La conversion thermochimique de la biomasse en lit fluidisé circulant permet la production d’un gaz à haute valeur ajoutée, utilisable dans de nombreuses applications. L’objectif de ces travaux est de mieux comprendre et modéliser les phénomènes couplés, hydrodynamiques et réactifs, se déroulant en lit fluidisé circulant. Dans un premier temps, un pilote de pyrogazéification de 20 kg/h de biomasse en lit fluidisé circulant a été conçu. L’étude hydrodynamique de ce pilote a ensuite été réalisée entre 20 et 950 °C. Les résultats ont permis d’établir des règles de design et de fonctionnement de réacteurs de gazéification en lit fluidisé circulant. Dans un second temps, une étude de la pyrogazéification de la biomasse a été réalisée en lit fluidisé dense ainsi qu’en lit fluidisé circulant, entre 750 et 850 °C. L’étude de l’influence de nombreux paramètres opératoires (températures, pression partielle de la vapeur d’eau, débit de biomasse, débit de circulation, inventaire et nature du média, forme de la biomasse) sur les performances de la gazéification a permis d’identifier les paramètres clés permettant de contrôler la composition ainsi que le volume de gaz de synthèse produit. Par ailleurs, à partir des résultats expérimentaux, un schéma réactionnel est proposé pour la pyrolyse de la biomasse étudiée. Enfin, un outil de modélisation du réacteur de gazéification de la biomasse en lit fluidisé dense et circulant, intégrant les réactions de pyrolyse, de gazéification, de water-gas shift et de reformage des goudrons a été développé et validé sur les résultats expérimentaux.

Ces travaux concernent l'étude d'un procédé de vapogazéification de biomasse en lit fluidisé circulant. En résultent un ensemble d'outils théoriques (modèles de simulation et de dimensionnement) et expérimentaux (pilote de vapogazéification en lit fluidisé circulant) dans le but de permettre la construction d'un procédé à dimension industrielle. Le dimensionnement, la conception et la construction d'un pilote de vapogazéification de 20 kg/h de biomasse en lit fluidisé circulant ont été réalisés. L'hydrodynamique de ce pilote a été étudiée de manière à isoler les paramètres clés permettant d'en assurer le contrôle. Les résultats obtenus lors de l'opération de pilote ont en outre permis de mieux comprendre les mécanismes d'attrition de particules polydisperses (olivine et char) en lit fluidisé circulant. Pour compléter cette étude, les phénomènes de mélange et de ségrégation des particules ont été étudiés par voie expérimentale et numérique (CFD-3D MFIX). Enfin, un certain nombre de modèles numériques (0D, 1D bulle-émulsion, bilan de population) ont été proposés pour répondre aux besoins techniques d'aide à la conception des lits fluidisés circulants appliqués à la vapogazéification de biomasse. / The vapogasification of biomass in a Circulating Fluidized Bed has been studied in order to enable the design and the erection of an industrial process. Theoretical and experimental tools have been designed to allow an engineering approach. In order to understand the hydrodynamic behaviour of the reactor, a pilot plant has been designed and erected to feed 20 kg/h of biomass. An exhaustive study of process parameters has been carried out, to determine predominant parameters for the process global control. Operating the built system has also permit to understand attrition phenomenon of polydisperse particles (olivine and char) in the Circulating Fluidized Bed. In order to complete those results, a study of mixing and segregation of those polydisperse particles has been carried out in fluidized bed with both experimental and numerical (CFD-3D MFIX) approaches. A significant contribution has also been done to numerical models assisting biomass vapogasification in Circulating Fluidized Beds design: 0D, 1D, bubble-emulsion, population balance).

