L'évolution vers les avions plus électriques engendre des efforts importants pour développer des actionneurs à source de puissance électrique pour les commandes de vol. Pour de telles applications critiques, il est peut être intéressant dans le futur d'associer à une même surface de contrôle un actionneur conventionnel à source de puissance hydraulique et un actionneur à source de puissance électrique mais ceci pose un problème important lorsque les deux actionneurs sont actifs simultanément: comme chacun essaye d'imposer sa position à l'autre,les deux actionneurs luttent l'un contre l'autre en développant des efforts néfastes qui ne sont pas utilisés par la charge. L'objet du présent travail est de proposer des stratégies d’égalisation d’effort pour un système d'actionnement impliquant ces deux types d''actionneurs opérant en mode actif-actif. La première étape est de concevoir leur commande en position et de la valider sur banc d'essai. Un banc d'essai virtuel fidèle à la réalité est ensuite réalisé dans l'environnement de simulation AMESim pour pouvoir évaluer facilement les différentes stratégies d'égalisation d'effort entre les deux actionneurs. Ces stratégies sont proposées et évaluées virtuellement en deux étapes, statique puis dynamique. Pour finir, une étude de robustesse est réalisée a posteriori pour évaluer la sensibilité des indicateurs de performance aux incertitudes sur les modèles de simulation et sur les points et les conditions de fonctionnement. / On the way to more electric aircraft (MEA), more and more power-by-wire (PBW) actuators are involved in the flight control system. For a hybrid redundant actuation system composed by the conventional hydraulically powered actuators and the PBW actuators, one major issue while they operate on active/active mode is the force fighting between channels. As the grave influence of force fighting on accelerating material fatigue and increasing power consumption,it must be addressed with attention. This thesis was aiming at proposing some effective force equalization control strategies for the hybrid actuation system involving one servo-hydraulic actuator (SHA) and one electro-mechanical actuator (EMA). For this objective, the position controllers for SHA and EMA were designed and validated as a first step. Then, a virtual test bench regarding to the realistic behaviors was built in the AMESim simulation environment to accelerate the controller design and enable the robustness study. Following this, 2 static force equalization control strategies were proposed and experimentally validated. The first strategy hat introduced integral force fighting signal to compensate the actuator position control was proved a good candidate solution. In the next part, 3 dynamic force equalization strategies were proposed and assessed on the virtual test bench. Their performance sensitivities to the parameter uncertainties were studied through Monte-Carlo method. The first strategy that introduced velocity and acceleration feed-forwards to force the SHA and EMA having similar pursuit dynamics showed a good force equalization performance as well as good segregation and good robustness. In the end, the work presented in thesis was concluded and perspective was given to the ongoing work.

Cette thèse analyse les fondements et l'évolution de l'économie et de la gestion de l'eau au Liban dans ses cadres juridiques, institutionnels et politiques. L'étude s'appuie sur une méthodologie mixte, à la fois qualitative, à travers des études de terrains et celle de la littérature existante, et quantitative, en utilisant des outils d'analyse économétrique. Nous avons pris comme grille de lecture les liens entre les modes de production et d'usage de l'eau, la nature de la propriété foncière et sa structure dans une démarche d'économie politique. L'étude se compose de cinq chapitres. Notre premier chapitre, élaboré à partir d'une lecture critique de la littérature économique qui traite de la valeur de la ressource et de sa rareté, remet en cause la notion de crise de l'eau. Il propose une critique des paradigmes globalisés, notamment la gestion par bassin et la bonne gouvernance, qui sont à la base de la notion de Gestion Intégrée des Ressources en Eau (GIRE) d'inspiration libérale. En dépassant ces théories à l'aide d'une approche historico-matérialiste, ce chapitre construit notre grille de lecture d'un "paysage de l'eau" en mobilisant la théorie de Wittfogel des sociétés hydrauliques et la théorie des "moments" développée par David Harvey. Le deuxième chapitre suit chronologiquement et sur un temps long l'évolution juridico-institutionnelle de la gestion de la ressource depuis l'Empire ottoman et le mandat français sur le Liban jusqu'à la construction nationale entre l'indépendance et la guerre civile libanaise. Notre analyse reconstitue les fondements historiques de la relation du pouvoir aux régimes fonciers durant ces périodes. Nous développons en particulier les éléments qui sont à la source de la formulation de la vision de la mission hydraulique libanaise afin de présenter une interprétation de la relation de l'Etat à l'eau et le discours dominant de la gestion de la ressource. Le troisième chapitre expose les caractéristiques socio-spatiales du service d'eau potable et d'assainissement dans la phase de reconstruction. Il