L’empreinte écologique de l’homme sur les milieux naturels forestiers d’Afrique centrale n’a cessé de s’accroître au cours des dernières décennies, et rares sont les écosystèmes qui ne sont pas exploités. Ainsi, même des milieux a priori hostiles comme les grottes constituent des ressources répondant aux besoins primaires des populations environnantes (chasse, pêche, lieu de culte), mais permettant également le développement d’activités économiques (exploitation minière et écotourisme). Cette anthropisation est susceptible d’augmenter l’exposition des populations humaines à une multitude d'agents infectieux circulant au sein de la faune cavernicole. La présence d'animaux sauvages ou domestiques dans l'environnement immédiat des grottes contribue également à augmenter un tel risque. Parmi ces agents infectieux, certains peuvent être transmis par contact direct avec le réservoir animal, d’autres peuvent nécessiter l’intervention d’insectes hématophages. Le rôle de ces insectes dans l'épidémiologie de nombreux pathogènes est bien connu en Afrique en milieux épigés, mais demeure largement sous-investigué dans les environnements cavernicoles. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes proposés de réponde à cette problématique. Dans six grottes du Gabon nous avons entrepris une étude de la diversité des diptères hématophages, en réalisant un inventaire taxonomique et l'étude de la dynamique temporelle des assemblages d'espèces. Dans un second temps, nous avons entrepris un criblage moléculaire d'agents infectieux parasitaires, bactériens et viraux en ayant recours à des techniques de détection par PCR nichée et séquençage à haut débit.Les travaux menés nous ont permis de réaliser un inventaire taxonomique de la faune diptérienne hématophage colonisant les grottes explorées. Notre étude a permis de découvrir une part importante de sa diversité de diptères hématophages cavernicoles, représentant plus de 60% des espèces de diptères (tout milieux confondus) actuellement au Gabon. Nos données ont montré que la composition des communautés de diptères était différente d'une grotte à une autre, et que ces dernières présentaient des variations au cours du temps en lien avec les variations microclimatiques des grottes. Le criblage d'agents infectieux chez les diptères collectés a permis 1) d'explorer la diversité parasitaire, virale et bactérienne qu'ils hébergent et 2) d'évaluer leur implication dans la transmission / The man's ecological mark on natural forest environments of central Africa has been increasing in recent decades, and only few natural areas remain non exploited yet. Thus, even supposedly hostile environments such as caves meet the primary needs of surrounding populations (hunting, fishing, shamanic practices), or economical needs (mining and ecotourism). That anthropization is likely to increase the exposure of human populations to multiple infectious agents carried by cave fauna. The presence of wild or domestic animals in the surroundings of caves also increase that risk. Among these infectious agents, some can be transmitted by direct contact with animal reservoirs, whereas others may require the involvement of blood-sucking insects. The role of these insects in the epidemiology of many pathogens is well known in Africa, particularly in epigeic environments, but remains largely investigated in caves. In this thesis work, we proposed to address that issue. In six caves of Gabon we firstly explored the diversity of blood-sucking Diptera, and we studied temporal dynamics of species assemblages. Secondly, we undertook a molecular screening of haemosporidia, bacteria and viruses using nested PCR and high-throughput sequencing.The work carried out has enable to make a taxonomic inventory of the Diptera fauna of the investigated caves. Our study revealed a significant diversity of the blood-sucking Diptera fauna, accounting for more than 60 percent of blood-sucking Diptera species currently known in Gabon, in all types of areas. Our data showed that the composition of Diptera communities was different from one cave to another, and that Diptera assemblages varied over time according to micro-climate fluctuations within caves. The screening of infectious agents in Diptera collected helped 1) to explore the parasitic, viral and bacterial diversity they host, and 2) to assess their involvement in transmission.