La torréfaction est un traitement thermique opéré entre 200 et 300 °C en atmosphère inerte améliorant certaines propriétés de la biomasse, afin d’utiliser celle-ci comme biocombustible. Nos travaux portent spécifiquement sur la caractérisation des espèces condensables produites en torréfaction, aux échelles laboratoire et pilote. En laboratoire, des échantillons de pin, frêne, miscanthus et paille de blé ont été torréfiés à 250, 280 et 300 °C en réacteur à lit fixe. Les espèces condensables ont ensuite été analysées par GC-MS, GC-GC et HPLC-MS. Cette analyse a permis d’identifier une centaine d’espèces, dont une vingtaine, quantifiée, représente 77 % des condensables. À l’échelle pilote, un réacteur continu a été conçu, amélioré et caractérisé pour torréfier quelques kg.h-1 de biomasse. Un système de récupération multi-étagée des condensables a été développé. Des essais de torréfaction ont montré que les fractions condensées présentent des compositions chimiques différentes. / Orrefaction is mild thermal treatment carried out between 200 and 300 °C, in an inert atmosphere, improving properties of biomass, in order to use it as a biocombustible. This study focuses on the characterisation of the condensable species released during torrefaction, at laboratory and pilot scale. In the laboratory, some samples of pine, ash wood, miscanthus and wheat straw were torrefied at 250, 280 and 300 °C in a fixed bed reactor. The condensable species were analysed by GC-MS, GC-GC and HPLC-MS. Around a hundred of species were identified, including around twenty were quantified and represented 77 % of the condensable species. At pilot scale, a continuous reactor was designed, improved and characterised to treat several kg.h-1 of biomass. A multi-step recovery system for the condensable species was developped. Torrefaction experiments showed that the condensed fractions had different chemical compositions

La conversion thermochimique à haute température (>700°C) de la biomasse en double lit fluidisé circulant est une voie alternative aux énergies fossiles (pétrole, charbon) pour la production d’un gaz de synthèse à haute valeur énergétique, utilisable dans de nombreuses applications. L’objectif de cette thèse est de développer des méthodologies et des outils théoriques et expérimentaux permettant d’accéder aux cinétiques des transformations élémentaires (pyrolyse de la biomasse, gazéification et combustion du char, craquage et reformage des goudrons) présentes dans le procédé de gazéification de la biomasse en double lit fluidisé circulant. Dans un premier temps, un mini-réacteur à lit fluidisé fonctionnant entre 300 et 1000°C avec une alimentation en gaz parfaitement contrôlée (N2, O2, H2, H2O et goudrons) a été conçu et mis au point au Laboratoire de Génie Chimique de Toulouse. Un système d’échantillonnage et d’analyse de la phase gaz permet de quantifier en continu les fractions molaires des gaz incondensables et des goudrons produits. Une étude hydrodynamique et thermique a permis de déterminer les points de fonctionnement du réacteur pour chaque transformation élémentaire étudiée. Dans un second temps, les études de gazéification et de combustion du char ont été réalisées dans le mini-réacteur à lit fluidisé. L’influence de nombreux paramètres opératoires (température, pression partielle des différents constituants) a permis de comprendre la formation des différents produits et de modéliser les cinétiques de transformation du solide. Dans le cas de la combustion du char, un mécanisme réactionnel a également été établi et la cinétique obtenue en lit fluidisé a été comparée à celle déterminée par analyse thermogravimétrique. Enfin, une étude sur le reformage d’un goudron modèle (toluène) en lit fluidisé a mis en évidence l’effet de l’atmosphère réactionnelle sur le mécanisme de dégradation du toluène sur l’olivine et le char. / The thermochemical conversion of biomass at high temperature (>700°C) in Fast Internally Circulating Fluidized Bed (FICFB) is a promising alternative route to fossil fuels (oil, coal) to produce syngas which can be used in several applications. The aim of the present work is to develop methodologies as well as theoretical and experimental tools for determining the intrinsic kinetic of biomass transformations (biomass pyrolysis, char gasification and combustion, cracking and reforming of tars). Firstly, a fluidized bed reactor has been designed and built at the Laboratory of Chemical Engineering (LGC). This reactor can operate for temperatures between 20 and 1000°C with a well-defined gas supply (N2, O2, H2, H2O and tars). A sampling and analysis gas system enables the continuous quantification of the non-condensable gases and tars molar fractions. A hydrodynamic and thermal study enabled the determination of the operating conditions for each experimental study. Secondly, the char gasification and combustion was performed in the fluidized bed reactor. The influence of the operating conditions (temperature and compounds partial pressure) led to the modelling of the different solid transformation kinetics. Besides, in the case of char combustion, a reaction scheme was proposed and the kinetic obtained in the fluidized bed was compared to that obtained in a thermogravimetric analyzer. Finally, a study on the tar reforming in a fluidized bed reactor highlighted the effect of the reactive atmosphere on the reaction scheme of toluene conversion over olivine and char.