analyse la nature de la fragmentation institutionnelle des autorités publiques ainsi que la politique de l'eau engendrée par l'ajustement structurel et par les paradigmes néolibéraux, notamment, l'adoption des principes de la GIRE par le gouvernement libanais et la préparation du terrain pour des contrats de Partenariat Public-Privé. Le quatrième chapitre propose un modèle formalisé d'économie publique qui nous informe par ses résultats économétriques sur les critères d'allocation des projets de l'eau durant les deux dernières décennies. Les résultats économétriques de ce modèle vont confirmer notre hypothèse de base en montrant que seule la distance politique apparaît comme facteur décisionnel dans l'allocation des fonds aux régions, sans prise en compte de leurs caractéristiques socio-économiques et environnementales. Le cinquième chapitre étudie la question de l'irrigation et sa place dans les politiques agricoles du pays. Dans le fil de notre analyse sur la relation du pouvoir à l'eau, nous revenons sur les privilèges des grands propriétaires terriens dans l'accès aux subventions pour une production intensive en eau à destination des pays du Golfe. Ce chapitre pose la relation de l'eau au système alimentaire du pays en exposant le commerce et l'empreinte en eau virtuelle du pays. Finalement, nous utilisons un modèle de gravité commercial pour analyser la place de l'eau dans le processus de libéralisation du marché agro-alimentaire du pays. En conclusion, notre lecture de l'évolution du processus socio-naturel du paysage de l'eau confirme que les modes de production, d'usage et d'appropriation de la ressource hydrique au Liban sont le produit d'une relation étroite entre la propriété foncière et le pouvoir, héritée de l'histoire politique du pays et maintenue par son système confessionnel. / This thesis analyses the foundations and the evolution of the water economy and management in Lebanon by emphasizing the legal, institutional and political frameworks. The study uses a mixed approach combining a qualitative methodology, through surveys, interviews and documentation and a quantitative approach using econometric modeling. By composing our conceptual framework, we seek to define the political economy of the resource in Lebanon and the ties linking water use to land tenure structures. The study is composed of five chapters. Our first chapter reviews the economic literature dealing with the water value and scarcity and addresses a criticism concerning globalized paradigms, mainly, river basin management, good governance and the Integrated Water Resource Management (IWRM). Going beyond those theories and using a historic-materialist approach, we propose our analytical framework of a "waterscape" combining the hydraulic societies theory developed by Karl Wittfogel and the "moments" approach of David Harvey. Our second chapter explores, by adopting a chronological approach over a long period, the evolution of the legal and the institutional structures of water management in Lebanon. This chapter covers four centuries of the Levant territories under the Ottoman Empire, followed by the French mandate over Lebanon and, finally, the national construction phase between the independence and country's civil war. Our analysis seeks to understand the historical foundations of the relationship between land tenure regimes and social power during those periods. We also develop in this chapter the pilars that drove the Lebanese hydraulic mission in order to present an interpretation of the dominant discourse in the water management. Our third chapter reviews the socio-spatial characteristics of the water and wastewater infrastructures during the reconstruction period. We extend our analysis to depict the institutional fragmentation characterizing the water public authorities in Lebanon. We emphasize on the water policies undertaken in the country during this recent period under structural adjustment and neoliberal paradigms, mainly, the adoption of the IWRM principles by the Lebanese government and the ground preparation to Public-Private Partnerships. The fourth chapter offers a public good model analyzing the concerns behind the allocation of water projects during the last two decades. Econometric results clearly approve our hypothesis that the distributive politics are solely driven by partisanship concerns during this period with no consideration about socio-economical and environmental features of regions. The fifth chapter develops the links of water use to the Lebanese agricultural economy in order to understand the main drivers of irrigation. We shed the light on the privileges of big landowner in accessing to subsidies following a water intensive production destined to the Gulf countries. This chapter detects the link between country's food system and water by presenting the virtual water balance and food water footprint. Finally, the chapter verifies the state of water in the liberalization process of the country by using a gravity model. From our reading of the socio-natural process of water in Lebanon, our results show that the modes of use, production and appropriation of the resource in the country are produced by a close relation between land property and power, an inherited link from the political history of Lebanon maintained by the confessional system.