La position géographique des Comores, lui a permis d’accueillir plusieurs migrations : Bantou, Austronésien, Proto-Malgache, Arabo-Persan. Ces migrants avaient apporté leur croyance et leur culture respective. Comme témoignage de cette civilisation : l’importance sociale des mwalimu, l’existence des séances de possession, la survivance du culte des esprits Djinns, les cultes des ancêtres et cultes de la nature. Trimba à Nyumakele et Nkoma à Ouani (fête agraire et/ou rites de protection), Mudandra (danse des esprits) au village de Ouzini et Mro-Maji organisée à l’intérieur d’une grotte sacrée font partie des rites pré-islamiques à Anjouan ainsi que les cultes des anguilles sacrée « Mwana-Mroni ». Ces rites s’observent dans les régions habitées par les autochtones « Wamatsaha ». Certains de ces pratiques s’exécutent dans des lieux sacrés appelés « Ziara ». En conclusion, nous avons montré que la montée des « islamistes » appelés aussi « Djawula » risque de faire disparaître à jamais ces pratiques ancestrales / The geographical position of the comoros, has enabled to host several migrations: Bantu, Austronesian, Proto-Malagasy, Arabo-Persian. These migrants had brought their respective beliefs and cultures. As a testimony of this civilization:: the social importance of the Mwalimu, the existence of possession seances , the survival of Djinn spirit cult, the ancestors cult and devotoion to nature. Trimba at Nyumakele and Nkoma at Ouani (agrarian festival and / or rites of protection), Mudandra (spirit dance) at the village of Ouzini and Mro-Maji organized inside a sacred cave are part of the pre-Islamic rites in Anjouan than the cults of the sacred eels "Mwana-mroni". These rites are noticed in the areas inhabited by the indigenous "Wamatsaha". Some of these practices are performed in sacred places called "Ziara". In conclusion, we have shown that the rise of the "Islamists" also called "Djawula" risks to destroy forever these ancestral practices.

En 1994, la découverte de la grotte Chauvet-Pont d'Arc (Ardèche, France) révéla des marquesthermiques, d'origine anthropique, uniques au monde. Elles sont les témoins de feux préhistoriqueseffectués dans la partie profonde de la cavité. La datation par thermoluminescence des chauffes estcohérente avec la première période de fréquentation humaine il y a entre 37 000 et 33 500 ans. Lesarchéologues ont identifié deux types de thermo-altérations : des changements de couleur et desécaillages. Les changements de couleur résultent de réactions chimiques s'opérant à hautetempérature dans le calcaire, rendant la roche rouge ou grise. Des essais ex situ ont montré que lacouleur rouge survient après une chauffe de 10 minutes à 250oC tandis qu'une température minimumde 350oC est nécessaire pour la couleur grise. Le phénomène d'écaillage provient de fortes contraintesmécaniques dans la roche causées par la dilatation thermique et des processus thermo-hydriques. Deplus, des particules de suie recouvrent encore une partie des parois dans les zones altérées. À partirde ces indices, l'objectif de la thèse est de caractériser les feux de la Galerie des Mégacéros qui sesitue dans la partie profonde de la grotte. L'estimation des quantités de bois, du nombre de feux etde la capacité à alimenter les foyers pourrait aider les archéologues à faire des hypothèses sur lafonction de ces feux.Pour des raisons de conservation, seule la simulation peut reproduire des feux dans la géométrie de lagrotte sans nécessiter sa reconstitution. Cette étude consiste à construire une modélisation numériquede feux confinés et des impacts thermiques résultants. Un couplage fluide-structure est donc développéà partir de deux logiciels open source : OpenFOAM et Cast3m. Le premier effectue la simulation descénarios de feux grâce au module FireFOAM. Le second réalise les calculs thermo-mécaniques dansle massif. Afin d'étendre le champ d'application initial de FireFOAM, des modèles numériques ontété implémentés dans le code. Ceux-ci concernent le dépôt de suie, l'évaluation des risques, lacorrection des mesures par thermocouple et une condition limite en température. De plus, quelquesexigences de modélisation améliorant la qualité des résultats sont détaillées dans le manuscrit. Lemodèle ainsi développé est validé sur des feux expérimentaux exécutés dans une ancienne carrière decalcaire dont les dimensions sont proches de celles de la Galerie des Mégacéros. Du pin sylvestre, quicorrespond à l'essence dont sont issus les échantillons de charbon analysés de la grotte, est utilisécomme combustible. La combustion aboutit à des thermo-altérations analogues à celles observéesdans la grotte Chauvet-Pont d'Arc. Des écaillages et des changements de couleur se sont produits auplafond et aux parois de la carrière. La comparaison avec la simulation est effectuée à partir desmesures de températures, de vitesses ainsi que de concentrations de gaz et de particules.Le modèle numérique est ensuite appliqué à la simulation de feux dans la géométrie de la Galerie desMégacéros. Toutes les zones altérées de cette galerie sont traitées et les scénarios qui ont pu se produiresont précisés. Ces travaux fournissent ainsi une vue d'ensemble de la localisation et de l'intensité desfeux dans cette partie de la grotte. De plus, l'adéquation avec les conditions de vie est indiquée pourles feux les plus puissants. Ces informations pourraient aider les archéologues dans la compréhensiondes fonctions de ces feux. / In 1994, the discovery of the Chauvet-Pont d'Arc cave (Ardèche, France) revealed singularanthropogenic thermal marks on walls. They are the witnesses of high intensity prehistorical firescarried out deep in the cavity. The thermoluminescence evaluation of the heating ages is consistentwith the earlier period of human occupation between 37,000 and 33,500 years ago. The archaeologistsidentified two kinds of thermo-alterations : colour changes and spallings. The colour changes resultfrom high-temperature chemical reactions in limestone, turning rock red or grey. Ex situ tests showedthat red colour happens after heating at 250oC for ten minutes while at least 350oC is necessary forgrey. Spalling