Titre de l'écran-titre (visionné le 8 mai 2023) / Plusieurs personnes sont atteintes par une certaine forme d'incapacité au quotidien. Au Canada, 13.7% de la population est limitée au quotidien par une incapacité [1], tandis que ce nombre est de 20% aux États-Unis [2]. Une solution pour augmenter leur autonomie est l'utilisation de technologies d'assistance. Plus spécifiquement, les bras d'assistance robotisés permettent d'aider au quotidien les personnes vivant avec des incapacités aux membres supérieurs [3; 4]. Ces robots permettent de réaliser certaines tâches de la vie quotidienne comme de déplacer des objets, de manger, de boire, d'ouvrir ou de fermer des portes. Bien qu'ils soient utiles, ces bras d'assistance sont difficiles d'accès à cause de leur coût élevé [3; 5]. Ce mémoire présente la conception mécanique d'un bras robotisé d'assistance et d'une main robotisée pour assister les personnes ayant des incapacités aux membres supérieurs en fauteuil roulant. Le concept présenté se démarque des autres solutions disponibles sur le marché puisqu'elle est abordable, environ 5000 $. Le concept est donc plus facilement accessible par la population visée. Le bras d'assistance robotisé peut se fixer sur le côté d'un fauteuil roulant ou sur le coin d'une table. Le bras possède six degrés de liberté. Le bras peut déplacer son effecteur à la bouche de l'utilisateur pour manger ou atteindre le sol pour y prendre un objet. Le bras est en mesure d'atteindre n'importe quelle orientation grâce à un poignet sphérique à son extrémité. Une main robotisée est développée pour être fixée à l'extrémité du bras robotisé. La main robotisée possède deux doigts à deux phalanges sous-actionnés par un seul moteur. La main est en mesure de réaliser des prises parallèles et des prises englobantes. La transition entre ces deux prises est entièrement passive et possible grâce à un mécanisme constitué de barres et de ressorts dans chaque doigt. / Many people are affected by some form of disability on a daily basis. In Canada, 13.7% of the population is limited on a daily basis by a disability [1], while this number is 20% in the United States [2]. A solution to increase their autonomy is the use of assistive technologies. More specifically, assistive robotic arms provide daily assistance to people living with upper body disabilities [3; 4]. These robots make it possible to perform certain tasks of daily life such as moving objects, eating, drinking, opening or closing doors. Although use ful, these assistive robotic arms are difficult to access because of their high cost [3; 5]. This thesis presents the mechanical design of an assistive robotic arm and a robotic hand to assist people with upper limb disabilities in wheelchairs. The concept presented stands out from other solutions available on the market since it is affordable, around 5000 $. The concept is therefore more easily accessible by the target population. The robotic arm can be attached to the side of a wheelchair or the corner of a table. The arm has six degrees of freedom. The arm can bring its effector to the mouth of the user to eat or reach the ground to pick up an object. The arm is able to orient the effector in any orientation thanks to a spherical wrist at its end. A robotic hand has been developed to be attached to the end of the robotic arm. The robotic hand has two fingers with two phalanges under actuated by a single motor. The hand is able to perform parallel en compassing grasps. The transition between these two grasps is entirely passive and possible thanks to a mechanism made up of bars and springs in each finger.

Cette thèse se propose de mettre en évidence les connaissances nécessaires et les apprentissages réalisés lors d'un travail de conception de protocole expérimental en chimie à l'aide d'un EIAH (Environnement Informatique pour l'Apprentissage Humain).<br />Nous nous sommes penchés sur la capacité d'élèves de Terminale S à concevoir, en utilisant l'EIAH dédié Educ@ffix.net, un protocole expérimental qui réponde au problème posé suivant : « déterminer la concentration d'une substance par spectrophotométrie ». Nous nous sommes attachés à repérer la nature des difficultés rencontrées par les élèves, de manière à distinguer celles qui relèvent de la discipline de celles qui relèvent du contexte. Nous avons également étudié les stratégies suivies ainsi que le rôle attribué au tuteur par les élèves lors de leur travail. La thèse étudie également les apprentissages liés à la tâche de conception de protocole expérimental avec l'EIAH dédié. Pour cela, nous avons repéré les connaissances théoriques et procédurales nécessaires aux élèves dans leur travail et mis en évidence les relations réalisées entre une connaissance procédurale et une connaissance théorique associée. Les résultats obtenus révèlent que (1) l'EIAH étudié permet aux élèves d'accomplir la tâche demandée, (2) des conceptions des élèves et le contrat didactique établi préalablement dans la classe entraînent des difficultés pour les élèves lors de la conception du protocole expérimental, (3) les connaissances théoriques nécessaires à la construction de connaissances procédurales ne sont pas toujours maîtrisées par les élèves de Terminale S, (4) la partie cours théorique mise à la disposition des élèves et les retours du tuteur provoquent souvent une discussion au sein du binôme qui aide à réussir la tâche et construire la connaissance procédurale.