La conservation des zones humides fortement modifiées par les pratiques anthropiques, nécessite l’acquisition de données scientifiques sur leur diversité et leur fonctionnement. Cette thèse vise à relier l’anthropisation des zones humides à la diversité génétique, niveau de base de la biodiversité lié à la capacité adaptative des populations et au maintien des espèces. L’effet de l’anthropisation sur la diversité génétique de végétaux aquatiques est étudié à plusieurs échelles d’espaces (zone humide et bassin versant) et de temps (études synchroniques et diachroniques). La diversité génétique de populations de deux espèces rudérales (Berula erecta et Apium nodiflorum) et une compétitive (Nuphar lutea) est comparée dans deux plaines alluviales contrastées (trophie, connectivité hydrologique et restauration), à l’aide de marqueurs microsatellites adaptés à l’étude d’espèces clonales. La diminution de la connectivité hydrologique augmente la différenciation génétique et diminue la diversité génétique pour les espèces rudérales étudiées alors qu’elle n’a pas d’effet sur l’espèce compétitive. L’impact de la connectivité est donc dépendant de la stratégie de reproduction. La diversité génétique des espèces rudérales diminue également dans les zones humides plus eutrophes. L’augmentation de la diversité génétique post-restauration chez B. erecta est corrélée à la fréquence des perturbations (assecs) qui créent des niches favorisant le recrutement des graines. Cette étude propose des préconisations de gestion pour les zones humides et apporte des connaissances sur la dynamique de la diversité génétique des plantes aquatiques en lien avec leur environnement / The conservation of wetlands which are strongly modified by human practices, requires the acquisition of knowledge about their diversity and functioning. This thesis aimed to link the human pressures and plant genetic diversity in wetlands, which is the basic level of biodiversity linked to the adaptive capacity of populations and species maintenance. The effect of anthropization on the genetic diversity of aquatic plants is studied at several spatial and temporal scales (wetland and watershed; synchronic vs. diachronic studies). The genetic diversity of populations of two ruderal (Berula erecta and Apium nodiflorum) and one competitive species (Nuphar lutea) in two contrasting floodplains (in terms of trophic status, hydrological connectivity and restoration) is compared using microsatellite markers suitable for the study of clonal species. A reduction in hydrological connectivity increases genetic differentiation and decreases genetic diversity for ruderal species studied, while it did not affect the competitive species. The impact of connectivity is related to plant reproductive strategy. The genetic diversity of ruderal species also decreases in most eutrophic wetlands. The increase of genetic diversity of B. erecta after restoration is correlated with the frequency of disturbances (dewatering) that create niches for seed recruitment. This study provides management recommendations for the impacted wetlands and provides knowledge about the dynamics of the genetic diversity of aquatic plants in relation to their environment

La recherche de l’eau a été une nécessité, depuis l’Antiquité jusqu’à nos jours. Au Proche-Orient, la répartition des ressources en l’eau est très inégale et les précipitations sont presque partout insuffisantes. L’homme a développé des systèmes de captage, d’accumulation, d’adduction, d’élévation et de distribution de l’eau de plus en plus variés et élaborés. Les Assyriens, les Grecs, les Nabatéens et les Romains ont transmis ces acquis à l’Orient médiéval que les savants musulmans développeront comme une science et appliqueront dans divers régions. Le jardin, comme l’irrigation des champs et l’approvisionnement des villes et villages, exige des ressources en eau permanente. Notre étude, qui cherchait à vérifier si l’acquisition et la distribution de celle-ci exigeaient une organisation différente et des techniques particulières, apporte une réponse négative. Ce sont aussi ces mêmes systèmes qui alimentent les cités en eau courante ; les techniques ont peu changé, tout comme leur utilisation. En revanche, nous nous sommes rendu compte que le jardin – dont la fonction a changé – passant de l’enclos sacré des temples de l’Antiquité à un espace d’agrément et de prestige, a suscité la créativité des hydrauliciens, médiévaux surtout, et modernes, au service de l’élite. Comme souligné dans cette recherche, certaines techniques ont été mises en œuvre dans diverses régions, parfois dans les plus répulsives, peut-être par défi. À des fins esthétiques et ludiques, les savants ont inventé des bassins élaborés, jeux d’eau et fontaines, ce que nous apprennent les sources textuelles ; malheureusement, les témoins archéologiques sont très pauvres à cet égard. En effet, l’exemple de la noria semble être mieux documenté que d’autres systèmes. Nous pouvons cependant montrer que le jardin de l’élite, l’évolution de son concept et de ses formes, a été un puissant stimulant