L'implémentation à large échelle de stratégies d’atténuation des émissions dans le secteur de l'agriculture, la forêt et autres usages des sols (AFOLU) pose des questions sur leur durabilité. Par exemple, les bio-fuels de seconde génération menacent la biodiversité et la reforestation d'espaces agricoles augmente le prix de l'alimentation. De plus, ces stratégies d’atténuation des émissions dépendent fortement des conditions socio-économiques décrivant le reste du système alimentaire (libéralisation du commerce agricole, développement économique, augmentation de la population...). Dans cette thèse, nous cherchons à préciser les impacts sur la biodiversité, l'alimentation et les émissions de gaz à effet de serre de différentes stratégies d’atténuation à large échelle dans le secteur AFOLU au regard de différentes situations socio-économiques. Pour cela, nous utilisons la modélisation prospective qui nous permet de simuler des scénarios décrivant l'évolution de l'usage des sols à l'échelle mondiale à l'horizon 2030, 2050 et 2100. Le couplage du modèle d'usage des sols Nexus Land-Use (NLU) avec le modèle de biodiversité Projecting Responses of Ecological Diversity In Changing Terrestrial Systems (PREDICTS) permet d’étudier l’impact de ces stratégies d’atténuation sur différentes composantes de la biodiversité. Le calcul de bilan d’azote permet quant à lui de préciser le lien entre l’intensification et sont impact environnemental.Dans la première partie du manuscrit de thèse, nous testons des scénarios d’augmentation de la production de légumineuse en Europe en évaluant les effets sur les émissions de gaz à effet de serre du secteur AFOLU. Nous montrons que le principal avantage environnemental des légumineuses est de fournir des protéines comme substitut aux produits d'origine animale plutôt que de permettre une réduction de la consommation d'engrais de synthèse par une fixation accrue de l'azote par les légumineuses. La majorité de la réduction d’émission a lieu dans le secteur de production animal et hors de l'Europe. Notons également l'importance des mécanismes indirects qui mène à une réduction des émissions de N2O associées à la fertilisation azotée dans le secteur végétal. La sensibilité de ces résultats à la combinaison du scénario de changement de régime alimentaire avec un scénario de reforestation nous amène à nous intéresser dans la suite aux interactions entre stratégies d’atténuation.Dans la seconde partie, nous étudions les compromis et les synergies entre conservation de la biodiversité et maintien de la sécurité alimentaire pour différents scénarios d’atténuation. La production à large échelle de bioénergie a des effets négatifs à la fois sur différents indicateurs de biodiversité (richesse spécifique et l’indicateur d'intégrité de la biodiversité) et sur la sécurité alimentaire (prix de l’alimentation et coût de production). Bien que présentant un compromis entre protection de la biodiversité et sécurité alimentaire, les combinaisons de changement de régime alimentaire et de scénario de reforestation permettent d’améliorer la biodiversité et la sécurité alimentaire dans de nombreux cas par rapport à une situation sans atténuation des émissions.Dans la troisième partie, nous comparons différentes évolutions de l'usage des sols à l'échelle mondiale en identifiant les scénarios qui permettent de ne pas dépasser les limites de la planète au regard d'indicateurs renseignant le cycle de l’azote, l'intégrité de la biosphère, les émissions de CO2 du secteur AFOLU et la conservation des forêts. Nous montrons que malgré l’incertitude régnant autour de la détermination des limites planétaires, les scénarios environnementaux qui permettent de rester de manière robuste au sein de ces limites planétaires sont constitués majoritairement de reforestation, de changement de régime alimentaire et d’augmentation de l’efficacité de l’utilisation des intrants dans la production végétale. / The large-scale implementation of emission reduction strategies in the agriculture, forestry and other land uses (AFOLU) sector raises questions about their sustainability. For example, second-generation bio-fuels threaten biodiversity and the reforestation of agricultural land increases food prices. In addition, these emission reduction strategies are highly dependent on socio-economic conditions describing the rest of the food system (agricultural trade liberalization, economic development, population growth, etc.). For example, an increase in food demand, due to population growth and economic development, can increase pressures on the food system, leading to ecosystem degradation and increased greenhouse gas emissions. In this thesis, we seek to clarify the impacts on biodiversity, food and greenhouse gas emission of large-scale mitigation strategies in the AFOLU sector under different socio-economic conditions. To do this, we used prospective modeling to simulate various global land uses in 2030, 2050 and 2100 under different scenarios. More specifically, to study the impact of different mitigation strategies on biodiversity indicators, we coupled the Nexus Land-Use (NLU) model with the Projecting Responses of Ecological Diversity In Changing Terrestrial Systems (PREDICTS) biodiversity model. A nitrogen balance is also built to specify the link between intensification and environmental impact.In the first chapter, we assessed the impact of scenarios of increased legume production in Europe on greenhouse gas emissions in the AFOLU sector. We found that the main environmental benefit of legumes is to provide proteins as a substitute for animal products rather than enabling a lower consumption of synthetic fertilizer through the increased leguminous nitrogen fixation. Most of the emission reduction takes place in the animal production sector and outside Europe. This first chapter also highlights the importance of indirect mechanisms that lead to a reduction in N2O emissions associated with nitrogen fertilization in the plant sector. The sensitivity of these results to different reforestation scenario led me to then focus on the interactions between mitigation strategies.In the second chapter, we analyzed the trade-offs and synergies between biodiversity and food security for different combinations of mitigation scenarios. Large-scale bioenergy production had negative effects on different biodiversity indicators (species richness and biodiversity intactness index) as well as on different food security indicators (food prices and production costs). Although presenting a trade-off between biodiversity protection and food security, a combination of diet change and reforestation scenarios can improve biodiversity and food security in many cases compared to a situation without mitigation.In a third chapter, we identified global land-use scenarios that ensure to stay within planetary boundaries in terms of nitrogen cycle, biosphere integrity, non-CO2 emissions from the AFOLU sector and forest conservation. We showed that despite the uncertainty surrounding the determination of global boundaries, the most robust environmental scenarios that ensure to stay within these global boundaries are mainly composed of reforestation, dietary changes and increased efficiency in the use of inputs in crop production.

