La famille la plus commune des organismes dans le zooplancton est un groupe connu intitulé copépodes. Les copépodes ont un rôle majeur dans l’écosystème marin, car ils sont les producteurs secondaires dans la chaîne alimentaire écologique reliant les cellules de phytoplancton à des larves de poissons et même aux grands mammifères comme les baleines. Le comportement de nage de copépodes présente des sauts puissants et rapides. Une telle aptitude est utilisée pour échapper à des régions de cisaillement élevées, qui peuvent être causés soit par des perturbations d’écoulement, soit par un grand prédateur ou par la dynamique de fortes turbulences inhérentes à l’océan. La recherche présentée dans cette thèse se compose trois étapes. Tout d’abord, les données de vitesse de copépodes affichant réaction de fuite des sauts dans l’eau stagnante sont utilisées pour définir et affiner un modèle copépode lagrangien (CL). Deuxièmement, le modèle développé est utilisé pour simuler le comportement de milliers de copépodes dans un écoulement turbulent hydrodynamique entièrement développé obtenu par simulation numérique directe des équations de Navier-Stokes. Troisièmement, des analyses des données numériques sont réalisées pour quantifier la dynamique de copépodes en turbulence et pour faire une comparaison avec les observations expérimentales disponibles de copépodes en turbulence. Grâce à une étude expérimentale et numérique combinée, nous étudions l’impact du comportement de saut, l’effet de l’intensité de saut, d’orientation de saut, du temps de latence et rapport d’aspect géométrique des copépodes sur la distribution spatiale à petite échelle dans un environnement turbulent. / The most common family of multi-celled organisms in the zooplankton is a rather diversified group of crustaceans known with the name of copepods. Copepods have a major role in the marine ecosystem because they are the secondary producers in the ecological food-chain linking phytoplankton cells to fish larvae and even to large mammals such as whales. Copepods swimming behavior exhibits quick powerful jumps. Such an aptness is used to escape from high shear regions, which may be caused either by flow perturbations, produced by a large predator (i.e., fish larvae), or by the inherent highly turbulent dynamics of the ocean. The research presented this thesis goes into three steps. Firstly, recorded velocity tracks of copepods displaying escape response jumps in still water are used to define and tune a Lagrangian copepod (LC) model. Secondly, the model is further employed to simulate the behavior of thousands of copepods in a fully developed hydrodynamic turbulent flow obtained by direct numerical simulation of the Navier-Stokes equations. Thirdly, numerical data analysis is performed to quantify copepods’ dynamics in turbulence and make a comparison with available experimental observations of copepods in turbulence.Through a combined experimental and numerical study, we investigate the impact of jumping behavior on the small-scale patchiness of copepods in a turbulent environment. We further investigate the effect of jump intensity, jump orientation, jump latency time and geometrical aspect ratio of the copepods on the small-scale spatial distribution. At last, possible ecological implications of the observed clustering on encounter rates and mating success are provided.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les bactéries ont colonisé toutes les niches écologiques de la planète. Plus précisément, les sols sont l’hôte de la plus grande biodiversité terrestre, la faune microbienne. Cette grande diversité de bactéries et leur relative ubiquité rendent difficile l’identification des variables contrôlant la distribution spatiale des bactéries vivant dans le sol. Comme les bactéries du sol jouent un rôle important dans les grands cycles biogéochimiques globaux, il est important de mieux comprendre les variables qui peuvent influencer la composition bactérienne des sols. Dans cette thèse, nous émettons l'hypothèse que l'hétérogénéité de la composition de la communauté bactérienne apparaît à la même échelle spatiale que l'hétérogénéité des propriétés physico-chimiques du sol. Afin de comprendre la relation entre la composition bactérienne des sols (à l’échelle d’une carotte de sol jusqu’à l’échelle d’une région entière du nord de la France) et les paramètres physico-chimiques du sol à différentes échelles spatiales, nous allons utiliser une approche intégrant des données issues d’analyses SIG (Système d’Information Géographique), d’analyses physico-chimiques du sol et d’analyses des communautés bactériennes du sol. A travers une suite de trois expérimentations, nous allons répondre à trois questions: Est-ce qu’une pression environnementale uniforme à une plus grande échelle (cm) peut atténuer l’hétérogénéité microbienne à micro-échelle? Est-ce que les variables ayant une distribution spatiale suivant un gradient géographique sont des variables structurant fortement la distribution spatiale des bactéries à l’échelle de ce même gradient? Est-ce que certains bio-indicateurs à grandes échelles peuvent intégrer des groupes de variables pour modéliser la distribution des bactéries pour une région entière ? / The bacteria have colonized all the niches of the planet. Specifically, soils are home of the largest terrestrial biodiversity, microbial fauna. This great diversity of bacteria and their relative ubiquity make it difficult to idendified variables driving the spatial distribution of bacteria living in the soil. As soil bacteria play a significant role in the main global biogeochemical cycles, it is important to better understand the variables that can influence bacterial composition of soils. In this thesis, we hypothesize that heterogeneity of the bacterial community composition appears at the same scale level as the heterogeneity of soil physicochemical properties. In order to understand the relationship of bacterial composition of soils (from core experiment to field study in large region in the northern France) and soil factors at different spatial scales, we will use an approach coupling GIS tools, soil physico-chemical analysis and 16S rRNA gene NGS. With Three set of experiment we will answer three questions: Can a uniform environmental pressure at a larger scale (cm) overcome microbial micro-scale heterogeneity? Are geographical gradients strong drivers of the microbial community structure at the scale of the gradient? Do large-scale geographical features that integrate groups of parameters model the differences in microbial community structure for an entire region?