L’objectif de ce travail est la mise au point de filtres garnis de laitiers d’aciéries destinés au traitement du phosphore (P) des eaux usées au sein de petites installations. Deux types de laitiers on été testés: laitiers de four à arc électrique (EAF), et laitiers d'aciérie de conversion (BOF). Une approche intégrée a été suivie, avec investigations à différentes échelles: (i) Des expériences en flacons ont été réalisées pour établir les capacités de rétention du P de laitiers produits en Europe, et ainsi sélectionner les échantillons les plus adaptés pour l’élimination du P; (ii)Des expériences en colonnes ont été menées pour étudier l'effet de divers paramètres, notamment la taille et la composition du laitier, sur les performances hydrauliques et épuratoires des filtres; (iii) Enfin, des expériences sur terrain ont été conduites afin d’évaluer les performances hydrauliques et épuratoires de deux unités démonstration conçues pour le traitement du P au sein d’un marais artificiel. Les résultats expérimentaux ont indiqué que le principal mécanisme d'élimination du P est lié à la dissolution du CaO des laitiers, suivie de la précipitation de phosphate de Ca et recristallisation en hydroxyapatite (HAP). Après 100 semaines d'alimentation avec une solution de P (concentration moyenne de P totale 10,2 mgP/L), les colonnes remplies de laitiers de petite taille (BOF6-12 mm et EAF 5-16 mm) ont retenu >98% du P total en entrée, tandis que les colonnes remplies de laitiers de grande taille (BOF 20-50 mm et EAF 20-40) ont retenu 56et 86% du P total en entrée, respectivement. Il apparaît que, plus la taille des laitiers est petite, plus la surface spécifique disponible pour la dissolution du CaO et pour l’adsorption des phosphates de Ca est grande. Les expériences sur terrain ont confirmé que les laitiers sont efficaces pour le traitement du P de l'effluent d'un marais artificiel (concentration moyenne du P totale 8,3 mg P/L). Sur une période de 85 semaines d'opération, de laitiers EAF ont retenu le 36% du P total en entrée, tandis que les laitiers BOF ont retenu le 59% du P total en entrée.L’efficacité de rétention du P apparaît augmenter avec la température et le temps de rétention hydraulique (HRT),très probablement parce que l'augmentation de la température et du HRT a favorisé la dissolution de la CaO et la précipitation de phosphate de Ca. Toutefois, il a été constaté que HRT >3 jours peuvent produire des pH élevés (>9), à la suite d’une excessive dissolution de CaO.Cependant, les résultats des unités démonstration ont montré que, à HRT de 1-2 jours, les filtres produisent des pH élevés seulement pendant les 5 premières semaines de fonctionnement, puis les pH se stabilisent en dessous de 9. Enfin, une équation de dimensionnement sur la base des résultats expérimentaux a été proposée. / This thesis aimed at developing the use of electric arc furnace steel slag (EAF-slag) and basic oxygen furnace steel slag (BOF-slag) in filters designed to upgrade phosphorus (P) removal in small wastewater treatment plants. An integrated approach was followed, with investigation at different scales: (i) Batch experiments were performed to establish an overview of the P removal capacities of steel slag produced in Europe, and then to select the most suitable samples for P removal; (ii)Continuous flow column experiments were performed to investigate the effect of various parameters including slag size and composition, and column design on treatment and hydraulic performances of lab-scale slag filters; (iii)Finally, field experiments were performed to investigate hydraulic and treatment performances of demonstration scale slag filters designed to remove P from the effluent of a constructed wetland. The experimental results indicated that the major mechanism of P removal was related toCaO-slag dissolution followed by precipitation of Caphosphate and recrystallisation into hydroxyapatite (HAP).Over 100 weeks of continuous feeding of a synthetic Psolution (mean inlet total P 10.2 mg P/L), columns filled with small-size slag (6-12 mm BOF-slag; 5-16 mm EAFslag)removed >98% of inlet total P, whereas columnsfilled with big-size slag (20-50 mm BOF-slag and 20-40mm EAF-slag) removed 56 and 86% of inlet total P,respectively. Most probably, the smaller was the size ofslag, the greater was the specific surface