La biomasse lignocellulosique est considérée comme une ressource de carbone renouvelable possédant un grand potentiel pour la une valorisation énergétique et chimique. La torréfaction de la biomasse sèche (de type bois) est un procédé de transformation thermique s’effectuant à des températures comprises entre 200°C et 300°C, et un temps de séjour compris entre quelques minutes et plusieurs heures, opérant sous pression atmosphérique et en défaut d’air. Le produit principal de la torréfaction est un combustible solide hydrophobe et stable. Cette opération génère des coproduits gazeux à haute température qui sont habituellement considérés comme des effluents pénalisants, apportant au mieux un appoint d’énergie pour le procédé. Pourtant, de nombreux constituants présents dans les condensats – récupérés par condensation des coproduits de torréfaction – pourraient être valorisés comme produits chimiques bio-sourcés. L'objectif de la thèse est de proposer un procédé de séparation-purification pour les composés condensables présents dans ces effluents gazeux. Ces condensats constituent une phase majoritairement aqueuse, contenant plus de 150 espèces organiques identifiées. Les espèces minoritaires sont présentes dans des proportions variables suivant le bois torréfié. Enfin il s’agit d’un mélange réactif et thermiquement instable, où différents équilibres chimiques sont présents. Une analyse des caractéristiques physico-chimiques des condensats a permis de proposer un milieu modèle limité à une dizaine de composés. Un modèle représentatif du comportement thermodynamique de ce mélange réactif à large spectre de masse moléculaire a été sélectionné et les paramètres d’interaction binaire identifiés. Des données expérimentales d’équilibres liquide-vapeur ont été acquises pour valider en partie ce modèle. Les composés cibles et les objectifs du procédé de valorisation ont été choisis et plusieurs stratégies de valorisation ont été élaborées et simulées sous Prosim+ sur la base de la modélisation thermodynamique. Cette étude a permis d’évaluer ces différentes stratégies en termes d’efficacité énergétique et de pureté des produits finaux pour une potentielle mise en place à l’échelle industrielle de cette filière. / Lignocellulosic biomass is considered as a renewable carbon resource with great potential for the energy and chemical recovery. Torrefaction is a thermal process carried out at temperatures below 300°C, under inert atmosphere, at atmospheric pressure, and with residence times for the solid biomass ranging from few minutes to several hours. Torrefied wood is a solid product constituted by more than 70% of the initial mass with properties close to those of coal. The 30% remaining part is a gaseous effluent, composed of about one third of non-condensable gases – carbon monoxide and carbon dioxide – and two thirds of condensable species. Currently, torrefied wood is the main product of interest and is usually transformed into energetic gases by the gasification process or directly used as coal for combustion. Conversely, gaseous by-products are considered at present time as a waste and in the best case are burned to provide energy to the process. Yet, the recovery and valorization of the condensable fraction as bio-sourced chemicals is worth considering. The aim of the thesis is to propose a separation-purification process for condensable chemicals of the waste gas. This condensable fraction is a predominantly aqueous phase, containing more than 150 identified organic species. Minority species are present in varying proportions depending on torrefied wood. Finally, it is a reactive and thermally unstable mixture, where different chemical equilibria are present. An analysis of the physicochemical characteristics of the condensable fraction allowed selecting a limited number of compounds to model the mixture. A representative model of the thermodynamic behavior of the reactive mixture has been selected and the binary interaction parameters identified. Experimental vapor-liquid equilibria data were acquired in part to validate this model. The target compounds and objectives of the recovery process were selected and several development strategies were developed and simulated in ProSim+ on the basis of thermodynamic modeling. This study assessed these different strategies in terms of energy efficiency and purity of the products for potential implementation on an industrial scale of this sector.