Les services écosystémiques (SE) sont définis comme les bénéfices que les humains retirent des écosystèmes. A titre illustratif, un arbre peut produire des fruits, séquestre du carbone et différentes activités récréatives ou valeurs esthétiques lui sont liées. Parmi les différentes approches d’évaluation des SE, la matrice de capacité est une méthode considérée comme flexible et rapide à mettre en œuvre. Constituée d’une table d’allocation d’un score pour chaque SE et chaque écosystème considéré, elle est de plus en plus utilisée en France, ainsi qu’à l’international. Dans le cadre de cette thèse nous avons travaillés sur l’évaluation des scores à dire d’experts dans le but, notamment, de déterminer certains biais et limites méthodologiques, mais également d’explorer des développements innovants pour différentes applications sur le Parc Naturel Région Scarpe-Escaut et la Région Hauts-de-France. Enfin nous avons intégré les disservices (les effets indésirables de la nature sur l’Homme) et l’intégrité écologique (la condition/santé de l’écosystème) dans l’évaluation des SE afin d’avoir une vision plus complète de la relation homme-nature / Ecosystem services (ES) are the benefits that humans derive from ecosystems. For example, a tree produces fruit that we pick, sequesters carbon as it grows, supports various recreational activities and has aesthetic value. Among the different approaches developed to assess ES, the experts-based capacity matrix is flexible and quick to implement. The matrix is a look-up table that assigns each ecosystem type a score defined by experts expressing its ES capacity. It is increasingly used in France, Europe and internationally. Three themes are addressed in the thesis: (i) methodological analysis to define and specify limits and specify methodology to address them, (ii) application of the method to the Scarpe-Escaut Regional Natural Park and to the Hauts-de-France Region, and (iii) integration of the evaluation of disservices (undesired effects of the natural environment on humans) and ecological integrity (condition/health of the ecosystem) into the evaluation of ES to take fuller account of the relation between humans and their natural environment.

Le travail décrit dans ce manuscrit s’inscrit dans le cadre de la gestion de déchets nucléaires, de faible activité à vie longue (FA-VL), composés d’alliage de magnésium et de graphite, produits pendant l’exploitation de la première génération de réacteurs nucléaires en France. Il s’agit d’étudier la possibilité de leur immobilisation par cimentation et de comprendre le comportement des colis ainsi fabriqués tout au long de leur vie. Plusieurs mécanismes couplés sont à considérer : l’alliage de magnésium peut se corroder au sein de la matrice d’enrobage, en particulier lors du couplage galvanique avec le graphite. La croissance de produits de corrosion autour du métal et la restriction des déformations propres de la matrice cimentaire engendrent des contraintes à l’intérieur du matériau. La vérification de certaines exigences de sureté (stabilité dimensionnelle du colis et faible production d’hydrogène) nécessite donc le développement d’un outil numérique pouvant prédire le comportement mécanique des colis. En particulier, un mortier de laitier activé à la soude, qui présente un intérêt particulier, est examiné. Ce liant appartient à la famille des matériaux alcali-activés dont la modélisation numérique du comportement est peu abordée dans la littérature. La construction du modèle numérique passe ainsi par une large campagne expérimentale (caractérisation du comportement thermo-chemo-mécanique du mortier de laitier alcali-activé et de la corrosion du magnésium dans les matrices cimentaires) puis par un travail d’homogénéisation par éléments finis pour pouvoir déterminer les propriétés de l’ensemble (mortier + déchets) et mener des simulations à l’échelle du colis. Concernant le premier axe d’étude expérimentale, un faible échauffement accompagne l’avancement des réactions d’hydratation, ce qui est bénéfique vis-à-vis des contraintes internes résultantes de l’auto-restriction des déformations thermiques au sein des structures massives. Néanmoins, les déformations de retrait endogène montrent un développement important à long terme. Ceci peut générer des contraintes internes dans le colis (en présence de restrictions), mais la grande capacité de fluage du matériau empêche la fissuration. Concernant le deuxième axe d’étude expérimentale, le mortier de laitier activé est comparé avec deux autres mortiers à base de CEM I, pour évaluer le comportement à la corrosion de l’alliage de magnésium. Les observations microscopiques montrent que la corrosion galvanique de l’alliage est particulièrement agressive dans les mortiers à base de CEM I (corrosion localisée se manifestant par des creusements et des microstructures en feuillets) contre une corrosion uniforme, mais faible dans le mortier de laitier alcali-activé. La cinétique de corrosion est déterminée en utilisant des techniques gravimétriques et électrochimiques. Les résultats de ces deux types de mesure sont complémentaires et témoignent également d’une faible corrosion dans le mortier de laitier activé. De plus, ils montrent une certaine passivation du métal au-delà de 6 mois d’enrobage. Cette propriété spécifique du mortier de laitier activé peut être expliquée par une grande résistivité électrique par rapport aux mortiers de CEM I déterminée en analysant les données de spectroscopie d’impédence électrochimiques. Ensuite, des premières simulations simplifiées par éléments finis à l’échelle mésoscopique sont effectuées sur Cast3m, pour modéliser l’effet mécanique du développement de la corrosion sur le mortier d’enrobage. Plusieurs paramètres sont intégrés comme la cinétique de corrosion de l’alliage ainsi que la nature des produits formés et leurs propriétés mécaniques, identifiées par des observations MEB/EDS et nano-indentation. Les résultats indiquent que les contraintes générées dans la matrice d’enrobage n’entrainent pas d’endommagement. / The operation phase of the first generation of nuclear reactors in France has generated magnesium and graphite long lived low-level wastes (LLW-LL). Their conditioning in a hydraulic binder matrix is being addressed. In order to study the behavior of these packages, several coupled mechanisms have to be considered: the magnesium alloy can corrode within the encapsulating matrix, especially when galvanic coupling with the graphite occurs. The corrosion of the metal results in the development of corrosion products. The growth of corrosion products around the metal and the restriction of the hydraulic binder’s delayed strains may lead to the generation of internal stresses. The verification of certain safety requirements (dimensional stability of the package and low hydrogen production) is therefore essential. It