for CaO-slagdissolution and adsorption of Ca phosphate precipitates.Field experiments confirmed that EAF-slag and BOF-slagare efficient substrate for P removal from the effluent of aconstructed wetland (mean inlet total P 8.3 mg P/L). Overa period of 85 weeks of operation, EAF-slag removed 36%of inlet total P, whereas BOF-slag removed 59% of inlettotal P. P removal efficiencies increased with increasing temperature and void hydraulic retention time (HRTv),most probably because the increase in temperature and HRTv affected the rate of CaO dissolution and Caphosphate precipitation. However, it was found that longHRTv (>3 days) may produce high pH of the effluents(>9), as the result of excessive CaO-slag dissolution. However, the results of field experiments demonstrated that at shorter HRTv (1-2 days), slag filters produced pH that were elevated only during the first 5 weeks of operation, and then stabilized below a pH of 9. Finally, a dimensioning equation based on the experimental results was proposed.

L'étude de la lecture s'intéresse, entre autres, aux facteurs déterminant la visibilité de lettres et les mouvements oculaires. Néanmoins, l'approche de ces mécanismes reste différente selon qu'elle concerne la vision centrale ou périphérique. Cette thèse proposait, au contraire, une approche conjointe dans le but (1) de mettre en évidence les effets des facteurs visuels limitant la reconnaissance de mots, (2) de mieux comprendre le comportement oculomoteur lors de la lecture en vision centrale et (3) d'étudier le rôle des facteurs oculomoteurs spécifiques à la lecture en vision périphérique. Trois expériences ont été menées. La première axée sur l'étude des facteurs visuels, a mis en évidence que l'effet OVP était moins important pour des mots présentés dans le champ visuel inférieur. Ce résultat pouvant s'expliquer par la géométrie de l'acuité visuelle et de l'encombrement, suggère que la lecture en périphérie est limitée par les mêmes facteurs qu'en vision centrale. La deuxième étude, concernant la stabilité de fixation durant la lecture en présence d'un scotome artificiel, a révélé que la vitesse de lecture pouvait être améliorée en présence d'une stimulation fovéale stable. Enfin, nous avons montré que les mouvements oculaires variaient selon la taille des lettres, et ce, différemment selon la position du regard par rapport au centre des mots. Ce résultat, nouveau, est vraisemblablement attribuable à l'effet de processus visuomoteurs précoces. En conclusion, l'étude conjointe de la lecture en vision centrale et périphérique est prometteuse, non seulement d'un point de vue fondamental, mais aussi pour l'aide aux patients atteints de DMLA. / Reading is a large research field, which investigates for a great part the variables influencing letter visibility and eye movements. However, its study in central and peripheral vision has been conducted in parallel and with different approaches. Our work relied, on the contrary, on a joint approach in order (1) to uncover the visual factors limiting word recognition, (2) to better determine how the eyes move during reading in central vision, and (3) to study the role of oculomotor factors that might affect reading in peripheral vision. Three experiments were conducted. The first study focused on the role of visual factors in word identification. It showed that the OVP effect is reduced for words displayed in the lower visual field. This result, which can be explained by the geometry of visual acuity andl crowding, suggests that reading in peripheral vision is limited by the same visual factors as in central vision. Then we investigated the influence of fixation stability on sentence reading using an artificial scotoma. It revealed that reading speed could be improved with a stable foveal stimulation. The third experiment re-examined the possible influence of character size on eye movements in central vision. It revealed that eye movements varied depending on letter size, and differently as a function of the location of the eye relative to the center of words. This novel finding was very likely the effect of early visuomotor processes. In conclusion, the joint study of reading in central and peripheral vision is promising, not only at a fundamental level, but also for a better understanding of retinal visual deficits, such as AMD.

