Dans nombre de bassins industriels à travers l'Europe, des villes industrielles et des villes-usine(s) ont été constituées autourd'un système de production qui gérait, développait et animait quasiment à lui seul le territoire. En raison de ce fonctionnemententièrement dédié à l'industrie, le déclin d'une grande majorité de ces territoires industrialo-urbains a été particulièrementbrutal lors de la crise des années 1970, provoquant de graves conséquences sur les plans économique, social, démographique,urbanistique, environnemental et paysager.Ce travail de thèse propose une réflexion détaillée sur les enjeux stratégiques d'une recomposition urbaine soutenable, en tantque somme d'actions cohérentes, corrélées. destinées à restructurer et à redynamiser un espace urbain dégradé. Appliquée aucas des anciens territoires industrialo-urbains, une recomposition urbaine soutenable implique une revitalisation du tissu économiqueet requiert une réarticulation cohérente de leur fonctionnement territorial ; elle s'appuie notamment sur le potentielidentitaire et urbanistique des nombreux héritages industriels et peut faire appel à différents leviers capables d'enclencher ou decatalyser le passage d'une logique industrielle obsolète à une logique urbaine soutenable.L'analyse du territoire urbain transfrontalier de la haute vallée de l'Alzette, dans le bassin ferrifère franco-luxembourgeois,s'avère particulièrement intéressante. Sa recomposition urbaine est largement déterminée par la dynamique métropolitaineluxembourgeoise, mettant ainsi en évidence les changements d'échelles à opérer. En outre, l'ambitieux redéveloppement urbainmixte de la friche luxembourgeoise de Belval-Ouest, ainsi que la volonté revendiquée des acteurs territoriaux, notamment ducôté lorrain, de s'engager dans un projet d'éco-agglomération, constituent des objets d'étude riches en enseignements. / Ln many industrial basins across Europe, the industrial towns and factory-towns have been build up around a production systemthat managed, developed and animated the territory almost itself. Due to this functioning exclusively dedicated to industry, thedecline of a great majority of these urban industrial territories was particularly brutal during the crisis of the 1970s, causingsevere consequences on the economic, demographic, social, urban, environmental and landscape levels.This PhD Thesis provides food for thought in regard to the strategic issues of a sustainable urban renewal, as a sum of consistentand correlated actions, intended for revitalize and restructure a deteriorated and/or obsolete urban territory. ln the case thatwe focuse on former post-industrial urban territories, a sustainable urban redevelopment involves a revitalization of the economicfa bric and requires a coherent reorganization of the territorial functioning; it is notably based on identity and urban potentialof many industrial heritages and may appeal to leverages in order to set in motion or catalyze the transition from an obsoleteindustrial approach to a sustainable urban logic.The analysis of the cross-border urban territory of the upper Alzette valley, in the French-Luxembourgish iron field, is particularlyinteresting. lts urban redevelopment is mainly determined by the Luxembourgish metropolitan dynamic, which highlightsthe necessity to operate changes of scale. Moreover, the ambitious mixed urban redevelopment of the Luxembourgish industrialwasteland Belval-West, and also the choice of French public stakeholders to commit to a sustainable approach, are very instructivegrounds for observation.