requires the development of a numerical model able to predict the behavior of these packages.In particular, a sodium hydroxide activated blast furnace slag mortar is being addressed. It belongs to the family of alkali-activated materials for which the modelling of ageing behavior is rarely approached. Hence, the construction of the numerical model involves a large experimental campaign covering the thermo-chemo-mechanical behavior of the alkali-activated mortar and the corrosion of magnesium in hydraulic binders. Meso-scale homogenization calculations are undertaken in order to determine upscaled properties of the mix (matrix + wastes) and carry out simulations on the scale of the packages.Regarding the first experimental study axis, a relatively low hydration heat is measured. This is beneficial with respect to the internal stress generated from the self-restriction of the thermal strains within massive structures.Nevertheless, the materials undergoes a particular autogenous shrinkage strains showing an increase even at long term. However, its basic creep strains are shown to be important which could result in stress relaxation and avoids damage related to shrinkage restriction.Regarding the metal’s corrosion behavior in the alkali-activated mortar, it is compared to the one in two different ordinary Portland cement (OPC) based mortars. Microscopic observations are conducted on samples especially designed to monitor the galvanic corrosion of the alloy. They show the aggressiveness in OPC mortars (localized corrosion manifested by holes and layered microstructure) against limited homogeneous corrosion in alkali-activated mortar. Additionnaly, corrosion kinetics are determined using different experimental methods: mass loss and electrochemical measurements. The complementary results of these two types of measurements also show a low corrosion in the alkali-activated slag mortar with a passive state of the metal achived at 6 months of embedment. This advantage of slag mortar is explained by a high electrical resistivity with respect to OPC mortars, determined by electrochemical impedance spectroscopy.Finite element simulations are performed using Cast3m software on meso-scale in order to evaluate the mechanical effect of the corrosion layer development on the surrounding matrix. The corrosion kinetics of the alloy, the nature of corrosion products and their mechanical properties identified using SEM/EDS and nano-indentation techniques are implemented. The calculations indicate low stress generation in the alkali-activated mortar.

Les académiques et les professionnels ont déjà montré que le Big Data et l'analyse prédictive, également connus dans la littérature sous le nom de BDPA, peuvent jouer un rôle fondamental dans la transformation et l'amélioration des fonctions de l'analyse de la chaîne d'approvisionnement durable (SSCA). Cependant, les connaissances sur la meilleure manière d'utiliser la BDPA pour augmenter simultanément les performances sociales, environnementale et financière. Par conséquent, avec les connaissances tirées de la littérature sur la SSCA, il semble que les entreprises peinent encore à mettre en oeuvre les pratiques de la SSCA. Les chercheursconviennent qu'il est encore nécessaire de comprendre les techniques, outils et facteurs des concepts de base de la SSCA pour adoption. C’est encore plus important d’intégrer BDPA en tant qu’atout stratégique dans les activités commerciales. Par conséquent, cette étude examine, par exemple, quels sont les facteurs de SSCA et quels sont les outils et techniques de BDPA qui permettent de mettre en évidence le 3BL (pour ses abréviations en anglais : "triple bottom line") des rendements de durabilité (environnementale, sociale et financière) via SCA.La thèse a adopté un constructionniste modéré, car elle comprend l’impact des facteurs Big Data sur les applications et les indicateurs de performance de la chaîne logistique analytique et durable. La thèse a également adopté un questionnaire et une étude de cas en tant que stratégie de recherche permettant de saisir les différentes perceptions des personnes et des entreprises dans l'application des mégadonnées sur la chaîne d'approvisionnement analytique et durable. La thèse a révélé une meilleure vision des facteurs pouvant influencer l'adoption du Big Data dans la chaîne d'approvisionnement analytique et durable. Cette recherche a permis de déterminer les facteurs en fonction des variables ayant une incidence sur l'adoption de BDPA pour SSCA, des outils et techniques permettant la prise de décision via SSCA et du coefficient de chaque facteur pour faciliter ou retarder l'adoption de la durabilité. Il n'a pas été étudié avant. Les résultats de la thèse suggèrent que les outils actuels utilisés par les entreprises ne peuvent pas analyser de grandes quantités de données par eux-mêmes. Les entreprises ont besoin d'outils plus appropriés pour effectuer ce travail. / Scholars and practitioners already shown that Big Data and Predictive Analytics also known in the literature as BDPA can play a pivotal role in transforming and improving the functions of sustainable supply chain analytics (SSCA). However, there is limited knowledge about how BDPA can be best leveraged to grow social, environmental and financial performance simultaneously. Therefore, with the knowledge coming from literature around SSCA, it seems that companies still struggled to implement SSCA practices. Researchers agree that is still a need to understand the techniques, tools, and enablers of the basics SSCA for its adoption; this is even more important to integrate BDPA as a strategic asset across business activities. Hence, this study investigates, for instance, what are the enablers of SSCA, and what are the tools and techniques of BDPA that enable the triple bottom line (3BL) of sustainability performances through SCA. The thesis adopted moderate constructionism since understanding of how the enablers of big data impacts sustainable supply chain analytics applications and performances. The thesis also adopted a questionnaire and a case study as a research strategy in order to capture the different perceptions of the people and the company on big data application on sustainable supply chain analytics. The thesis revealed a better insight of the factors that can affect in the adoption of big data on sustainable supply chain analytics. This research was capable to find the factors depending on the variable loadings that impact in the adoption of BDPA for SSCA, tools and techniques that enable decision making through SSCA, and the coefficient of each factor for facilitating or delaying sustainability adoption that wasn’t investigated before. The findings of the thesis suggest that the current tools that companies are using by itself can’t analyses data. The companies need more appropriate tools for the data analysis.