stems from high stresses in rock due to restrained thermal expansion and thermohydricprocesses. In addition, part of the walls near thermo-altérations is still covered with soot. From theseclues, this investigation aims to characterize the fires of the Megaloceros Gallery which is located inthe deep part of the cave. Estimating the amounts of wood, the fires number and the ability tosupply the hearths could help make assumptions about the function of these fires.For the sake of conservation, only simulation can reproduce fires in the cave geometry withoutrequiring any reconstruction. This study is to set up a numerical modelling of fires in confinedgeometries and the induced thermal impacts on walls. A fluid-structure coupling is then developedfrom two free open source codes : OpenFOAM and Cast3m. The former manages the simulation offire scenarios through the FireFOAM tool. The latter handles the thermo-mechanical calculations inthe rock mass. To extend the initial scope of FireFOAM, some numerical models have beenimplemented in the code. This relates to soot deposit, danger assessment, thermocouple correctionand a thermal boundary condition. In addition, some modelling requirements improving the qualityof the results are detailed in the manuscript. The advanced model is then validated on experimentalfires in a former limestone quarry which has dimensions close to the Megaloceros Gallery ones. Thesame fuel (pinus sylvestris) as the one identified in the cave is burnt. The combustion led to similarthermo-alterations as those observed in the Chauvet-Pont d'Arc cave. Spallings and colour changesoccurred on the ceiling and walls of the quarry. The comparison with simulation is carried out thanksto the measurement of temperatures, velocities, soot deposits, gases and particles concentrations.The numerical model is then applied to the simulation of fires in the Megaloceros Gallery geometry.All the impacted areas of this gallery are considered and the scenarios that may have occurred arespecified. This investigation then provides an overview of the fires locations and intensities in thispart of the cave. Moreover, the compatibility with living conditions is indicated for the most powerfulfires. These information could help for archaeologists in the understanding of the functions of these fires.

La conservation du patrimoine constitué par les grottes ornées paléolithiques, fragile car très ancien, est un enjeu capital. Dans ce cadre, une approche taphonomique de l’état de surface des parois est envisagée à travers l’étude des concrétions qui recouvrent les parois de grottes. Ceci est primordial pour la compréhension de leurs mécanismes de genèse et de développement qui s’opèrent à l’échelle d’une grotte, d’une salle, d’une paroi ou d’un panneau orné. En effet, ces concrétions peuvent recouvrir de manière partielle ou totale des peintures ou gravures sous-jacentes. L’étude réalisée ici porte sur la caractérisation multiphysique et la variabilité spatiale de deux types de concrétions calcitiques, le mondmilch et les coralloïdes, qui sont fréquemment retrouvés dans les grottes ornées. Elle a été menée principalement dans une grotte laboratoire, la grotte de Leye, à Marquay (Dordogne, France), dépourvue d’intérêt archéologique et située dans la vallée de la Vézère, l’une des régions les plus riches en grottes ornées de France. La composition chimique et la structure des revêtements calcitiques ont été déterminées par l’utilisation conjointe de méthodes de caractérisation physico-chimique comme la spectroscopie sur plasma induit par laser (LIBS) et la spectroscopie Raman, couplées à des observations morphologiques en microscopies optique et électronique. Les coralloïdes, qui ont été très peu étudiés jusqu’à aujourd’hui, ont fait l’objet d’une attention particulière. La mise en perspective des résultats des analyses physico-chimiques portant sur les concrétions, avec d’une part des données concernant l’environnement souterrain telles que le comportement climatique et hydrologique de la cavité, la présence de micro-organismes, et d’autre part des données relatives à l’isotopie et à la datation de la calcite, permet de discuter les hypothèses de formation des faciès. Enfin, l’analyse statistique d’une base de données de cavités constituée à l’échelle de la vallée de la Vézère contribue à alimenter la réflexion sur les paramètres corrélés à la présence des concrétions. / Paleolithic ornated cave conservation is an issue of major interest for curators who are facing several kinds of alterations. The study of speleothems covering cave walls is crucial to have a better understanding of their formation processes at the scale of a cave, a wall, or a panel. They can indeed, partially or totally, cover paintings and engravings. The present work focuses on the physicochemical characterization and spatial variability of two calcitic concretions, moonmilk and coralloids, that are frequently found in prehistoric caves. This study was conducted in a laboratory-cave called the Leye cave (Marquay, France), a cavity affected by these two types of concretions, but without archeological art and located in the Vézère valley (Dordogne, France), a region with a high density of prehistoric caves. Chemical composition and internal structure of these concretions were obtained by combining physicochemical characterization methods like Raman spectroscopy and Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) coupled with morphological observations. We pay particular attention to coralloids, which were far less studied than moonmilk up to now. Environmental conditions such as climatology and hydrology of the cave, as well as the presence of microbial activity are taken into account in order to interpret the results. Putting these results in perspective with dating and isotopic data allows to discuss different assumptions regarding the formation scenario of these concretions. Finally, a statistical analysis on a database of caves established at the scale of the Vézère valley provides information regarding the correlation between some particular parameters and the presence of the concretions.

