) chosen to represent a gradient of disturbance. The vegetation composition and biogeochemistry of the least disturbed sites (Lac-à-la-Tortue, and Mer Bleue) are similar to other undisturbed sites. Lac-à-la-Tortue margins do not have any transitional vegetation community while Mer Bleue margins have either one or two transitional communities. Nevertheless, exotic species such as Phragmites australis subsp. australis and Frangula alnus found on Mer Bleue raise concern regarding the ongoing urbanisation and agricultural activities around the peatland. On the other hand, Alfred's natural margins were destroyed by anthropic activities in the surrounding landscape which explains why we measured a thicker peat layer and a deeper water table than expected at the margin limits. The severe drainage of Alfred margins due to agriculture around the peatland is also responsible for the higher tree coverage and non-wetland species encroachment on its margins. The effect of this disturbance raises concern about the capacity of the margins nay the peatland to retain its carbon sequestration capacity. This study emphasizes the importance of integrating the peatland margins in conservation and restoration projects.

Cette thèse cherche à interroger un thème crucial et souvent interdit : le rapport entre surpopulation globale et réalisme écologique. En suivant une recherche multidisciplinaire, elle propose une réflexion sur l'effet conjoint de la consommation et de la dégradation des ressources tant renouvelables que non renouvelables, due à l'augmentation exponentielle de la population humaine. Par une approche initialement diachronique (étude de l'état de la Terre depuis le 15e siècle, où l'homme commence à avoir une idée de sa clôture et de sa finitude, sur un lieu défini (Haïti)), puis diatopique (étude de la situation dans divers pays aujourd'hui), et enfin diaculturelle (étude de diverses politiques de gestion des ressources et de leur impact écologique), elle dresse un bilan historique et comparatif des technologies et de leur rôle dans le phénomène de destruction de la biosphère. Elle aboutit à la proposition d'une Organisation Mondiale de la Population (OMP), une sorte d'instrument de gouvernance mondiale (comparable à l'OMS, l'OMC, etc.) élaborant des directives sur la gestion de l'évolution de la population terrestre. Elle finit par argumenter sur la nécessité d'une révision de la Déclaration Universelle des Droits de l'Homme au profit de quelque " Déclaration Universelle des Droits de l'Humanité ".