L’écologie territoriale est un champ de recherche qui propose d’analyser le fonctionnement d’un territoire sous l’angle des flux de matières et d’énergie qui le traversent et le caractérisent. Cette analyse est notamment menée à travers le concept du métabolisme territorial. Sous cet angle, les flux sont envisagés à la fois dans leur dimension matérielle et à la lumière des systèmes d’acteurs et des enjeux socio-économiques et politiques qui les influencent. L’écologie territoriale tend en cela à mettre en exergue des leviers de transition socio-écologique à l’échelle des territoires.Cette thèse propose la mise à l’épreuve de ces concepts à travers un terrain d’étude situé dans la moyenne vallée du Rhône. En remontant à la fin du XVIIIe siècle, la recherche souligne tout d’abord comment se met en place, à l’échelle de celui-ci, un régime socio-écologique fondé sur l’industrie et les infrastructures lourdes. Ensuite, à partir de l’analyse de quatre types de flux (énergétiques, hydriques, toxiques, alimentaires), la thèse propose de caractériser la manière dont ce régime se matérialise aujourd’hui dans le métabolisme. Ce métabolisme est alors qualifié d’intensif et de toxique – par l’intensité et la toxicité des flux mis en jeu – ainsi que d’absorbant – en ce qu’il assure des fonctions métaboliques répondant aux besoins d’autres territoires (traitement de déchets, production alimentaire). Les caractéristiques de ce métabolisme impliquent alors une faible capacité des acteurs locaux (habitants, acteurs publics, agriculteurs) à agir sur les flux pour leur réduction ou leur transformation. Pourtant, dans un contexte de mutations des systèmes productifs et de résidentialisation, plusieurs initiatives émergent de ces mêmes acteurs locaux pour comprendre et agir sur les flux de matière et d’énergie, dans une perspective de développement territorial durable. Celles-ci conduisent à des formes de remise en question des équilibres de pouvoir existants mais le régime socio-écologique industriel persiste, en partie en ce que les verrous qui le structurent et l’auto-entretiennent ne sont pas questionnés. / Territorial ecology is a research field which proposes to analyse the functioning of a territory under the perspective of the flows of matter and energy which passes by and characterize it. This analysis is particularly led through the concept of territorial metabolism. Through this lens, flows are considered in their material dimension but also under the light of the actor systems and of the political and socio-economic issues which influence them. Thus, territorial ecology tends to underline socio-ecological transition levers on the scale of territories.This thesis proposes to test these concepts through a field study in the mid Rhône valley. Looking back to the end of the 18th century, the research firstly underlines how a socio-ecological regime is progressively set around the industry sector and the heavy infrastructures at the scale of the territory. Then, the thesis describes how this regime gets materialized into today’s metabolism through the analysis of four different kinds of flows (energy, water, toxic elements, food). This metabolism is described as intensive and toxic – according to the level of intensity and toxicity of the flows at stake – as well as absorbing – in the way it deals with other territories’ metabolic functions (waste management, food production). These properties of the Rhône-Médian’s metabolism implicate limited capacity for local actors (inhabitants, public actors, farmers) to act towards the reduction or the transformation of these flows. However, within a context of change in production systems and of residentialisation, several local initiatives emerge. Through this process, local actors gain a better understanding and better capabilities to act on the flows of energy and matter in order to engage with sustainable territorial development. These local initiatives lead to several forms of reassessment of existing power relationships but the industrial socio-ecological regime remains, partly because some lock-ins which structure and self-sustain this regime are not questioned.