Le sol est une ressource non renouvelable à conserver en raison de son importance socio-économique et environnementale. Mais, les activités (bio)industrielles peuvent le dégrader et entraîner l'apparition de friches à pollutions persistantes. La capacité de Miscanthus x giganteus à s'adapter aux sols de friches pollués en éléments traces métalliques (ETM), tout en favorisant la consolidation des processus de bioremédiation des polluants, sans entraîner d'impact négatif sur l'environnement, est étudiée. Des terrains lorrains, très impactés par l'activité industrielle passée, sont utilisés. Considérant la complexité des relations sol-plante-microorganismes, différents outils d'évaluation complémentaires (i.e. in vitro, en mésocosme et sur le terrain) sont employés afin de déterminer la réponse de chaque composante et de leurs interactions et ainsi déduire la durabilité de la méthode. La culture de M. x giganteus a un potentiel pour la réhabilitation des sols de friche à pollutions multimétalliques ou mixtes (+HAP), avec un double bénéfice : la phytostabilisation des ETM au niveau racinaire et la production d'une biomasse aérienne revalorisable (transfert limité des ETM). La plante n'altère pas les caractéristiques du sol qui participent à la mobilité des ETM (pH, CEC) ; les variations de celles liées à la fertilité du sol, de la toxicité (fraction liquide) et de l'accumulation des ETM par d'autres organismes, attestent de l'interaction avec le milieu qui rendrait les éléments plus disponibles. L'activité végétale est à l'origine des associations avec les bactéries du sol, où les phylotypes potentiellement métallorésistants (Zn, Cr) semblent communs aux sols utilisés / Soil is a nonrenewable resource to maintain because of its socio-economic and environmental importance. However, (bio)industrial activities can degrade soil and cause the appearance of persistent pollution brownfields. The ability of Miscanthus x giganteus to adapt to brownfield soils polluted with heavy metals (HM), while promoting the consolidation process of bioremediation of polluants, without causing a negative impact on the environment, is studied. Soils from Lorraine region (France), very affected by past industrial activity, are used. Considering the complexity of soil-plant-microorganisms relationships, various complementary assessment tools (i.e. in vitro,mesocosm and field) are used to determine the response of each component and their interactions, and thus deduce the sustainability of the method. The culture of M. x giganteus has great potential for rehabilitation of brownfield soils having a multimetallic pollution or mixed (+PAH) with a double benefit: phytostabilisation of HM at the root level and the production of biomass reclaimable (limited transfer of HM). The plant does not alter the characteristics of the soil involved in the mobility of HM (pH, CEC) ; but changes from those related to soil fertility, toxicity (liquid fraction) and the accumulation of HM by other organisms attest to the interaction of the plant with the elements that would make them more available. Plant's activity is causing associations with soil bacteria, for which the phylopes potentially métalloresistants (Zn, Cr) seem common in soils used

L'estimation des concentrations en hydrocarbures aromatiques polycycliques dans les sols de friches indus- trielles présente de nombreuses difficultés pratiques, liées aux propriétés des polluants et à la formation de ces sites : - prélèvement et préparation des échantillons dans des sols fortement hétérogènes, - forte variabilité à petite distance, notamment pour des terrains remaniés, - fort contraste des teneurs, compliquant l'inférence du variogramme. Actuellement, la reconnaissance est souvent guidée par l'historique du site, et la recommandation d'une reconnaissance systématique préconisée pour les estimations géostatistiques apparaît souvent excessive. En s'appuyant sur l'étude détaillée de deux anciens sites de cokeries, différentes méthodes d'estimation géostatistiques sont comparées pour l'estimation (i) des concentrations en place et (ii) de la probabilité de dépassement d'une valeur guide. De nombreuses questions pratiques ou méthodologiques sont examinées : - propriétés de différents modes de calcul du variogramme expérimental et validité des résultats ; - utilisation d'informations auxiliaires telles que l'historique de site, des relevés organoleptiques, des mesures semi-quantitatives, en vue d'améliorer la précision des estimations ; - discussion des plans d' ́echantillonnage usuels, au vu de la répartition verticale des teneurs ou de l'historique du site. La mise à disposition de mesures multiples à partir d'un même prélèvement permet d'approcher l'ordre de grandeur de l'erreur d'échantillonnage - au sens large. Des reconnaissances à petite distance montrent les difficultés d'un tri sélectif des terres en l'absence de structure spatiale. Plusieurs études de sensibilité sont menées en vue de quantifier l'apport d'une information auxiliaire dense pour l'estimation des teneurs. En se basant principalement sur des modélisations existantes, ce travail vise à fournir au praticien des recommandations pratiques pour la caractérisation de pollutions de sols.