pour le développement des techniques hydrauliques. / The research of water has always been a necessity, since Antiquity to the present days. In the Middle-East, the distribution of resources is quite unequal and the precipitations are almost insufficient everywhere. Mankind developed more and more various and elaborated systems for water channeling, accumulating, adduction, elevation and supply. Assyrians, Greeks, Nabateans and Romans transmitted their knowledge to the Medieval Middle-East, then developed by Muslim intellectuals as a science and applied in numerous regions. The garden, like fields, cities or villages supply, requires permanent water resources. I intended to verify if water origin and distribution necessitated a different organization and specific techniques, my study show they did not. There are different systems for supplying water for cities; techniques softly changed, as their use. However, I realized the garden, whose function changed and which firstly was a temple sacred enclosure during the Antiquity, became an ornamental and prestigious area, then aroused medieval and modern hydraulic engineers’ creativity at the service of the elite. We underlined, in this research, several techniques used in various regions, occasionally the most arid ones, perhaps as a challenge. For aesthetic and playful aims, according to the texts, the scientists invented elaborated ponds, water games and fountains; unfortunately, archaeological vestiges are very rare. Indeed, the example of the noria seems to be better documented than any other systems. Nonetheless, I show the elite gardens, its concept and layout evolution, was a stimulating element for hydraulic techniques development.

Sur la région de la Crau, le système l’irrigation gravitaire appliqué aux prairies de foin joue un rôle important dans le maintien du cycle hydrologique en étant le principal contributeur à la recharge de la nappe souterraine de la Crau (70 à 80% de la recharge). Dans le futur, des pressions sur la ressource en eau alimentée ce système d’irrigation risquent de s’accroître du fait des changements climatiques et de l’augmentation des autres usages de l’eau (domestiques,industriels, ..) et induisent la nécessité de l’optimisation de ce système afin de maintenir l’état des ressources en eau souterraines. Cette optimisation nécessite la connaissance des vrais quantités d’eau apportées à la parcelle qui sont mal connues, et de spatialiser ces quantités à l’échelle du territoire. Ainsi, l’objectif de ce travail est de développer une méthodologie permettant d’améliorer la quantification de ces volumes à deux échelle (parcellaire et régionale). Un système numérique incluant un modèle d’irrigation gravitaire dénommé ‘Calhy’ a été développé au cours de ce travail. Ce système permet de caractériser le fonctionnement des principaux processus intervenant dans ce système d’irrigation (infiltration de l’eau dans le sol et la propagation à la surface de la parcelle). Mais l’estimation de ces processus est limité par la connaissance de certains paramètres non mesurables, tels que la conductivité hydraulique à saturation du sol et la rugosité hydraulique de la surface parcellaire. Une analyse de sensibilité AS a été menée dans un premier temps au cours de ce travail afin de définir la contribution de la variation de chaque paramètre non mesurable sur la variance des variables de sortie. Les résultats montrent la possibilité d’estimation ces paramètres à partir des accessibles variables auxquels ils sont sensibles. Ainsi, une méthode d’inversion s’est basé sur les résultats d’AS, combine le modèle Calhy et un dispositif expérimental a été appliqué dans un second temps pour l’estimation paramètres et valider l’approche proposée. Les résultats montrent que cette approche est robuste et efficace pour estimer ces paramètres. A la fois les paramètres ont été issus pour démarrer le système (estimés ou mesurés), nous avons étudié différentes modifications du système d’irrigation actuel (changement de la pente de la parcelle, du sens d’irrigation, l’apport de l’eau en différents points de la parcelle, ….), et leurs impacts sur l’homogénéité de l’infiltration et la durée de l’irrigation.296En parallèle, Nous avons établi un modèle empirique de dose d’irrigation basé sur l’analyse des pratiques d’irrigation investigués auprès des enquêtes procédés chez les agriculteurs. Différents modèles empiriques ont été développés en basant sur des régressions calculant la dose d’irrigation et la durée en fonction du débit disponible et des paramètres parcellaires caractérisant les conditions d’irrigation tels que la géométrie de la parcelle (longueur, largeur et surface). Le modèle de dose empirique investigué au cours de ce travail permet de fournir une estimation de la dose distribué sur tout le territoire de la Crau en intégrant ce modèle dans le simulateur de laCrau. / Worldwide, the irrigation accounts for 70% of all water consumption: understanding therelationship between irrigation and ecosystems and optimizing the irrigation practices cancontribute to the sustainability