La planète se trouve dans un état de dégradation des écosystèmes, d’épuisement des ressources, de tension démographique et d’urgence climatique particulièrement préoccupant. Le découplage de la consommation de matières premières avec l’activité économique est indispensable. En réduisant la pression sur la raréfaction des matières premières, l’économie circulaire peut participer à la lutte contre le dérèglement climatique. Bien que le recyclage ne puisse solutionner seul l’épuisement des ressources, il est indispensable de mettre en œuvre des solutions pour régénérer les matières présentes dans nos déchets. Or l’organisation actuelle de la filière de fin de vie ne semble pas répondre aux besoins de l’économie-monde.Le premier challenge pour déployer des solutions de recyclage en économie circulaire repose sur l’évaluation de la performance des scénarios de recyclage. La méthodologie proposée repose sur plusieurs outils d’analyse : analyse de flux de matières (MFA), Analyse de Cycle de Vie (ACV) et Analyse de coûts (LCC) dans un cadre technique de référence basé sur l’évaluation des écotechnologies (ETV). Ce travail s’applique en partenariat avec la société MTB. Trois axes de performances ont été retenus : technique, économique et environnemental.Cette évaluation multicritères, intégrés dans la démarche de conception de MTB, permet une communication sous la forme d’indicateurs clés de performances (KPI). Ces indicateurs supplémentaires permettent de quantifier rapidement l’éco-efficience d’un scénario, pour accompagner la prise de décisions des concepteurs lors de la construction de l'offre et du développement des solutions scénarios de recyclage. / The planet is in a particularly worrying state of degradation of ecosystems, depletion of resources, demographic tension and a climate emergency. The decoupling of the consumption of raw materials with economic activity is a relevant action lever. By reducing the pressure on the scarcity of raw materials, the circular economy can participate in the fight against climate change. Although recycling alone cannot solve resource depletion, it is essential to implement solutions to regenerate the materials present in our waste. However, the current organization of the end-of-life sector does not seem to meet the needs of the world economy.The first challenge in deploying recycling solutions in the circular economy is based on evaluating the performance of recycling scenarios. The proposed methodology is based on several analytical tools: Material Flow Analysis (MFA), Life Cycle Assessment (LCA) and Life Cost Costing (LCC) in a technical reference framework based on the evaluation of environmental technologies (ETV). This work applies in partnership with the company MTB. Three performance axes were chosen: technical, economic and environmental.This multi-criterion assessment, integrated into the MTB design process, allows communication in the form of key performance indicators (KPI). By providing additional performance indicators it is possible to quickly quantify the eco-efficiency, to support decision-making by designers during the development of the recycling pathway.

Les conséquences de nos modes de production et de consommation sur l’environnement mondial sont reconnues et analysées depuis plusieurs décennies : changement climatique, effondrement de la biodiversité, tensions sur de nombreuses ressources stratégiques etc.Notre travail s’inscrit dans un courant de pensée visant à développer d’autres indicateurs de richesse. Dans une perspective de durabilité forte, nous nous concentrons sur une comptabilité biophysique (non monétaire), apte à pointer les externalités environnementales. Si une part importante des recherches dans ce domaine a été dédiée aux échelons nationaux, nous nous intéressons ici aux échelles locales, et en particulier aux régions françaises. Après avoir étudié les caractéristiques d’outils existants mobilisés dans les domaines de l’économie écologique et de l’écologie industrielle, comme l’Empreinte Ecologique, l’Analyse de Flux de Matières (AFM), l’Analyse de Cycle de Vie ou l’Analyse Entrée-Sortie, nous nous focalisons sur les filières de production que nous analysons à partir des quantités de matières qu’elles mobilisent au cours des étapes de production, transformation, transport et consommation. La méthode développée, AFM Filière, permet de produire des schémas de flux cohérents au niveau national, dans chaque région, et quand les données le permettent, à des niveaux infra-régionaux. Ceux-ci sont basés sur un processus systématique de réconciliation des données disponibles. Nous évaluons la précision de ces données d’entrée, ce qui permet de fournir des intervalles de confiance sur les résultats, pouvant à leur tour pointer vers des manques de connaissance. En particulier, nous fournissons une évaluation détaillée de la précision de l’enquête permanente sur le transport routier de marchandises (TRM), une pièce maîtresse de l’AFM Filière. Nous montrons au passage que réaliser le bilan matières sur une période de plusieurs années permet non seulement de s’affranchir du problème des stocks, mais aussi de réduire significativement l’incertitude sur les échanges entre régions. Nous adaptons par la suite la méthode des chaînes de Markov absorbantes pour tracer les flux jusqu’à leur destination finale et allouer les pressions sur l’environnement produites tout au long de la filière. Les