Les métropoles occidentales contemporaines sont confrontées à des défis de taille. Harmoniser la planification des réseaux de transport en lien avec le développement urbain, d'une part, et faire face à la désindustrialisation qui s'opère dans la majorité des métropoles occidentales, d'autre part, représentent deux de ces défis. Existe-t-il une approche qui permette de s'attaquer à ces deux problématiques de façon intégrée? C'est ce que nous nous proposons de démontrer dans cet ouvrage en étudiant le cas de Montréal qui fut jadis le berceau de l'industrialisation canadienne. Plus spécifiquement, cette recherche vise à démontrer que les zones industrielles en mutation, conséquences spatiales de la désindustrialisation des villes centrales, ont un grand potentiel de développement d'autant plus qu'elles sont situées en milieu urbain dense et déjà desservies par les infrastructures de transport en commun. Redévelopper ces secteurs urbains permet non seulement de donner un second souffle à des quartiers en déclin, mais de limiter l'étalement urbain par la récupération de sites centraux et de maximiser l'utilisation des infrastructures de transport en commun existantes. Afin de démontrer cette hypothèse, nous avons eu recours à des études de cas. Nous avons donc sélectionné une série de zones industrielles en mutation le long du corridor ferroviaire du CP allant de l'arrondissement de Hochelaga-Maisonneuve à celui de Lachine afin d'en faire une étude approfondie et d'en évaluer le potentiel. Au total, sept zones ont été évaluées. Cette évaluation a été réalisée à l'aide d'une grille de critères que nous avons construite à partir de la littérature, mais que nous avons adaptée à nos besoins. Les évaluations de ces sites nous ont révélé que non seulement les zones industrielles en mutations possédaient un grand potentiel de développement, bien que ce potentiel variait d'un site à l'autre, mais aussi que la localisation centrale de ces zones desservies par les infrastructures de transport en commun représentait une opportunité d'augmenter significativement leur impact sur la mobilité urbaine tout en requalifiant des zones déstructurées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Friches industrielles, Désindustrialisation, Chemin de fer, Transit-Oriented Development, Transport en commun, Montréal.

Du fait des activités industrielles anciennes et du recyclage croissant des produites résiduaires organiques d’origine urbaine dans les sols agricoles, des composés organiques persistants, parmi lesquels les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) se retrouvent présents dans les sols français. Dans le cadre de la gestion des sites et sols pollués et de l'évaluation des risques associés aux HAP dans l'environnement, une meilleure connaissance du comportement, de la dissipation, du transfert ou de l’accumulation des HAP dans les sols est alors indispensable. Dans ce but, il est utile de développer une nouvelle génération de modèles numériques basés sur le couplage flexible de l’ensemble des processus majeurs contrôlant la dynamique des HAP dans le sol. Notre travail repose sur la mise en œuvre, dans le cadre de la plateforme VSoil de l’INRA (https://www6.inra.fr/vsoil/The-Project), d'un modèle global interdisciplinaire de dynamique des HAP dans les sols, applicable à l’échelle du terrain et couplant des modules décrivant les principaux processus physiques, biochimiques et biologiques. Ce modèle associe d’une part des modules déjà publiés simulant la décomposition des matières organiques exogènes apportées, le transfert d'eau, le transfert de chaleur et le transport de solutés dans des conditions climatiques réelles, et d’autre part, un nouveau modèle représentant spécifiquement la réactivité des HAP.La démarche numérique adoptée dans ce travail a alors été de i) calibrer le modèle de terrain en utilisant des paramètres déterminés à partir de données expérimentales obtenues au laboratoire et complétées avec une partie des données de terrain obtenues sur une courte période, ii) tester et valider le modèle calibré au terrain à l'aide des données de terrain complémentaires sur des périodes plus longues, iii) tester différentes hypothèses de variation de disponibilité et scenarios climatiques ou d’apports répétés de différents composts sur le devenir de HAP dans le sol. Nos résultats montrent que le modèle peut prédire de manière satisfaisante le devenir des HAP dans le sol sur une gamme de contamination allant de parcelles agricoles amendées avec des matières organiques faiblement contaminées jusqu’à d’anciens sites industriels fortement contaminés et permettent alors de mieux appréhender les processus contrôlant la dynamique des HAP dans ces différents systèmes. / Due to former industrial activities and the increasing recycling of organic waste products from urban areas in agricultural soils, increasing amounts of persistent organic compounds, among them polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), are to be found in French soils. In the framework of the management of polluted sites and soils and the risk assessment of PAH transfer in the environment, it is essential to better understand the behavior, dissipation, transfer or accumulation of PAH in soils. For this purpose, there is a need to develop a new generation of numerical models based on the flexible coupling between the processes describing PAH dynamics in soil. Our work presents the development and assessment of such model. It is based on the implementation of an interdisciplinary global model, and applicable at the field scale, for PAH in soil by coupling modules describing the major physical, biochemical and biological processes influencing the fate of PAH in soil, with modules that simulate water transfer, heat transfer, solute transport, and organic matter transformation under real climatic conditions. The coupling is performed using the «VSoil» modeling platform of INRA (https://www6.inra.fr/vsoil/The-Project). The steps of our modelling study are the following: i) calibrate the model at the field scale using previously estimated parameters at the lab-scale and completed with field data on a short period of time, ii) test and validate the calibrated model using field experimental data on mid term periods, iii) test different hypotheses of variation of availability and climatic scenarios or repeated applications of different composts on the fate of PAH in soil. Our results show that the model can adequately predict the fate of PAH in soil over a wide range of contamination ranging from agricultural plots amended with weakly contaminated composted organic wastes to old industrial sites heavily contaminated. This new tool allows, therefore, a better understanding of the processes controlling the dynamics of PAH in these different systems.