Cette thèse a pour objectif d'étudier les réactions des alcools en conditions hydrothermales. Dans une phase préliminaire, le phényl-éthanediol a été étudiés. Après aldolisation, cyclisation intramoléculaire et aromatisation sont suivi en formant 1-phénylnaphthalène. L'aldolisation et la cyclisation du type de Friedel et Crafts ont été mise en œuvre.Les transformations de l'éthylène glycol et du 1,2-propanediol sont fortement dépendantes des conditions de réaction (température, durée de réaction et nature du solvant). La réaction de transformation du 1,2-propanediol permet de synthètiser les composés suivants : mésitylène, 2-méthyl-pentènal et 2-éthyl-3,5-diméthyl-cyclopent-2-ènone. Ces produits peuvent être utilisés comme biocarburant ou solvant ou peuvent constituer des matières premières pour des synthèses organiques.Les alkylations du naphthalène et du phénol ont été étudiées en détails en fonction de la nature du solvant. L'emploi d'acide chlorhydrique en concentration de 0.05mol/L à 180°C permet l'alkylation des aromats par l'alcool benzylique. D'autres solvants (acide acétique, acide formique à 1mol/L) permettent d'obtenir ces composés avec des rendements d'alkylation inférieurs. Par ailleurs, le recyclage de ces solvants est réalisable. Notons enfin que l'alcool benzylique peut polymériser et cette polymérisation est fortement influencée par la température utilisée. La polymérisation de l'alcool benzylique a été appliquée avec succès à la séparation des platinoïdes d'une solution modèle d'effluents issue du traitement du combustible nucléaire. / This thesis aims to study and to apply reactions of alcohols under hydrothermal conditions.Studies on 1-phenyl-ethanediol show an aldolisation, followed by an intramolecular Friedel-Crafts type reaction and an aromatisation. Finally, it ends up by as 1-phenyl-naphthalene.Ethylene glycol reacts on itself with a strong dependence on the temperature and the solvent. The conversion of 1,2-propanediol showed similar dependences and obtained even the aromatic compound mesitylene and especially the amount of products proves dependence on the temperature and the duration of the reaction. The main compounds can be used as solvents, as biofuel and for syntheses, whereas the byproducts might be biocarburants after hydrogenation.The Friedel-Crafts type reaction is transferred to an intermolecular one. Naphthalene and phenol are studied in more detail. 0.05mol/L HCl are enough in order to benzylate an aromatic compound at 180°C. HCl can be replaced by acetic acid or formic acid, but even concentrations of 1.0mol/L do not achieve results as good as 0.05mol/L HCl. The recycling of the aqueous phase of these reactions is advantageous. Additionally, benzyl alcohol alkylates benzyl alcohol and thus it can polymerize. Higher temperatures lead to longer polymers. This polymerization can be used in the domain of nuclear fuel recycling in order to separate platinum group metals out of a model solution.