La plupart des organismes marins démersaux présentent une phase larvaire pélagique avant le recrutement dans la population adulte. Cet épisode pélagique est souvent la seule opportunité de dispersion au cours du cycle de vie. De ce fait, il structure les connections entre populations, qui régissent la dynamique et la composition génétique des métapopulations benthiques. Cependant, ces "larves" ne sont pas de simples ébauches des adultes, dispersées au gré des courants en attendant leur métamorphose. Ce sont des organismes souvent très spécifiquement adaptés à leur milieu. Dans cette thèse nous nous sommes efforcés d'évaluer l'impact du comportement des larves lors de la phase pélagique. Nous nous sommes focalisés sur les larves de poissons (coralliens plus spécifiquement) dont les capacités sensorielles et motrices sont particulièrement élevées. Des approches expérimentales ont été développées afin de quantifier leur orientation et leur nage in situ. Grâce à une observation synchrone des caractéristiques physiques du milieu et de la distribution des larves lors d'une campagne océanographique, nous avons tenté de caractériser leur distribution en trois dimensions dans le milieu pélagique, afin de comprendre les interactions physico-biologiques déterminant le recrutement. Enfin, une approche de modélisation novatrice, faisant appel à des concepts de minimisation des coûts et de maximisation des bénéfices habituellement utilisés en économie ou en théorie de l'approvisionnement optimal, a permis d'intégrer le comportement des larves aux modèles Lagrangiens de dispersion

Cette thèse a pour objectif d'analyser et de prédire la présence et l'abondance des espèces de sous-bois localement aux facteurs liés à la structure du peuplement (ouverture de la canopée) et selon différents contextes de milieu (pH du sol). Ainsi, cette thèse vise à évaluer si l'impact du pH du sol, de l'ouverture de la canopée et du climat a un effet similaire sur la distribution de présence et d'abondance. A cet effet, nous avons utilisé des relevés floristiques et dendrométriques effectués cinq ans après l'ouverture de la canopée (293 trouées - Nord-est de la France) et sous peuplements fermés (10 996 sites - France). Nous avons modélisé les distributions de présence et d'abondance des espèces (i) premièrement, au niveau régional, en relation avec un facteur local d'ouverture de la canopée et un facteur régional de pH du sol et (ii) deuxièmement, au niveau national, en relation avec un facteur de pH du sol et le climat. Au niveau régional, les résultats indiquent que la prise en compte simultanée d'un facteur local d'ouverture de la canopée et d'un facteur régional de pH du sol permet de déterminer les distributions des espèces cinq ans après son ouverture. Nous avons pu quantifier les conditions optimales des principales essences feuillues au stade juvénile et des espèces herbacées associées à l'ouverture de la canopée et le pH du sol. Au niveau national, nos résultats montrent que les modèles de distribution d'espèces issus de données présence-absence indiquent l'optimum écologique de l'abondance selon les gradients climatiques et le pH du sol, mais désignent des habitats géographique trop importants à cause d'une surestimation de l'amplitude écologique.

Les travaux effectués dans cette thèse portent sur les problématiques de couplage de centrales photovoltaïques sur les réseaux de distribution haute tension africains. Ces réseaux sont pour la plupart caractérisés par leur instabilité, leur faible maillage et leur faible puissance installée. Une première partie traite des caractéristiques des centrales photovoltaïques connectées au réseau Haute Tension et leurs interactions avec ce dernier. Une deuxième partie de la thèse est consacrée à la modélisation des systèmes électriques (réseaux électriques, systèmes photovoltaïques etc.). Une approche de modélisation du générateur photovoltaïque pour des centrales de grande puissance a été proposée. Un cluster PV de 500 kWc a été proposé et simulé et ses performances évaluées. Les dispositifs de commande utilisés dans le cluster proposé prennent en compte les contraintes techniques nécessaires au transfert optimal de puissance et de la qualité de la tension entre le générateur PV et le réseau électrique. En application, une centrale PV de 20 MWc a été modélisée et simulée. L’impact de sa connexion sur le réseau national du Burkina a été évalué sur le plan de la stabilité en tension tant en fonctionnement normal qu’en situation de dysfonctionnement. L’approche de la stratégie de raccordement des centrales PV et l’impact de la modularité de ces dernières ont été aussi analysés. / The research work performed in this thesis focuses on the problems of coupling photovoltaic power plants to the African high-voltage distribution environments. African power systems are mostly characterized by a high degree of instability, low meshed and low power installed networks. The first part of this work deals with photovoltaic power plants connected to the high-voltage grid, its general behaviors and its interactions with the grid. The second part is devoted to the modeling of electrical power systems included photovoltaic systems. A modeling approach of a photovoltaic generator for large power plant was proposed. A photovoltaic cluster of 500 kWp system is proposed and simulated, and its performance evaluated. The design of the control systems used in the proposed cluster has taken into account the technical requirements needed for optimal power transfer and good quality of the voltage at the point of common coupling. Furthermore, a 20 MWp power plant connected to the national grid of Burkina Faso has been modeled and simulated, and their interactions have been evaluated in terms of voltage steady-state stability both in normal operation and in the dysfunction state. The approach to the strategy in terms of connecting PV power plants, and the impact of using modular photovoltaic power plants has also been analyzed.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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