flux de matières peuvent également être couplés à des modèles économiques afin de prévoir leur évolution en réponse à certaines politiques. En collaboration avec le Laboratoire d’Economie Forestière (LEF), nous fournissons ainsi la première tentative de représentation des flux sur la filière forêt-bois française, et analysons l’impact de différentes politiques de réduction des exports de bois brut sur l’économie et sur les flux physiques. Enfin, nous montrons comment il serait possible d’articuler ces analyses de filières avec les méthodes d’analyse qualitative déployées dans le domaine de l’écologie territoriale, et en particulier, l’analyse des jeux d’acteurs dans la filière. Nous situons notre travail dans le cadre normatif de la démocratie délibérative. A ce titre, nous réfléchissons aux apports de la comptabilité biophysique aux processus de décisions publiques incluant diverses parties prenantes. Nous dressons un panorama des modes de décision, des étapes clé d’un processus d’aide à la décision, des méthodes multicritères mais également des différentes formes que peut prendre la participation des citoyens. Nous proposons finalement une méthode d’aide à la délibération fondée sur l’élicitation de la satisfaction et du regret éprouvé par chaque partie prenante face à un futur donné. Celle-ci vise à organiser la discussion sur le mode du consensus apparent, qui facilite par nature le respect des minorités. Enfin, en partant des principales critiques adressées à la quantification, nous proposons en conclusion une réflexion sur les conditions qui permettraient de mettre la comptabilité écologique au service de l’émancipation démocratique. / The consequences of our modes of production and consumptions on the global environment have been recognized and analyzed for many decades: climate change, biodiversity collapse, tensions on numerous strategic resources etc. Our work follows a line of thought aiming at developing other indicators of wealth, alternative to the Growth Domestic Product. In particular, in a perspective of strong sustainability, we focus on biophysical (non-monetary) accounting, with the objective of pinpointing environmental externalities. A large part of existing research in this domain being targeted towards national levels, we rather focus on subnational scales, with on strong emphasis on French regions. With decentralization policies, these territories are indeed given increasing jurisdiction and also benefit from greater margins of action than national or international levels to implement a transition to sustainability. After studying the characteristic of existing tools used in the fields of ecological economics and industrial ecology, such as the Ecological Footprint, Material Flow Analysis (MFA), Life Cycle Assessment or Input-Output Analysis, we focus on supply chains that we analyze through the quantities of materials they mobilize during the production, transformation, transport and consumption steps. The method developed, the Supply-Chain MFA, provides coherent flow diagrams at the national scale, but also in every region and, when data allow it, at infra-regional levels. These diagrams are based on a systematic reconciliation process of available data. We assess the precision of input data, which allows to provide confidence interval on results, and in turn, to put the light on lacks of knowledge. In particular, we provide a detailed uncertainty assessment of the French domestic road freight survey (TRM), a crucial piece of the Supply-Chain MFA. By doing so, we show that undertaking the study on a period of several years not only solves the issue of stocks but also significantly reduces uncertainties on trade flows between regions. We then adapt the Absorbing Markov Chains framework to trace flows to their final destination and to allocate environmental pressures occurring all along the supply chain. For instance, in the case of cereals, we study energy consumption, greenhouse gas emissions, the blue water footprint, land use and the use of pesticides. Material flows can also be coupled with economic modeling in order to forecast how they will likely respond to certain policies. In collaboration with the laboratory of forest economics (LEF), we thusly provide the first attempt of representing the whole French forest-wood supply-chain, and we analyze the impact of a set of policies on both the economy and physical flows. Finally, we show the opportunities of linking these supply-chain results with qualitative methods unfold in the domain of territorial ecology, stakeholder analysis in particular. We situate our work in the normative framework of deliberative democracy and are therefore interested in the contributions of biophysical accounting to public decision processes that include diverse stakeholders. We propose an overview of decision modes, key steps of decision-aiding, multicriteria methods, but also of the various forms taken by citizen participation. We eventually design a deliberation-aiding method, based on elicitation of each stakeholder’s satisfaction and regret regarding a given future. It aims at organizing the discussion on an apparent consensus mode, which by nature facilitates the respect of minorities. Finally, based on the main criticisms addressed to quantification, we propose in conclusion thoughts on the conditions that could put biophysical accounting at the service of democratic emancipation.