L’objectif général de cette thèse est d’étudier et d’analyser l’effet du rayonnement UV-C comme méthodealternative aux produits chimiques dans la lutte et le contrôle de la prolifération des micro-organismesphotosynthétiques dans les grottes touristiques. Dans un premier temps, l’effet des UV-C a été analysé surdifférentes souches cavernicoles de micro-algues cultivées au laboratoire. Des analyses à l’échelle moléculaire,cellulaire et à l’échelle du biofilm d’algues ont permis de mettre en évidence un ensemble de dommages causépar l’irradiation aux UV-C (diminution de la viabilité et de l’activité photosynthétique, dégradation desmembranes, décoloration des cellules par destruction des pigments chlorophylliens, fragmentation de l’ADN,diminution de la surface d’occupation des biofilms d’algues cultivés sur support solide). Ceux-ci sont soit directs(réactions de photooxydation) soit indirects (liés à un stress oxydatif important). L’ensemble de ces résultats ontservi à la sélection de différentes durées d’exposition aux UV-C (traduites en doses d’UV-C) efficaces en termesd’éradication et de décoloration des micro-algues. Ces doses d’UV-C ont dans un deuxième temps été testées enconditions réelles sur le site d’étude de la grotte des Moidons (Jura, France). Une étude préalable à ces tests a étémenée afin de comprendre les dynamiques et les facteurs favorisant l’installation et la prolifération des biofilmsde micro-organismes photosynthétiques dans la grotte. L’étude des facteurs environnementaux mesurés àl’échelle du biofilm (quantité de lumière, type de support, localisation dans la grotte) ainsi que ceux mesurés àl’échelle de la cavité (circulation horizontale et verticale des eaux, vitesse des courants d’air, temps d’allumagedes lampes et temps de présence des visiteurs) ont permis de distinguer des zones de colonisation préférentielle.Plusieurs biofilms ont ensuite été sélectionnés pour tester l’efficacité des UV-C. Selon les caractéristiques desbiofilms (intensité de colonisation) et en fonction de leur emplacement dans la grotte (variations des facteurspréalablement déterminés), nous avons pu mettre en évidence une efficacité des UV-C variable dans le temps.Avec l’appui de résultats complémentaires obtenus sur deux souches de champignons et sur plusieurs types dematières picturales, l’ensemble des données collectées au cours de la thèse souligne l’intérêt et l’applicabilité destraitements aux UV-C dans divers contextes de conservation des matériaux du patrimoine / The aim of this thesis is to study and analyze the effect of UV-C radiation as an alternative method tochemicals to combat phototrophic microorganisms’ proliferation in show caves. First, the effect of UV-C wasanalyzed on several cave-dwelling unicellular green algae sub-cultured in laboratory conditions. Analysis at themolecular, cellular and biofilm scale highlighted several damages (decrease of viability and photosyntheticactivity, membrane degradation, chlorophyll bleaching, DNA fragmentation, decrease of the biofilms’ colonizedarea…) both direct (photooxydation reaction) or indirect (oxidative stress). These results helped to selectefficient UV-C exposure times (traduced in UV-C doses) both to eradicate and bleach green micro-algae.Second, these efficient UV-C doses were used to test the efficiency of UV-C treatments on natural phototrophicbiofilms proliferating in the Moidons Cave (Jura, France). Previous study to the UV-C tests was performed tounderstand the dynamics and factors that promote algal proliferation in this cave. Factors measured at the biofilmscale (quantity of light, type of the physical support, localization in the cave…) and at the cavity scale(horizontal and vertical circulation of waters, air currents, illumination time and visitors’ presence time) allowedto distinguish several preferential areas where growth-supporting conditions were present for algal proliferation.Then, several biofilms were selected to test the efficiency of UV-C treatments. According to the characteristicsof the biofilms (colonization intensity) and their localization in the cave (variations of the factors promotingcolonization) UV-C efficiency varied over time. Supplementary results obtained on filamentous fungi andmineral pigments used for prehistoric paintings, emphasize the interest and the applicability