Les concepts de durabilité (ou développement durable) et de la conservation de la biodiversité visent à la protection des écosystèmes naturels. Bien que les deux concepts soient intrinsèquement liés, les différences pratiques concernant leur conceptualisation et leur mise en ouvre amènent le risque de divergence entre les objectifs de conservation et de la durabilité. Ceci est lié à la compréhension multidimensionnelle du concept de développement durable et aux approches bio-centriques de la conservation, qui ont eu tendance à déconnecter les systèmes humains des systèmes naturels, au lieu de considérer ces premiers comme une partie intégrante des systèmes naturels. Pour surmonter ces défis, il faut comprendre les liens entre les systèmes sociaux et les systèmes écologiques. Cependant, ces liens sont complexes et interagissent à différents niveaux. Simultanément, des processus de gouvernance interagissent à plusieurs à plusieurs échelles (du niveau local au niveau global). La compréhension de ces liens nécessite l'échange et la production de connaissances cohérentes et actionnables; connaissances qui sont idéalement pertinentes dans toutes les disciplines scientifiques, ainsi que pour la société. De cette façon des solutions pratiques, contribuant à la réalisation de la transition vers la durabilité et de la conservation de la biodiversité, peuvent être développées. Par conséquent, des approches inter- et transdisciplinaires sont nécessaires pour produire et combiner les différents types de connaissances, notamment pour combler l’écart entre les connaissances souvent déconnectées générées par les sciences naturelles et sociales. Dans cette thèse, nous adoptons donc une approche inter- et transdisciplinaire afin d’étudier la conservation de la biodiversité et la durabilité des systèmes socio- écologiques. Cette thèse s’appuie sur trois études de cas empiriques effectuées pour étudier les problèmes de conservation et de développement durable dans les îles Galapagos. Ce faisant, nous avons utilisé trois différentes méthodologies participatives (Delphi-Q-PRA) qui synthétisent ou génèrent des connaissances à partir d'une grande variété d'acteurs de la société des Galápagos. Ainsi, dans le Chapitre 3, nous avons d'abord caractérisé les interrelations dynamiques générales et les relations causales du système socio-écologique des Galapagos, qui génère des impacts environnementaux, ainsi que les réponses sous la forme d'action politique et de gestion qui sont nécessaires pour atténuer ces impacts. Dans le Chapitre 4, nous avons par la suite exploré des discours de conservation pour expliquer une série de questions de conservation en identifiant les conflits, les valeurs et les relations de pouvoir et la façon dont ces discours sont liés à différentes approches de gouvernance de la conservation et des conflits de conservation (impliquant d'autres espèces). Dans le Chapitre 5, nous caractérisons un conflit pratique et émergent centré sur les tortues géantes (Chelonoidis spp.) et les agriculteurs dans la zone rurale de l'île de Santa Cruz. Dans ce chapitre, nous évaluons la relation entre plusieurs variables sociales et écologiques étroitement liées, et nous étudions comment ces variables peuvent être utilisées pour améliorer les stratégies de conservation et de durabilité. Dans la discussion générale du Chapitre 6, nous offrons une analyse des différentes perspectives de ce travail en expliquant l'utilité du processus transdisciplinaire et participatif pour co-créer des connaissances, définir les problèmes spécifiques du système et pour trouver de nouvelles solutions afin de pouvoir aider les décideurs politiques dans les transitions vers la durabilité et de la conservation de la biodiversité. Par ailleurs, nous incluons également une analyse approfondie et une comparaison croisée des résultats entre les méthodes utilisées, et comment le transfert de connaissances a été réalisé par la transdisciplinarité et la participation. Enfin, nous offrons une analyse des perspectives de ce travail et comment elles peuvent être utilisées dans d'autres contextes et servir à opérationnaliser d’autres cadres de conservation et de la politique de développement durable internationaux.Enfin dans le Chapitre 7, nous tirons quelques conclusions qui se réfèrent à: i) La pertinence de la recherche pour la formation de consensus pour intégrer les connaissances dans des situations complexes dans les milieux de conservation complexes et où les conflits d'éléments de preuve sont communs. ii) L'importance de l'analyse de discours pour comprendre la relation homme-environnement (présente et passée) afin d'aborder les futurs défis de la conservation et de la durabilité. De même, la pertinence de l'analyse de discours dans les systèmes socio-écologiques pour capturer et exposer les différentes relations de pouvoir. Dans le but que les règles spécifiques pour la conservation et de la durabilité sont perçues comme étant justes et légitimes par tous les acteurs qui sont impliqués dans le processus. iii) L'utilisation significative d'une approche transdisciplinaire et participative pour impliquer divers acteurs dans la caractérisation et la solution des enjeux de la conservation afin de permettre d'intégrer les connaissances et d’augmenter la confiance interpersonnelle et interinstitutionnelle entre les partis. De nouvelles approches scientifiques qui combinent les connaissances locales, la science et les politiques pour produire des résultats appropriées, persistants et durables sont urgents pour atteindre une transition adéquate vers la durabilité et à la conservation de la biodiversité qui en fait partie. Ce travail est une contribution pour combler l'écart entre les différentes sciences naturelles et sociales, les méthodes, la science et les processus politiques, et les scientifiques et la société en général. / Sustainability and biodiversity conservation aim at the protection and maintenance of natural ecosystems. Although both are inherently related concepts, practical differences in their conceptualization and implementation carry the risk of discrepancies between conservation and sustainability objectives. This is related to