L'eau des fleuves, des rivières, des lacs et des réservoirs ne représente que 0,26 % des 2,5 % (35 millions de km3) d'eau douce disponibles à l’état liquide sur Terre, or sa qualité et quantité ont fortement diminué ces dernières années. Sa dégradation a des conséquences sur l'agriculture, la santé, l'environnement et l'économie des territoires et est aujourd'hui au centre des préoccupations sociétales. Les objectifs de la présente thèse sont pour trois fleuves localisés dans le Bouclier des Guyanes, au nord de l'Amérique du Sud (le Maroni, l'Oyapock, l'Orénoque): (i) d'utiliser et d'adapter des outils novateurs de télédétection pour suivre et quantifier, sur du long terme, leurs charges sédimentaires en suspension, (ii) d'évaluer l'existence de tendances spatio-temporelles, ainsi que de ruptures dans les chroniques de données, (iii) de quantifier la part organique et minérale de ces charges, (iv) d'apprécier le rôle des facteurs naturels (débits et précipitations) et anthropiques (surfaces urbaines, agricoles et minières) sur les tendances observées et enfin, (v) de discuter de seuils de charges pour le suivi de la qualité de l'eau. Les résultats ont montré qu'il est possible de suivre les concentrations de matières en suspension, pour les fleuves Orénoque et Maroni avec une erreur relative de 32 et 25% respectivement. Sur la période 2000-2016, des tendances spatio-temporelles régulières ont été observées pour l'Orénoque, alors qu'elles sont en augmentation pour le Maroni avec une rupture en 2009 et en diminution pour l'Oyapock depuis 2008 (données in situ). Un lien fort avec l'augmentation de la déforestation pour les surfaces minières et les précipitations est observé pour le Maroni alors que pour l'Oyapock les tendances sont liées aux débits.Pour les deux années d'études (2014-2016), les charges minérales ont représenté la plus forte fraction des particules transportées dans les eaux du Maroni au Saut Hermina (en moyenne 93 %) et de l'Oyapock au Saut Maripa (en moyenne 82 %) avec une grande variabilité selon les mois de la teneur en carbone dans les matières transportées et pour les deux fleuves. Enfin, les rapports C/N et C/Chl-a ont dévoilé des matières organiques d'origine principalement endogène avec une forte biomasse chlorophyllienne surtout durant les basses eaux. / The water of rivers, lakes and reservoirs represents only 0.26 % of the 2.5 % (35 million of km3) of fresh water available on the liquid state on Earth, but its quality and quantity strongly decreased these last years. Her degradation has consequences on the farming, the health, the environment and the economy of territories and is now in the center of the societal concerns. The objectives of the present thesis are for three rivers located in the Guiana Shield, in the North of South America (the Maroni, the Oyapock, the Orinoco): i) to use and to adapt innovative tools of remote detection to follow and quantify, on the long term, their sedimentary loads, ii) to estimate the existence of spatiotemporal trends, as well as breaks in the chronicles of data, iii) to quantify the organic and mineral part of these loads, iv) to appreciate the role of the natural (discharge and precipitation) and the anthropological factors (urban, agricultural and mining surfaces) on the observed trends and finally, v) to discuss thresholds of concentrations for the quality monitoring of the river water.The results showed that it is possible to follow the concentrations of suspension materials, for rivers Maroni and Orinoco with a relative error of 25 and 32 % respectively. Over the period 2000-2016, regular spatiotemporal trends were observed for the Orinoco, while they are increasing for Maroni with a break in 2009 and in decrease for the Oyapock since 2008 (in situ data). A strong link with the increase of the deforestation for the mining surfaces and the precipitation is observed for the Maroni catchment while for the Oyapock the trend is explained by the specific water discharge.For two years of studies (2014-2016), the mineral loads represented the strongest fraction of particles transported in the Maroni River at Saut Hermina (on average 93 %) and in the Oyapock River at Saut Maripa (on average 82 %) with a high variability according to the months of the content in carbon in the transported materials and for both rivers. Finally, report C/N and C/Chl-a revealed organic matters of mainly endogenous origin with a strong chlorophyll biomass and especially during the low water period.