La rupture du Ligament Croisé Antérieur (LCA) est la blessure ligamentaire la plus fréquente avec une incidence de 1/3000. Elle est efficacement traitée aujourd’hui par une reconstruction par autogreffe tendineuse. Cependant, les problèmes causés par le prélèvement du greffon demeurent une limitation importante. Des substituts artificiels offrent une solution alternative mais la rupture et la génération de débris d’usure ont causé l’échec de la majorité des systèmes développés jusqu’à présent. Récemment, des travaux ont montré que des assemblages de fibres synthétiques d’hydrogel d’Alcool PolyVinylique (APV) reproduisent le comportement en traction du LCA humain. L’objectif principal de cette thèse a été d’explorer le potentiel de ces fibres pour la reconstruction ligamentaire en concevant et caractérisant des systèmes implantables pour une étude in vivo chez l’animal. Pour cela, j’ai réalisé une étude expérimentale depuis l’échelle de la fibre jusqu’à celle de l’implant complet. Deux types de fibres d’APV ont été caractérisés, obtenues par filage voie sèche (VS) et voie humide (VH). A l’échelle de la fibre, une étude microscopique et mécanique a mis en évidence un fort effet de l’orientation moléculaire sur le comportement en traction qui permet d’atteindre des modules élastiques très supérieurs à celui de films isotropes ayant un taux de gonflement équivalent. En particulier, les fibres VS présentent à 20°C un comportement en traction proche de celui du LCA. Cette étude montre également une forte dépendance en température du comportement mécanique et l’existence d’un phénomène de recouvrance par lequel des fibres étirées récupèrent leur comportement initial après un repos. Des observations in situ en diffraction des rayons X aux grands angles ont montré que la structure semi-cristalline des fibres résiste au gonflement et à une déformation représentative des sollicitations physiologiques. Un mécanisme microscopique basé sur ces résultats a été proposé qui explique le comportement mécanique des fibres par la dissociation et la reformation de liaisons hydrogène dans la phase amorphe. A l’échelle des assemblages de fibres, une étude systématique sur des structures torsadées et un modèle mécanique de structure double-hélice ont révélé que le gonflement confiné des fibres au sein des structures induit des états de contrainte interne permettant d’augmenter la rigidité des assemblages. A l’échelle de l’implant, des substituts compatibles avec le geste chirurgical ont été conçus grâce à une collaboration avec des partenaires cliniciens et biomécaniciens. Une étude in vivo sur modèle petit animal (lapin) de ligamentoplastie a permis de vérifier la bonne tolérance aux implants avec une encapsulation fibreuse modérée et a montré que le gonflement in vivo d’implants secs n’entraîne pas une réaction biologique délétère. L’ensemble de ces résultats a conduit à la conception d’implants complets à l’échelle du LCA humain qui ont été évalué dans un modèle grand animal (brebis) de ligamentoplastie. L’étude nécropsique et histologique sur les animaux implantés a montré une biocompatibilité comparable à celle observée sur les animaux reconstruits par autogreffe. En revanche, l’étude biomécanique révèle un taux de rupture intra-articulaire important (92%) des implants en fibres d’APV. Ces résultats permettent d’identifier des causes possibles d’endommagement et de proposer des pistes d’amélioration. Plus généralement, la bonne biocompatibilité des fibres d’hydrogel d’APV et leurs propriétés mécaniques en font des systèmes intéressants pour la reconstruction de tissus souples nécessitant une tenue en traction élevée. / The anterior cruciate ligament (ACL) rupture is the most frequent ligament injury with an occurrence of 1/3000. It is effectively treated nowadays by a reconstruction with tendinous autograft. However, the problems caused by the transplant harvest remain an important limitation. Artificial substitutes offer an alternative but the rupture rate and the generation of wear debris caused the failure of the majority of the systems developed until now. Recently, studies showed that assemblies of Poly(Vinyl Alcohol) hydrogel fibers mimic the human ACL behavior. The main objective of this thesis was to explore the potential of theses fibers for the ligament reconstruction by designing and characterizing implantable systems for an in vivo animal study. For that purpose, I conducted an experimental study from the fiber scale to the complete implant scale. Two types of PVA fibers were characterized, one obtained from dry spinning (DS) and the other from wet spinning (WS). At the fiber scale, a microscopic and mechanical study highlighted a strong effect of the molecular orientation on the tensile behavior, which allows to reach a much higher elastic modulus than that of an isotropic film with the same swelling ratio. In particular, DS fibers at 20°C exhibit a tensile behavior close to that of the ACL. This study also shows a strong temperature dependence of the mechanical behavior and the existence of recovery phenomenon by which the stretched fibers recover their initial behavior after a rest. In situ wide angle X-rays scattering showed that the fibers semi-crystalline structure resists to swelling and physiological range stretching. A microscopic mechanism based on these results was proposed to explain the fibers mechanical behavior