the multi-dimensional understanding of the sustainability concept and the bio-centric approaches to conservation that have tended to disconnect human systems instead of considering these as an integral part of natural systems. Overcoming these challenges requires the understanding of the linkages between the social and ecological systems. However, these linkages are complex and interact at different interconnected levels from social to ecological and government processes which are at the same time interacting at several scales, ranging from local to global. Understanding these linkages requires the exchange and generation of cohesive and actionable knowledge that is relevant across scientific disciplines, as well as for society, so that practical solutions contribute to the transition towards sustainability and biodiversity conservation. Consequently, inter and transdisciplinary approaches are required to yield and aggregate knowledge, in particular to bridge the gap between the often-disconnected insights generated by natural and social sciences.I therefore consider it adequate to have a transdisciplinary approach to study biodiversity conservation and the sustainability of social ecological systems. This thesis builds on three empirical case studies to study conservation and sustainability challenges on the Galapagos Islands. In doing so, I used three different participatory methodologies (Delphi-Q-PRA) that either synthesised and/or generated knowledge from a wide variety of Galapagos societal actors. Thus, in Chapter 3, we first characterised the general dynamic inter-linkages and causal relationships of the Galapagos social-ecological system that generates environmental impacts and the responses in the form of policy and management actions that are required to mitigate these impacts.In Chapter 4 we subsequently focused on exploring conservation discourses to explain a range of conservation issues by identifying conflicts, values, and relations of power and how these discourses are related to different conservation governance approaches and conflicts with other species. In Chapter 5, we characterise a practical and emergent conservation conflict between giant tortoises (Chelonoidis spp.) and farmers in the rural area of Santa Cruz Island. In this chapter we assess the relationship of several social and ecological inter-linked variables and how these can be used to improve conservation and sustainability strategies.In the general discussion in Chapter 6, I provide an analysis of the different insights of this work by explaining the usefulness of transdisciplinary and participatory processes to co-create knowledge, to delineate the specific system problems and to further find novel solutions to aid policy and decision makers in the transitions towards sustainability and biodiversity conservation. Furthermore, I include a thorough analysis and cross-comparison of the results between the used methodologies, and how transfer of knowledge was achieved through transdisciplinarity and participation. Lastly, I provide an analysis of the insights of this work and how they can be used in other contexts and to operationalize other international conservation and sustainability policy frameworks. In Chapter 7, I provide a series of conclusions that refer to: i) the relevance of consensus building to integrate knowledge in complex conservation settings and where conflicts of evidence are common, ii) the importance of discourse analysis to understand the past and current human-nature relationships to address future conservation and sustainability challenges. Similarly, the relevance of discourse analysis in social-ecological systems to capture and expose different relations of power so that specific conservation and sustainability rules are perceived as fair and legitimate by all the actors that are involved in process. iii) The significant use of a transdisciplinary and participatory approach to involve varied stakeholders in conservation issues, to integrate knowledge and to increase interpersonal and inter-institutional trust between stakeholders where conservation conflicts occur. New scientific approaches that combine local knowledge, science and policies to produce adequate, persisting and sustainable results are urgent to achieve an adequate transition to sustainability and biodiversity conservation as part thereof. This work is a contribution to bridge the gap between different natural and social sciences, methods, science and policies, and scientists and society in general. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le biomimétisme est une approche de design grandissante et perçue comme prometteuse en termes d’innovation et de résolution de problèmes. Elle est considérée comme une stratégie de développement possédant un vaste potentiel en respect des perspectives de durabilité. Des études récentes démontrent cependant une situation contradictoire. La pratique biomimétique est qualifiée comme technocentriste et bio-exclusive. Cette situation est symptomatique d’une discontinuité entre les programmes de la durabilité et de la biomimétique. Le déploiement de la typologie de Nigel Cross comme outil conceptuel permet d’analyser le contexte méthodologique du biomimétisme d’une manière révélatrice : l’étude biologique du design nécessite d’être formalisée sous la bannière du biomimétisme. Pour y parvenir, un examen de littérature sur l’application du cadre darwinien, génétique et des méthodes de classification sur la culture matérielle est réalisé. Cet examen méthodologique permet d’introduire les mécanismes d’évolution à la théorie du design comme les mécanismes de conception de l’objet de design, soit comme un modèle ontogénique cohérent et formalisé. L’examen procède aussi à l’analyse de l’usage des méthodes de classification du règne artificiel et permet de formuler un modèle ontologique des objets de design. Ensemble ces modèles ontogéniques et ontologiques constituent un modèle descriptif complémentaire de microévolution et de macroévolution. Finalement le besoin d’un modèle de durabilité est abordé. Basé sur les modèles descriptifs précédents, le principe biologique d’adaptation est