management of water resources. In the Crau region (southern ofFrance), the flooding irrigation system used for irrigating the hay fields plays an important role inwater cycle: in this system, considerable amounts of water are brought to the hay fields (about 20000 m3/ha/year i.e. 2 000 mm), which participate strongly to the recharge of the Crau aquifer(between 66% and 80% of the recharge). In the future, the pressures on the availability of waterresources that feed this irrigation system (the reservoir of Serre Ponçon) may increase because ofthe climate change and the increase in the another water uses. Thus, it becomes necessary tooptimize the irrigation practices in order to conserve the water and ensure a sufficient rechargefor aquifer of the Crau. This optimization requires i) the knowledge of the amount of waterbrought to the plot that are not currently known, ii) spatialize these amounts over the regionalscale. This work aims to develop a methodology to improve the quantification of these volumesat the field and regional scales. A numerical system that includes a flooding irrigation modelcalled 'Calhy' was developed, takes into account the main processes involved in this irrigationsystem (water infiltration into the soil and the runoff of water slide over the plot surface). Firstly,a sensitivity analysis was conducted in order to classify the Calhy’s parameters according to theirimportance and define an optimal experimental apparatus allowing to estimate them using aninverse approach. Secondly, an inversion procedure based on the proposed experimental297apparatus and the previous model was implemented on several plots in the study area. The resultsshow that the important parameters can be estimated and then Calhy can be used to analyse andoptimize irrigation practices. Then, different optimization scenarios were identified. In parallel,we developed an empirical model of irrigation dose based on the analysis of irrigation practicesin a group of exploitations in the study region. Different empirical models were developed;regressions were used to compute the irrigation dose and duration from geometricalcharacteristics of the borders (length, width and surface) and available water inflow rate. Theempirical model of irrigation dose developed in this work would provide a spatial estimation ofirrigation doses overall plots in the study region, and would contribute to a better quantificationof water recharge of the Crau aquifer and its locations.

La conductivité hydraulique foliaire (KF) est une composante majeure du transport d’eau dans toute la plante. Dans les feuilles de noyer, la KF est stimulée à la lumière et est étroitement liée à l’accroissement du taux des transcrits d’aquaporines JrPIP2s. Par ailleurs, la corrélation entre la stimulation de la KF et des transcrits d’aquaporines à la lumière, n’est pas générale et dépend de l’espèce. Ici, nous étudions cette corrélation chez cinq espèces forestières (Juglans regia, Fagus sylvitica, Quercus robur, Salix alba et Populus tremula) différant par leur réponse à la lumière. Nous démontrons seulement chez le noyer (Juglans regia), la contribution des deux familles d’aquaporines PIP1s et PIP2s. Afin de mieux comprendre le rôle des JrPIP1s et JrPIP2 dans la réponse à la lumière, nous avons isolé 8 nouvelles isoformes dans les feuilles de noyer et nous avons étudié leurs profils d’expression sur une cinétique lumière. Toutes les isoformes étudiées sont accumulées à la lumière et réprimées à l’obscurité. De plus, la KF est dépendante de la qualité de lumière. Elle est réduite de 65% en absence de lumière bleue. Cette diminution serait liée à l’inhibition des transcrits d’aquaporines. Afin de caractériser les mécanismes moléculaires précoces impliqués dans la modulation de KF par la lumière, l’approche globale cDNA-AFLP a été menée sur des feuilles de noyer sous différentes conditions d’éclairement. Nous obtenons 12000 transcrits différentiels dérivés (TDFs) générés par les 128 couples d’amorces. Parmi les 187 séquences obtenues, 93 d’entre elles ont une fonction putative. Leur classification fonctionnelle montre que les gènes relatifs à la régulation cellulaire représentent environ 58% des TDFs identifiés. Les feuilles exposées à la lumière, montrent des changements dans les voies de : signalisation calcique, protéolyse, trafic vésiculaire et l’expression de divers facteurs de transcription et protéines de régulation. Pour mieux comprendre le rôle potentiel de la signalisation calcique dans la modulation de la KF par la lumière, nous avons étudié l’effet d’un inhibiteur des canaux calciques [LaCl3] et d’un antagoniste de calmoduline [W7] sur la KF et les transcrits des 10 JrPIPs. Comparées aux feuilles témoins, les inhibiteurs calciques provoquent une réduction de la KF et de la majorité des JrPIPs étudiées à la lumière. Nos résultats confirment l’implication du complexe Ca2+ /calmoduline dans la transduction du signal lumineux responsable de la stimulation de la KF et des transcrits d’aquaporines chez le noyer. / Leaf hydraulic conductance (Kleaf) takes a significant