Le but de cette thèse est de conduire l’analyse environnementale et économique de plusieurs filières bois-énergie basée sur des technologies de combustion variées. Les bilans matière et énergie des filières s’appuient sur des modèles de croissance de la forêt, et sur des modèles de combustion basés sur les émissions de poêles et chaudières en conditions réelles. La croissance de la forêt est simulée pour le pin des Landes et le hêtre de Lorraine selon plusieurs itinéraires de gestion sylvicole. Les étapes de récolte, transformation, et transport, ainsi que les données économiques sont basées sur des données de la littérature L’analyse environnementale compare les impacts calculés selon deux méthodes : ReCiPe et CML 2001. Une analyse dynamique de l’impact « Changement Climatique » complète la discussion sur les impacts environnementaux du bois-énergie. Enfin, une perspective plus large est ouverte avec une modélisation de l’usage des terres et des coûts de production de biomasse-énergie à l’échelle globale. Les résultats de l’Analyse de Cycle de Vie montrent l’importance à la fois de la qualité de la combustion (et donc de la technologie) et des étapes de transformation et de transport de la biomasse. Par exemple, les poêles et chaudières à granulés bénéficient de très bons rendements énergétiques mais sont handicapés par l’étape de séchage de la biomasse, qui consomme des énergies fossiles. Ces équipements sont également beaucoup plus onéreux à installer que les poêles et chaudières à bûches. L’analyse dynamique montre que l’intensification des itinéraires forestiers par raccourcissement des cycles de croissance entraîne un impact supplémentaire qui n’est pas tout à fait compensé par l’augmentation de production des plantations / The objective of this thesis is to conduct the environmental and economic analysis of several wood-to-energy production chains based on various wood combustion technologies. The material and energy balances of the production chains are determined with modeling of forest growth and of wood combustion. The wood combustion models use the emission factors from real-scale experimental tests on stoves and boilers. Forest growth is modeled for maritime pine and beech plantations, according to several forest management schemes. The data on the harvest, transformation, and transport steps, as well as the economic data, were taken from the literature. The environmental analysis compares the impacts calculated by two methods: ReCiPe and CML 2001. A dynamic analysis of the “climate change” impact complements the discussion on the environmental impacts of energy wood. Finally, we open a broader perspective with modeling of land use and production costs of bioenergy on a global scale. The results of the Life Cycle Analysis show the importance of both combustion quality (linked to combustion technology), and the transformation and transport steps. For instance, pellet stoves and boilers have excellent efficiencies, but suffer from the consumption of fossil fuels to dry the biomass. These technologies are also much more expensive to buy than log stoves or boilers. The dynamic analysis shows that the intensification of wood production via the shortening of growth cycles leads to higher impacts that are not completely offset by the higher production rate

L’utilisation des microalgues dans les filières bioénergies est une thématique qui connait un développement remarquable ces dernières années. Si dans une perspective d’exploitation de masse, elles permettent de répondre plus favorablement aux contraintes qui pèsent sur l’exploitation des biocarburants de première et de deuxième génération, elles se heurtent également à la question de la demande en éléments nutritifs mais aussi à un bilan énergétique défavorable. En conséquence, il apparait difficile de répondre à une exigence de durabilité attendue pour ce nouveau gisement. Ce travail de thèse s’est intéressé à une solution permettant à la fois de recycler les éléments nutritifs présents dans la biomasse et de fournir de l’énergie au système de production voire de transformation : la digestion anaérobie. Les travaux se sont particulièrement focalisés sur l’intégration de la production de microalgues et de la méthanisation au travers de la conversion énergétique de cette biomasse et de la mobilisation des éléments nutritifs vers la culture à l’échelle du laboratoire et à l’échelle pilote. Après avoir identifié les contraintes associées à la biodégradabilité anaérobie des microalgues et les stratégies d’optimisation, nous avons mis en évidence que le potentiel énergétique est contraint par la qualité propre des cellules et une capacité de résistance à la dégradation biologique. L’application de stratégies d’optimisation de cette étape de conversion via l’utilisation de prétraitement thermique a montré qu’il est possible d’augmenter les rendements de production d’énergie et d’éléments minéraux mobilisables vers la culture. L’utilisation d’un écosystème naturel microalgue-bactérie destiné à la production en milieu ouvert et qui utilise un digestat synthétique comme milieu de culture a révélé le rôle déterminant de la flore bactérienne associée en interaction avec les microalgues. Ces résultats ont été évalués dans un système de production à l’échelle pilote préindustrielle en conditions extérieures, conçu et opéré spécifiquement pour répondre à cette problématique. Les caractéristiques propres du bassin de culture déterminent le comportement hydrodynamique du milieu et le comportement physique et écologique de la population phytoplanctonique mobilisée. L’étude de la dynamique des communautés microbiennes, eucaryotes et procaryotes, confirme le potentiel de résilience et de production d’un