proposé comme modèle de durabilité à caractère évolutionniste pour la pratique biomimétique. / Biomimicry is a growing design approach perceived as promising in terms of innovation and problem solving. It is considered a development strategy possessing a vast potential regarding durability prospects. Nevertheless, recent studies report a contradictory situation. Biomimicry is described as techno centrist and bio-exclusive. This situation is symptomatic of a discontinuity between the biomimicry and the durability programs. The implementation of Nigel Cross’s typology as a conceptual device enables us to analyze the methodological context of biomimicry in an insightful manner: the biological study of design remains to be formalized under the biomimicry umbrella. To achieve this, a literature review examining the application of the Darwinian and genetics framework, as well as the classification methods upon our material culture is carried out. This review allows us to introduce the known evolutionary mechanisms to design theory as the development mechanisms of the designed object. This constitutes a cohesive and formalized ontogeny model. The review proceeds to analyze the applications of classification methods on the artificial realm which allows to formulate an ontological model on the designed object. Together these models form a complementary descriptive model of micro and macroevolution. Finally, the need for a model of sustainability is addressed. Based upon the aforementioned descriptive models, the biological principle of adaptation is presented as an evolutionary model of sustainability for biomimetic design practice.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Depuis quelques années, les autorités publiques de nombreux pays se disent intéressées par l'intégration des politiques de gestion de l'eau et appuient l'idée d'une gestion intégrée de l'eau. Mais, quelle signification doit-on accorder à cette volonté en regard de la diversité des cultures nationales et des pratiques historiquement instituées? Quelle est plus précisément la portée d'une gestion planifiée des politiques de l'eau à l'échelle d'un bassin, à savoir les potentialités et contraintes politiques et techniques liées au territoire, et quels ajustements sont possibles lors de la mise en oeuvre d'une telle forme de gestion ? L'objectif général de la présente recherche est d'apporter un éclairage sur ces questions, en mettant l'accent sur les changements institutionnels survenus au Québec au cours des trente dernières années en matière de gestion de l'eau. Le sujet de cette recherche, qui est celui de la mise en oeuvre d'une gestion planifiée de l'eau et du territoire par les institutions publiques, rejoint le problème général de la durabilité de l'institution d'une approche ensembliste de gestion des ressources et du territoire et le problème spécifique de cette durabilité en regard du contexte particulier de l'aménagement d'un bassin, celui de la rivière Yamaska, dans la perspective d'un nouveau mode de régulation du territoire et de l'eau. Afin d'aborder ces problèmes, nous devons nous questionner sur le contexte de gestion de l'état québécois face à son territoire et les enjeux plus précis de la gestion de l'eau qui en découlent sous la forme de problèmes de régulation. Au Québec, il s'agit particulièrement d'observer et d'analyser comment les logiques d'acteurs institutionnels qui soutiennent une variété de régulations sectorielles vont s'imposer face à une logique d'ensemble dont témoigne le plan Yamaska. L'hypothèse centrale étant que ces logiques d'acteurs vont dominer la logique d'ensemble promue par l'État québécois à la fin des années 1960 et que cette domination va impliquer le renforcement des régulations sectorielles sur le territoire avec une série d'effets non anticipés qui mettent en péril le principe de durabilité recherché par le plan initial. L'exemple historique du plan d'aménagement du bassin de la Y amaska que nous utilisons comme étude de cas est révélateur des enjeux de la gestion de l'eau tels qu'ils structurent encore à la fin des années 1990, le contexte québécois de gestion de l'eau. L'évaluation, de nature qualitative et descriptive, veut mettre en évidence la signification à la fois politique, technique et territoriale du premier projet de gestion intégrée au Québec en soulevant l'importance du poids des acteurs institutionnels dans la régulation du territoire et les effets territoriaux de la structuration de la gestion de l'eau au Québec dans la durée. Ce cas révèle non seulement les difficultés de la gestion de l'eau, mais soulève le problème de structuration institutionnelle à l'origine de ces difficultés. Notre analyse est donc centrée sur une interprétation de la capacité limitée des acteurs institutionnels à réagir aux contraintes et contradictions territoriales révélées à travers la mise en œuvre du projet d'aménagement de la Yamaska qui se voulait unificateur, et sur les multiples territoires de la gestion de l'eau qui sont associés à un mode de gestion de l'eau fragmenté.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Bien que la notion de durabilité environnementale soit reconnue dans le milieu agricole, il existe peu d'outils permettant d’en faire un diagnostic à l’échelle de la ferme. L’objectif de ce projet était de développer un ensemble d'indicateurs de durabilité environnementale pour les fermes québécoises spécialisées en grandes cultures. Parmi les indicateurs développés pour les fermes laitières québécoises (méthode DELTA), 16 ont été adaptés aux fermes en grandes cultures après consultation d’experts. Des entrevues réalisées auprès de 31 agriculteurs ont permis de s’assurer que ces indicateurs s’adaptaient à la diversité des pratiques culturales du Québec. Les indicateurs ont ensuite été pondérés selon leur contribution à l'atteinte d’objectifs de durabilité environnementale préalablement définis. Un graphique en bandes mobiles a été créé afin d’aider les agriculteurs à interpréter les résultats. Finalement, un questionnaire d’appréciation a permis de valider cet ensemble d’indicateurs directement auprès des usagers et confirme leur intérêt pour un tel outil.