by the dissociation and reformation of hydrogen bonds in the amorphous phase. At the fiber assemblies scale, a systematic study on twister structures and a l double-helix structure mechanical model revealed that the fibers confined swelling inside a structure induce internal stress leading to an increase of the assemblies stiffness. At the implant scale, substitutes compatible with the surgery were conceived in collaboration with clinicians and biomechanists. An in vivo study on a small animal ligamentoplasty model (rabbit) allowed to verify the implants tolerance with a moderate fibrous encapsulation and showed that the implants in vivo swelling does not induce noxious biological reaction. These results led to the conception of human scale implants which were evaluated in a large animal ligamentoplasty model (sheep). The necropsy and histological study on implanted animals showed a biocompatibility similar to that observed with animals reconstructed with an autograft. However, the biomechanical study revealed an important intra-articular rupture rate (92%) for PVA fibers implants. These results allow to identify possible damage causes and to offer ways of improvement. In general, the good biocompatibility of PVA hydrogel fibers and their mechanical properties make them interesting systems for the reconstruction of soft tissues with high tensile strength.

Multi-agent systems have been used in a wide range of applications from computer-based simulations and mobile robots to agent-oriented programming and intelligent systems in real environments. However, the largest environment in which software agents can interact is, without any doubt, the World Wide Web and ever since its birth agents have been used in various applications such as search engines, e-commerce, and most recently the semantic web. However, agents have yet to be used on the Web in a way that leverages the full power of artificial intelligence and multi-agent systems, which have the potential of making life much easier for humans. This thesis investigates how this can be changed, and how agents can be brought to the core of the online experience in the sense that we want people to talk and interact with agents instead of "just using yet another application or website". We analyze what makes it hard to develop intelligent agents on the web and we propose a web agent model (WAM) inspired by recent results in multi-agent systems. Nowadays, a simple conceptual model is the key for widespread adoption of new technologies and this is why we have chosen the MASQ meta-model as the basis for our approach, which provides the best compromise in terms of simplicity of concepts, generality and applicability to the web. Since until now the model was introduced only in an informal way, we also provide a clear formalization of the MASQ meta-model.Next, we identify the three main challenges that need to be addressed when building web agents: integration of bodies, web semantics and user friendliness. We focus our attention on the first two and we propose a set of principles to guide the development of what we call strong web agents. Finally, we validate our proposal through the implementation of an award winning platform called Kleenk. Our work is just a step towards fulfilling the vision of having intelligent web agents mediate the interaction with the increasingly complex World Wide Web. / Multi-agent systems have been used in a wide range of applications from computer-based simulations and mobile robots to agent-oriented programming and intelligent systems in real environments. However, the largest environment in which software agents can interact is, without any doubt, the World Wide Web and ever since its birth agents have been used in various applications such as search engines, e-commerce, and most recently the semantic web. However, agents have yet to be used on the Web in a way that leverages the full power of artificial intelligence and multi-agent systems, which have the potential of making life much easier for humans. This thesis investigates how this can be changed, and how agents can be brought to the core of the online experience in the sense that we want people to talk and interact with agents instead of "just using yet another application or website". We analyze what makes it hard to develop intelligent agents on the web and we propose a web agent model (WAM) inspired by recent results in multi-agent systems. Nowadays, a simple conceptual model is the key for widespread adoption of new technologies and this is why we have chosen the MASQ meta-model as the basis for our approach, which provides the best compromise in terms of simplicity of concepts, generality and applicability to the web. Since until now the model was introduced only in an informal way, we also provide a clear formalization of the MASQ meta-model.Next, we identify the three main challenges that need to be addressed when building web agents: integration of bodies, web semantics and user friendliness. We focus our attention on the first two and we propose a set of principles to guide the development of what we call strong web agents. Finally, we validate our proposal through the implementation of an award winning platform called Kleenk. Our work is just a step towards fulfilling the vision of having intelligent web agents mediate the interaction with the increasingly complex World Wide Web.