part in plant water relations. In walnut leaves, Kleaf was stimulated by light and tightly related to accumulation of JrPIP2s aquaporin transcripts. However, the light effect on Kleaf value is not systematically related to aquaporin regulation. Here we investigated the relationship between light, Kleaf and transcript levels of aquaporin in five species (Juglans regia, Fagus sylvitica, Quercus robur, Salix alba and Populus tremula) differing by the response of their Kleaf to light. Only for walnut leaves, we showed that light-increased Kleaf value is closely related to higher stimulation of both PIP1s and PIP2s aquaporins. To further investigate the involvement of aquporins (JrPIP1s and JrPIP2) in the light Kleaf modulation, 8 new full length aquaporins have been identified in walnut leaves and their expression pattern was monitored. All the aquaporin tested was turned up to be upregulated under light condition and downregulated under darkness. Moreover, we showed that the Kleaf response to light is quality-dependant, since it was reduced of 65% in the absence of blue light. Interstingly, this Kleaf reduction was correlated with a high downregulation of almost all aquaporins tested. To give an insight into the early molecular events involved in the light-induced Kleaf regulation, a large-scale transcriptomic analysis consisting of the cDNA-AFLP procedure was carried out on walnut leaves, kept at different light conditions. We obtained a total of 12,000 transcript-derived fragments (TDFs) by cDNA-AFLP with 128 primer pairs. Reliable sequences were obtained for 187 of these TDFs, and functions were attributed to 93 TDFs through BLAST searches in GenBank databases. Most of the 93 TDFs corresponded to genes encoding proteins involved in cellular regulation (58%). Leaves exposed to light showed changes in the Ca2+-signaling pathway, the ubiquitin-proteasome pathway, vesicle trafficking process and the expression of multiple transcription factors and protein regulators. To progress in understanding of a potential role for calcium signalling in light-modulated Kleaf, Kleaf values and transcript accumulation of 10 JrPIPs were monitored in leaves perfused with either a blocker of calcium channels [LaCl3] or a CaM antagonist [W7]. Compared to control, these Ca2+ -effectors led to a significant reduction in Kleaf and transcripts accumulation of almost all JrPIPs under light conditions. Our results indicate that Ca2+ /calmodulin complex may transduce the light signal required for stimulation of Kleaf and its correlated aquaporin expression.

Expansive clays used in engineering practice are usually unsaturated and are sensitive to chemical composition of the in-pore solution. To analyse the complex coupled problems involved, an efficient mathematical model which can account for these chemo-hydro-mechanical behaviours has been developed. In this thesis, expansive clays are conceptualised into three-phase multi-species porous media. Based on the modified mixture theory and irreversible thermodynamics, a thermo-electro-chemo-hydro-mechanical framework has been developed. The Clausius-Duhem inequality, which governs the dissipations associated with mechanical work, phase transformation, mass transport and thermal transport, is rigorously derived. Based on this thermodynamic framework, constitutive laws for bulk liquid and salt mass transport, free and adsorbed water inter-phase mass transfer, and the chemo-elastic-plastic deformations of soil skeleton have been developed. The model has been implemented into the FEM software Bil and validated by simulating available experimental data on Boom Clays. What’s more, the salt infiltration process into an unsaturated expansive clay layer has been simulated to illustrate the applicability of the model. / Argiles gonflantes utilisées dans la pratique de l'ingénierie sont généralement insaturés et sont sensibles à la composition chimique de la solution dans les pores. Pour analyser les problèmes complexes couplés impliqués, un modèle mathématique efficace qui peut expliquer ces comportements chimio-hydro-mécanique a été développé. Dans cette thèse, argiles gonflantes sont conceptualisés dans triphasés multi-espèces de milieux poreux. Sur la base de la théorie de mélange modifié et thermodynamique irréversible, un cadre thermo-électro-chimio-hydro-mécanique a été développé. L'inégalité de Clausius-Duhem, qui régit les dissipations associés au travail mécanique, transformation de phase, le transport de masse et le transport thermique, est rigoureusement dérivée. Basé sur ce cadre thermodynamique, lois de comportement pour liquides en vrac et le sel de transport de masse, transfert de masse de l'eau entre en phase libre et adsorbé, et les déformations chimio-élastique-plastique de squelette du sol ont été développés. Le modèle a été mis en œuvre dans le logiciel FÉM Bil et validé en simulant les données expérimentales disponibles sur les argiles de Boom. Qui plus est, le processus d'infiltration de sel dans une couche d'argile gonflante insaturés a été simulée pour illustrer l'applicabilité du modèle.