Résumé : Des études récentes menées à l'Université de Sherbrooke ont montré que la poudre de verre possède des propriétés pouzzolaniques très intéressantes et peut être utilisée comme ajout cimentaire alternatif. Les premiers résultats de ces études ont révélé que la poudre de verre performe mieux dans des bétons de rapports E/L élevés comparativement à ceux de rapports E/L faibles. En effet, lorsqu’un même taux de poudre de verre est incorporé dans des bétons de rapports E/L différents, notamment E/L = 0,55 et E/L = 0,40 avec des dosages en liant respectifs de 350 kg/m3 et de 400 kg/m3; une pénétrabilité des ions chlorure similaire dans les deux cas est observée suggérant une bonne durabilité de ce type de béton même à des rapports E/L élevés. Les objectifs visés dans ce projet qui porte sur l’étude de la durabilité en milieux agressifs des bétons incorporant la poudre de verre sont (1) la consolidation de la tendance révélée par la poudre de verre dans les deux types de bétons en élargissant le rapport E/L tout en incluant d’autres ajouts minéraux classiques pour fin de comparaison de leurs effets; (2) la mise en évidence de l'efficacité de la faible pénétrabilité des ions chlorure des bétons malgré leurs rapports E/L élevés, vis-à-vis de la résistance à certains phénomènes de dégradation ou agents extérieurs potentiellement agressifs tels que les sulfates, les chlorures, la carbonatation ou la corrosion. Cette étude s’intéresse également à la caractérisation mécanique et microstructurale permettant de comprendre et d'élucider les mécanismes d'action de la poudre de verre afin de cerner davantage son comportement dans les matrices cimentaires. Pour cela, plusieurs rapports E/L variant de 0,35 à 0,65 (0,35 ≤ E/L ≤ 0,65) ont d’abord été considérés pour formuler une première série de bétons ayant différents dosages en eau. Les résultats de la résistance en compression, de la pénétrabilité des ions chlorure et de la perméabilité à l’eau obtenus de ces investigations sont en parfait accord avec la tendance initialement observée pour les deux rapports E/L = 0,55 et 0,40. Par la suite, trois (3) rapports E/L de 0,55, 0,45 et 0,40 ont été sélectionnés pour reproduire une seconde série de bétons pour les études des propriétés de transports des bétons et des essais de vieillissement accélérés tels que la carbonatation et la corrosion. Tandis que la résistance aux sulfates a été évaluée sur des échantillons de mortiers. Les principaux résultats montrent une légère augmentation de la porosité totale et de la perméabilité au gaz des bétons en présence de la poudre de verre ou de la cendre volante de classe F. Cependant, la perméabilité à l’eau et les autres propriétés de transport impliquant les ions chlorure se trouvent considérablement réduites en présence de la poudre de verre ou des autres ajouts classiques. L'efficacité de la faible pénétrabilité des bétons en présence de la poudre de verre quel que soit le rapport E/L, est bien mise en évidence vis-à-vis de l'initiation à la corrosion induite par les chlorures mais l’est relativement peu sur l'évolution du front de carbonatation initiale accélérée. Par ailleurs, tout comme la cendre volante et contrairement au laitier, les bétons incorporant la poudre de verre développent lentement des résistances à la compression à jeune âge. Toutefois, une combinaison de la poudre de verre avec du métakaolin présente de très bonnes synergies et permet de pallier le déficit de résistance à jeune âge de ce type de béton. Il ressort de cette étude que les effets de la poudre de verre sur les propriétés du béton, s’apparentent essentiellement à ceux de la cendre volante de classe F. Globalement les résultats de cette étude mettent en exergue la contribution substantielle de la poudre de verre à l’amélioration de la résistance des bétons aux attaques extérieures étudiées et supportent son emploi dans les matériaux de construction. // Abstract : Recent research conducted at the Université de Sherbrooke showed that glass powder has very interesting pozzolanic properties and can thus be used as an alternative cementitious material. These investigations showed that glass powder performs better in concretes with high water-to-binder ratio (w/b) than those with low w/b ratio. Similar penetration of chloride ions was measured for concrete incorporating the same rate of glass powder but designed with w/b ratios of 0.55 and 0.40 (with binder dosages of 350 kg/m³ and 400 kg/m³, respectively), indicating good durability of this type of concrete even at higher w/b ratio. The present study investigates the durability of concrete incorporating glass powder in aggressive environments. It aims (1) to consolidate the trend previously described by extending the range of investigated w/b ratios and (2) to highlight effectiveness of the low chloride ions penetrability despite a high w/b of concretes on their resistance against aggressive external agents such as sulphates, chlorides, carbonation or corrosion. This study also examines the mechanical and microstructural properties of concretes to understand and elucidate the reaction mechanisms of the glass powder, in order to better identify its behavior in cementitious matrices. For comparison purposes, conventional supplementary materials are also included in the investigation. Several w/b ratios (0.35 ≤ w/b ≤ 0.65) were considered in a first series of concretes. The results obtained from these investigations, in terms of compressive strength, penetrability of chloride ions and water permeability, are in a good agreement with the trend previously observed for w/b=0.55 and w/b=0.40. In a second series of concretes, three w/b ratios (0.55, 0.45 and 0.40) were selected for in-depth investigations of transport properties and accelerated aging tests, i.e., carbonation and corrosion. The sulfate resistance was also evaluated on mortar specimens. The main results showed a slight increase of total porosity and gas permeability of concretes in presence of glass powder (or class F fly ash). However, water permeability and other transport properties involving chlorides are strongly reduced in presence of glass powder (or the other conventional additions). Low penetrability of concrete in presence of glass powder, regardless of the w/b ratio, was well demonstrated with results of the initiation of corrosion test induced by chloride. However, a similar positive effect of glass powder was not observed with the progression of the initial accelerated carbonation front. Moreover, concrete incorporating glass powder develops relatively low compression strength at early age (similarly as fly ash and unlike slag). However, a combination of glass powder with metakaolin provided very good synergetic effects and contributed in improving the early-age resistance. Finally, this study showed that the effects of glass powder on concrete properties are generally similar to those of class F fly ash. Overall, the results of this study highlight the significant contribution of the glass powder in improving the resistance of concrete against the external attacks and promote the large-scale use of this product in building materials.