écosystème complexe soumis aux contraintes de son environnement. Les résultats de ces travaux ouvrent des perspectives de gestion et d’optimisation des procédés intégrant l’algoculture et la méthanisation qui peuvent répondre plus largement à des problématiques environnementales et de production de molécules d’intérêt au-delà des filières énergétiques. / In recent years, there has been an explosion of interest in the use of microalgae as a source of bioenergy. Mass cultivation of microalgae for bioenergy production promises several advantages compared to first and second generation biofuels. However, similar difficulties in terms of nutrient requirements and an unfavourable energy balance are faced. As a consequence, achieving the sustainable levels of microalgal culture required to implement this strategy in the longer term appears problematic. The work presented in this thesis focuses on anaerobic digestion; a solution which allows both recycling of nutrients and supply of energy to the production and downstream processes. In particular, the studies presented here have been directed towards the integration of microalgal culture and methanisation, at both the laboratory and pilot scale. The guiding principle used is conversion of biomass and provision of nutrients to the culture. We first identified the constraints and potential strategies associated with the aerobic biodegradability of microalgae. Next, we demonstrated that the energetic potential of cells is limited by their quality as well as their level of resistance to biological degradation. We have shown that it is possible to optimise the conversion step, increasing energy yields and nutrient mineralisation via a strategy of thermal pretreatment The use of a natural microalgae-bacteria ecosystem which uses a synthetic digestate as culture media, revealed a key role for bacterial flora interacting with microalgae. These results were further tested in a pilot-level production system specifically designed to address these questions. The evidence suggests that the characteristics of the culture pond determine both the hydrodynamic behaviour of the culture and the physical and ecological behaviour of the phytoplanktonic population. A study of the dynamics of the microbial, eukaryotic and prokaryotic communities suggests the presence of a resilient and complex ecosystem, which is influenced by variations in its environment. The results of this work provide opportunities for management and optimisation of processes integrating microalgae cultivation and methanisation beyond bioenergy production, for example liquid wastes treatment and production of high-value byproducts.

L'estimation précise da la biomasse des forêts tropicales est un enjeu important pour des programmes tels que REDD+ et autres politiques environnementales. Cette thèse étudie comment des métriques lidar aident à estimer la biomasse aérienne (AGB) et suit trois axes: le premier chapitre traite de la détection de la dynamique des forêts. Nous explorons quelle échelle/résolution/taille de parcelle et quelles métriques lidar sont optimales pour estimer la biomasse et ses dynamiques. Nous avons trouvé qu'une résolution d'au moins un hectare et la hauteur de canopée moyenne donnent les meilleurs résultats. Le deuxième chapitre traite des dynamiques spatiales et compare neuf sites situés dans les Néotropiques. Nous présentons une nouvelle métrique représentant l'aire des larges canopées (LCA), couplée avec la densité de bois moyenne des sites pour estimer leur biomasse. Nous montrons ainsi que les différences entre sites peuvent être dépassées et qu'un seul modèle peut être utilisé pour estimer leur biomasse. Enfin, le troisième chapitre présente la carte de biomasse d'une région méconnue et peu étudiée de Colombie, obtenue à partir d'un algorithme d'apprentissage automatique combinant des données lidar, de terrain, et des données satellitaires. Les trois chapitres soulignent l'importance d'identifier les différentes sources d'erreur et les incertitudes liées au processus d'estimation de biomasse. Ce travail représente une avancée dans l'étude du lidar en étant le premier à avoir estimé les dynamiques de biomasse en utilisant des instruments différents en forêt tropicale et à avoir produit la première carte de biomasse d'une région, comblant ainsi un vide qui existait sur la connaissance des forêts de Colombie. / Accurate estimation of biomass in tropical forests is of prime importance for programs such as REDD+ and for environmental policy in general. This thesis studies how lidar metrics can derive aboveground biomass (AGB) accurately and follows three axes : the first chapter deals with change detection of forest dynamics. It explores what scale/resolution/field plot size as well as which lidar-metrics are best to estimate AGB and AGB changes. We found that a resolution of at least 1ha and the mean canopy height metric give better results. The second chapter deals with spatial dynamics and compares nine sites in the Neotropics. We introduce a new metric representing large canopy area (LCA), coupled with mean wood density, to estimate AGB across sites and show that differences between sites can be overcome. Finally, our last chapter introduces a regional biomass map of a poorly known region of Colombia, using a machine learning algorithm combining airborne lidar data, field data and spaceborne remote sensing data. The three chapters emphasize on the importance of identifying sources of error and uncertainties. This work represents an advance in lidar studies by being the first one to estimate biomass changes using different sensors in tropical forests, exploring a new area and filling a gap in the knowledge of tropical forests of Colombia.