Cette thèse propose une généalogie des référentiels patrimoniaux animant les politiques de renouvellement urbain depuis 50 ans à Bordeaux et Montréal. L'analyse comparée internationale et la perspective historique démontrent le rôle variable du patrimoine urbain dans les stratégies et la composition des projets de renouvellement urbain (de requalification des qartiers anciens, de reconversions industrialo-portuaires, ou à l'occasion de projet de modernisation du territoire) ainsi que le rôle du débat public dans la constitution de ces référentiels patrimoniaux. <br />Une innovation est notamment repérée à travers le cas de la reconversion du Vieux Port de Montréal , celle de la constitution d'une trame patrimoniale, produite à l'occasion d'une planification négociée et participative.

The continuous demand on new residential and economic areas of the modern society has to face up with problems posed by polluted sites related to former industrial activities, typically located in suburbs areas. These sites, known as brownfields, are often located nearby navigable rivers to facilitate transport operations of industrial manufacturing, which increase their potential environmental threat due to the possible migration of pollutants in groundwater to surface water bodies through groundwater discharge. In this context, the objective of this research, performed in the scope of the FP6-IP AquaTerra project, was to contribute to a better assessment of the risk of groundwater contaminant dispersion for a brownfield located next to the Meuse River (Belgium), in a context where strong groundwater - surface water interactions prevail. The brownfield of interest corresponds to the site of the former coke factory of Flémalle. Resulting from industrial activities, soil and groundwater located in the alluvial aquifer are heavily contaminated with various types of organic (BTEX, PAHs, mineral oils...) and inorganic (As, Zn, Cd...) pollutants. To do so, detailed characterisation campaign was performed, consisting of, on the one hand, classical field experiments such as pumping tests, injection tests and tracer experiments; on the other hand, advanced and original field experiments such as detailed monitoring of groundwater - surface water interaction and dynamics, and the development and application of an innovative tracer technique, the Finite Volume Point Dilution Method (FVPDM), used to quantify and monitor groundwater fluxes. Monitoring and field works data was subsequently used to develop and calibrate a groundwater flow model using the finite difference code MODFLOW, with an automatic parameter estimation approach based on an original combined regional scale (zonation) and local scale (pilot points) approach. A transport model was also developed using MT3DMS and calibrated using tracer experiments performed in the brownfield. This groundwater flow and transport model was used to better quantify the dynamics of groundwater - surface water interactions and to model various scenarios of contaminant dispersion through the aquifer - river system. For these scenarios, benzene was considered because it is one of the main pollutants encountered in the site, its large solubility and mobility in groundwater and its acute toxicity. These scenarios were established considering various groundwater flow conditions (steady state vs. transient) and various hydrodispersive processes possibly affecting the mobility of benzene in groundwater, namely advection, hydrodynamic dispersion, sorption - desorption and, as evidenced by the research results of the University of Neuchâtel (Switzerland), benzene degradation under sulphate reducing conditions. These simulations indicate that benzene attenuation is mainly controlled by ongoing benzene degradation processes, aquifer heterogeneity and river stage fluctuations. Based on this analysis, the risk of benzene dispersion is low, and monitored natural attenuation (MNA) is a valuable option with (1) monitoring benzene at control planes downstream from the sources; (2) further investigation on risk of sulphate depletion in the alluvial aquifer; and (3) further investigation on mobilisation/immobilisation of heavy metals related to dynamics of organic pollutant plumes.