Cette thèse porte sur la conception de systèmes multi-agents ambiants pour faciliter l'autonomie et l'accessibilité aux espaces publics, en particulier aux personnes âgées. Le vieillissement de la population et l'accroissement des situations de handicap liées à la progression en âge, appellent une approche nouvelle de l'accessibilité des espaces publics urbains. Dans ce contexte, cette thèse propose la conception d'un dispositif outillé d'assistance aux personnes âgées dans leurs activités quotidiennes à l'extérieur qui s'adapte à l'environnement ouvert et évolutif de son usager. Pour permettre son acceptabilité, ce dispositif d'assistance ambiant s'appuie sur une démarche de conception centrée utilisateur, interdisciplinaire et collaborative. Un prototype a été réalisé et il offre une assistance en temps réel aux activités quotidiennes par apprentissage. En effet, il permet de détecter des anomalies dans le comportement, de notifier des alertes ou de proposer des recommandations. / The purpose of my thesis is to design and develop an ambient multi-agent system for seniors to increase their autonomy and their accessibility to public spaces. The ageing of the population and the increase of disability situations linked to age, call for a new approach to the accessibility of urban public spaces. In this context, this thesis provides a personalized system to assist elderly in their daily outdoor activities. It takes into account the openness and the evolution of the environment to which the system should adapt. In order to ensure its acceptability, this ambient sociotechnical system is based on a user-centered interdisciplinary collaborative design approach. A prototype has been implemented and it offers assistance in daily external activities thanks to learning. In fact, the system detects unusual situations and acts accordingly (notifications, alerts or recommendations).

Ces travaux de thèse ont pour but l'élaboration de matrices poreuses sol-gel pour une applications de détections des composés organiques microbiens, ce-ci a des fins d'identifications bactériennes.Les travaux se sont articulés autour des la synthèse et l'optimisation du matériaux d'une part puis de l'analyse des composés organiques volatiles (COV) microbiens d'autre part. Cette analyse a été envisagé selon deux voies. La première était une approche globale des profils olfactifs microbiens. La seconde était une approche ciblée des COV cibles d’importance majeur.La synthèse du matériau a été mené par voie sol-gel, les études caractéristiques ont été effectué par manométrie d'azote et diffraction des rayons X aux petits angles.La détection microbienne, via notre matériaux sol-gel, s'effectue par transduction optique. Les spectrométries d'Absorbance ou de Fluorescence ont été envisagées en mode directe (sans molécules sondes) ou en mode indirect (avec molécules sondes). / 989/5000The purpose of this thesis is to develop sol-gel porous matrices for microbial detection of microbial organic compounds for bacterial identification.The work revolved around the synthesis and optimization of materials on the one hand and then the analysis of volatile organic compounds (VOCs) on the other hand. This analysis was considered in two ways. The first was a global approach to microbial olfactory profiles. The second was a targeted approach to target VOCs of major importance.The synthesis of the material was carried out by sol-gel, the characteristic studies were carried out by nitrogen manometry and X-ray diffraction at small angles.Microbial detection, via our sol-gel material, is carried out by optical transduction. The Absorbance or Fluorescence spectrometries were considered in direct mode (without probe molecules) or in indirect mode (with probe molecules)

L’emprise de la lumière artificielle s’étend de manière importante et rapide à travers le monde entier et est en train de changer le paysage nocturne menaçant ainsi une large part des écosystèmes. L’augmentation des niveaux de lumière la nuit entraîne une perturbation du rythme circadien et par là une modification des comportements des espèces nocturnes mais aussi diurnes et des interactions entre espèces. Malgré l’importance de l’enjeu que représente la pollution lumineuse, le manque de connaissances dans le domaine limite la création de réglementations pour réduire l’impact de l’éclairage nocturne sur la biodiversité. Il est donc urgent d’apporter des éléments concrets pour construire des recommandations et des outils d’évaluation à destination des gestionnaires du territoire.Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’étudier l’impact de la pollution lumineuse sur la faune nocturne à deux échelles paysagères afin de préconiser des méthodes d’évaluation et de gestion de l’éclairage artificiel. Nous avons utilisé les chauves-souris comme modèle d’étude car elles sont longévives et nocturnes et donc fortement affectées par la pollution lumineuse. De plus, il a été montré que les tendances de leurs populations tendent à refléter celles d’espèces plus basses dans la chaîne trophique, les rendant ainsi d’autant plus sensibles aux pressions anthropiques. Dans un premier temps, nous avons étudié l’effet de la pollution lumineuse à l’échelle de villes, une échelle paysagère en cohérence à la fois avec les distances de déplacement des individus et avec une réalité de gestion de l’éclairage. Malgré que les espèces anthropophiles vivant toujours dans les grandes villes soient considérée comme bénéficiant de l’éclairage artificiel, ce travail a montré qu’à une échelle regroupant tous les aspects des déplacements quotidiens des individus, l’effet global de la lumière est négatif. De plus, bien qu’une part significative de la pollution lumineuse soit due à l’éclairage public de par sa permanence et son étende, l’étude montre que l’éclairage privé n’est pourtant pas à négliger. Au-delà d’un effet sur le niveau d’activité, la lumière artificielle peut avoir un effet de barrière dans le déplacement des individus et ainsi réduire la connectivité du paysage. Alors que les politiques environnementales sont en faveur du développement de corridors écologiques, la non-inclusion du facteur pollution lumineuse pourrait réduire significativement leur efficacité pour les espèces nocturnes. Un travail de modélisation mettant en lien des données biologiques d’activité avec des aspects paysagers mais aussi lumière a permis de construire des corridors adaptés pour les espèces nocturnes. Cela a aussi mené à des outils d’évaluation de scénarios d’éclairage qui peuvent être utilisés en amont d’aménagements afin de prédire l’impact d’un changement et de les adapter aux enjeux de biodiversité. A une échelle plus fine, il est nécessaire de comprendre quelles caractéristiques des points lumineux sont les plus pertinents à maîtriser afin de formuler des recommandations pour limiter l’impact sur la biodiversité. Nous avons mené une étude de terrain dans un espace protégé où les enjeux sur les chauves-souris sont d’autant plus importants que les espèces les plus sensibles à la lumière y sont protégées, ainsi que leurs habitats, à l’échelle européenne. En travaillant à l’interface entre urbanisation et habitats semi-naturels, nous avons pu montrer que c’est la quantité de lumière émise qui ont l’effet le plus notable. C’est donc ce paramètre sur lequel il faut travailler en priorité pour limiter l’impact de la lumière sur des zones pouvant servir de corridor ou de zone refuge aux espèces sensibles. / The spatial extent of artificial light is increasing rapidly and significantly on Earth surface hence changing the nocturnal lightscape and threatening an important part of ecosystems. The rise in nighttime light levels induces a perturbation of the circadian rhythm and thus a modification of nocturnal, but also some diurnal, species behavior and interactions between species. Despite the spread of light pollution being of major concern, the knowledge gaps in this field limit the creation of regulations to reduce the impact of nighttime lighting on biodiversity. Therefore it is urgent to produce clear and practical information to build tools and define recommendations for land managers. In this context, the aim of the PhD thesis is to study the impact of light pollution on nocturnal fauna through two spatial scales in order to propose methods to evaluate and manage artificial light. We used bats as a model species as they are long-lived and nocturnal and thus highly impacted by light pollution. In addition, it has been shown that their population trends tend to reflect those of species lower in the trophic chain which makes them even more sensitive to anthropic pressures. First, we studied the effect of light pollution within cities. This spatial scale is both coherent with bats distance of movement and with the reality of public lighting management. Although some urban-adapted species living within large cities are considered to benefit from artificial light, this work showed that, at a scale including all aspects of bats daily travels, light has a negative effect on bats activity level. Also, even if a large part of light pollution is due to public lighting, the results show that private lighting should not be neglected. Beyond the impact on bat activity, artificial light can have a barrier effect when individuals are transiting and thus reduce the landscape connectivity. Whereas environmental policies are promoting the development of ecological corridors, not considering light pollution could significantly reduce their efficiency for nocturnal species. Modelling the link between biological data and landscape variables including light level allowed us to build adapted corridors for nocturnal species. This lead to the development of a tool to evaluate lighting scenarios that could be used prior to the implementation of a lighting plan in order to predict the impact it would have and hence adapt it to the local biodiversity issues. At a finer scale, it is necessary to understand which light characteristics are the most relevant levers of actions to formulate recommendations to limit light pollution impact on biodiversity. We carried a field work experiment in a protected area where conservation issues on bat species are even higher as the species most sensitive to light are protected there, together with their habitat, at the EU level. We worked at the interface between urban and semi-natural areas and showed that the illuminance was the most important light characteristic. Hence it is on this parameters that regulations should be applied in priority to limit the impact of light on areas that could potentially be used as corridors or dark refuges for sensitive species.