La modélisation dynamique du développement de la vigne offre de nombreuses possibilités pour évaluer la pertinence des pratiques culturales pour répondre à des objectifs de production. Le développement de la vigne résulte de l’effet de différents facteurs, environnementaux, génotypiques et techniques lorsqu’elle est cultivée. Une des principales variables endogènes, résultant des effets combinés de ces trois facteurs et qui détermine en grande partie la plasticité phénotypique est la compétition trophique entre les organes. Le développement des organes peut-être décomposé en trois processus, l’initiation (organogenèse), l’expansion (morphogenèse), et la croissance en biomasse. Pour la vigne, l’organogenèse des axes est le processus de développement présentant la plus grande plasticité. Ce travail établit les bases pour la construction d’un modèle prédictif, permettant de simuler le développement de plantes de vignes soumises à une gamme de pratiques culturales et dans des environnements contrastés. Notre travail combine deux approches de modélisation, écophysiologique et mathématique. L’originalité de ce travail a été d’utiliser les deux approches de façon conjointe pour tirer parti des outils et des concepts de chacune et pour combler leurs lacunes respectives dans un objectif de modélisation des interactions plante-environnement. Le modèle GreenLab et les outils d’optimisation qui lui sont associés ont permis de quantifier précisément les relations sources-puits entre les organes et le niveau de compétition trophique qui en résulte à l’échelle de la plante. L’approche écophysiologique a permis d’établir de nouveaux formalismes de la réponse des processus d’organogénèse aux contraintes environnementales, et de les implémenter dans le modèle GreenLab. Un simulateur stochastique du développement de la vigne dans des environnements variés (thermiques, hydriques, lumineux) a ainsi pu être développé. / Dynamic models of grapevine development appear as promising tools to evaluate the relevance of training systems in order to improve both quality and quantity of production. Grapevine development is driven by different factors such as environment, genotype, and agronomic practices. The phenotypic plasticity is mainly controlled by an endogenous trait, the trophic competition between organs, which is determined by the other different factors. The development of the organs can be decomposed in three processes, the iniation (organogenesis), the expansion (morphogenesis) and the biomass growth. For grapevine, axis organogenesis was observed appear as the most plastic process. This study is a first step towards a predictive model, allowing to simulate the effects of different training systems and of contrasted environmental conditions on grapevine development. This work combines approaches based on ecophysiology and on mathematical modelling. The originality of this work was to use these two approaches together to take advantage of tools and concepts of both, and to fill in their respective deficiencies in order to model plant-environment interactions. GreenLab model and its associated optimization tools allowed to quantify precisely the source-sink relationships between organs and the trophic competition at the plant scale. The ecophysiological approach aims to input in GreenLab model new formalisms of grapevine organogenesis response to environmental constraints. In this way, a stochastic simulator of grapevine development in contrasted environments (temperature, water deficit, irradiance level) was built.