Résumé : De même degré d’importance que les paramètres de formulation, les conditions de consolidation sont des facteurs déterminants pour la durabilité des bétons conventionnels vibrés. Dans le cas des bétons autoplaçants (BAP), grâce à leur grande fluidité, la mise en place dans les coffrages a lieu par écoulement libre sous l’effet de leur poids propre. Leur consolidation se fait sans vibration grâce à leurs caractéristiques rhéologiques. Il est donc légitime de penser que les caractéristiques rhéologiques des BAP peuvent avoir une influence importante sur les propriétés qui déterminent la durabilité. Cette thèse étudie les liens possibles entre les caractéristiques rhéologiques des BAP et leur durabilité vis-à-vis du transport des agents agressifs. Dix-sept formulations de BAP couvrant une large gamme de caractéristiques rhéologiques et se différenciant uniquement par leur dosage en adjuvants ont été étudiées à cet effet. Trois modèles rhéologiques classiques ont été mis en œuvre pour la détermination des paramètres rhéologiques des bétons étudiés. L’essai de sorptivité et dans une moindre mesure l’essai de carbonatation accélérée ont été utilisés comme indicateur de durabilité vis-à-vis du transport des agressifs. La durabilité de la couche superficielle au contact respectivement avec le coffrage en bois et en PVC a été étudiée et les résultats ont été comparés à la durabilité du béton à cœur. Cette étude a été faite en tenant compte des échanges hydriques et de l’arrangement granulaire au droit du coffrage. D’autre part, l’étude de la durabilité de la couche superficielle dans des conditions de mise en place proches du chantier a été faite sur 6 poutres partiellement armées longues de 2 m ainsi que sur 3 bétons semi-autoplaçants légèrement vibrés. Les résultats montrent qu’il existe une corrélation forte entre la viscosité plastique du modèle Bingham modifié ou le coefficient de consistance du modèle Herschel-Bulkley et la sorptivité. Très probablement, la viscosité agit sur le volume relatif des pores capillaires de gros diamètres. L’étude spécifique de la couche superficielle a montré que sa sorptivité dépend du type de coffrage utilisé à cause des éventuels échanges hydriques opérés entre le béton et la surface du coffrage. De plus, l’arrangement granulaire au droit du coffrage est également influencé. Ainsi, la sorptivité de la couche superficielle au contact du PVC est proche mais inférieure à celle du béton à cœur. La sorptivité de la couche superficielle au contact du bois est significativement inférieure à celle de la couche superficielle au contact du PVC tout en restant corrélé avec la viscosité plastique du modèle Bingham modifié ou le coefficient de consistance du modèle Herschel-Bulkley. / Abstract : Consolidation conditions are determining factors for the sustainability of conventional vibrated concrete as like as formulation parameters. In the case of self-consolidating concrete (SCC), due to their fluidity, casting is done by free flow under the influence of their own weight. Consolidation in the forms is done without vibration due to their rheological characteristics. It is therefore reasonable to expect that the rheological characteristics of SCC would have a significant influence on the durability’s properties. This thesis examines the possible links between the rheological characteristics of SCC and durability’s transport of aggressive agents. In total, seventeen SCC mixtures covering a wide range of rheological properties were investigated. Three current rheological models were studied to determine the rheological parameters. In other hand, durability of cover concrete close to site conditions was studied on 6 partially reinforced beams and 3 semiworkable concrete vibrated slightly. Sorptivity test was used as indicator of aggressive transport durability. The durability of the concrete cover layer in contact respectively with the wooden and PVC frame has been studied and the results were compared with the durability of interior bulk concrete. This study was made taking into account the exchange of water and aggregate arrangement against the formwork. Good correlation between initial plastic viscosity determined by the Bingham modified model or consistency coefficient determined by the Herschel-Bulkley model of SCC and the sorptivity measured during the first hours of testing is established. It is likely that the initial plastic viscosity or consistency coefficient has a marked influence on the volume of the largest capillary pores of concrete, which can significantly affect durability. The specific study of the concrete cover showed that its sorptivity depends on the type of formwork used because of water exchanges made between the concrete surface. Aggregate arrangement against the formwork was also modified. Sorptivity of the concrete cover of PVC is near but below that of the interior bulk concrete. Sorptivity of the concrete cover against wooden frame is significantly less than over of against PVC while being correlated with the plastic viscosity of modified Bingham or consistency coefficient of HerschelBulkley model.