Ce travail de thèse s’inscrit dans une démarche d’approfondissement des connaissances du fonctionnement des aquifères karstiques. Pour cela, le site pilote des Sources du Toulon, siège d’une alimentation multiréservoirs, a été choisi et offre une fenêtre d’observation privilégiée sur les relations hydrogéologiques entre les aquifères de la marge Nord du Bassin aquitain. Elles sont utilisées depuis 1832 pour l’alimentation en eau potable de la ville de Périgueux, et constituent actuellement son unique ressource.L’objectif de ce travail a été de tester une approche multi-traceurs et un suivi haute-résolution pour caractériser le fonctionnement et la vulnérabilité d’un aquifère karstique multicouche.L’utilisation d’une approche couplée hydrodynamique et hydrochimie a mis en évidence l’alimentation des Sources du Toulon par une ressource profonde et captive en complément d’un aquifère libre plus superficiel. Ces informations ont été intégrées dans le contexte hydrogéologique global de la zone d’étude pour proposer une nouvelle délimitation du bassin d’alimentation des Sources du Toulon.L’utilisation d’un suivi haute-résolution a permis de préciser le fonctionnement hydrogéologique du système karstique étudié. Il en ressort des fonctionnements différents suivants les crues, avec des transferts de masse pouvant s’étendre de quelques jours à quelques semaines.L’apport des isotopes des nitrates (δ15N-NO3- ; δ18O-NO3-) a permis d’identifier deux origines des nitrates mesurés dans les eaux de surface et souterraines : les fertilisants minéraux de synthèse utilisés pour l’agriculture, et les rejets d’assainissement individuels.L’évaluation temporelle de la vulnérabilité spécifique des Sources du Toulon à certains marqueurs de contamination tels que les particules, les éléments bactériologiques et les nitrates a permis de distinguer plusieurs masses d’eau superficielles et subsuperficielles participant à l’alimentation pendant les crues, et jouant un rôle différent dans le transfert des contaminants. / This work is included in an approach for a better knowledge of karst aquifers. For this, the Toulon Springs pilot site was chosen, and provides the opportunity to study relationships between multilayered karst aquifers of the northern edge of the Aquitaine sedimentary basin. Toulon Springs are major regional springs and are located in Périgueux (Dordogne County, France). They have been supplying water to the metropolitan area of Périgueux since 1832.This work aim to test an innovative multitracer approach coupled with a physicochemical high-resolution auto-monitoring to characterize functioning and vulnerability of a multilayered karst aquifer.The use of a coupled hydrodynamic and hydrochemical approach has highlighted Toulon Springs supply by a deep and captive aquifer, in addition to a more subsuperficial aquifer. This information has been incorporated into the global hydrogeological situation of the study area to propose a new delineation of Toulon Springs hydrogeological cathment.The use of a high-resolution monitoring enables to specify the hydrogeological functioning of the studied karst system. The analysis performed on several flood events, identify that mass transfer can range from a few days to a few weeks.The use of nitrate isotope (δ15N-NO3- ; δ18O-NO3-) enables to identify two main nitrate sources in both surface water and groundwater: (i) inorganic fertilizer; (ii) sewage from individual house.The last part of this work was to analyse Toulon Springs temporal vulnerability during floods to marker of contamination such as particles, dissolved organic carbon, nitrate, and bacteria. Hence, several water type from surface runoff, unsaturated zone and saturated zone were identify as responsible of contaminant transfer: (i) water from saturated zone is responsible of vulnerability to mineral particles ; (ii) water from unsaturated zone is responsible of vulnerability to nitrare ; (iii) water from surface runoff is responsible of vulnerability to bacteria contamination.