La construction des biosystèmes d’oxydation passive du méthane (BOPM) est une option économique et durable pour réduire les émissions de méthane des sites d’enfouissement de déchets et des effets subséquents du réchauffement climatique. Les BOPM sont constitués de deux couches principales: la couche d'oxydation du méthane (MOL) et la couche de distribution du gaz (GDL). L'oxydation du méthane se produit dans la MOL par les réactions biochimiques des bactéries méthanotrophes, et la GDL est construite sous la MOL pour intercepter et distribuer les émissions fugitives de biogaz à la base de la MOL. Fondamentalement, l'efficacité d'un BOPM est définie en fonction de l'efficacité d'oxydation du méthane dans la MOL. Par conséquent, il est indispensable de fournir des conditions adéquates pour les activités bactériennes des méthanotrophes. En plus des paramètres environnementaux, l'intensité et la distribution du biogaz influencent l'efficacité des BOPM, et ils peuvent rendre le matériau de la MOL - avec une grande capacité d'accueillir les activités bactériennes - inutilisables en termes d'oxydation du méthane sur place. L'effet de barrière capillaire le long de l'interface entre la GDL et la MOL peut provoquer des émissions localisées de méthane, due à la restriction ou la distribution non uniforme de l’écoulement ascendant du biogaz à la base de la MOL. L'objectif principal de cette étude est d'incorporer le comportement hydraulique non saturé des BOPM dans la conception des BOPM, afin d’assurer la facilité et la distribution adéquates de l'écoulement du biogaz à la base de la MOL. Les fonctions de perméabilité à l'air des matériaux utilisés pour construire la MOL des BOPM expérimentaux au site d’enfouissement des déchets de St Nicéphore (Québec, Canada), ainsi que celles d'autres de la littérature technique, ont été étudiés pour évaluer le comportement d'écoulement non saturé du gaz dans les matériaux et pour identifier le seuil de migration sans restriction du gaz. Ce dernier seuil a été introduit en tant que un paramètre de conception avec lequel le critère de conception recommandé ici, c’est à dire la longueur de la migration sans restriction de gaz (LMSG), a été défini. La LMSG est considérée comme la longueur le long de l'interface entre la GDL et la MOL où le biogaz peut migrer à travers la MOL sans restriction. En réalisant des simulations numériques avec SEEP/W, les effets de la pente de l'interface, des paramètres définissant la courbe de rétention d'eau, de la fonction de la conductivité hydraulique du matériau de la MOL sur la valeur de la LMSG (représentant la facilité d'écoulement du biogaz à l'interface) et de la distribution de l'humidité (et par conséquent celle du biogaz) ont été évalués. Selon les résultats des simulations, la conductivité hydraulique saturée et la distribution des tailles de pores du matériau de la MOL sont les paramètres les plus importants sur la distribution de l'humidité le long de l'interface. Ce dernier paramètre influe également sur la valeur du degré de saturation et donc la facilité du biogaz à la base de la MOL. La densité sèche du matériau de MOL est un autre paramètre qui contrôle la facilité d'écoulement ascendant du biogaz. Les limitations principales de la présente étude sont associées au nombre de matériaux de MOL testés et à l'incapacité de SEEP/W de considérer l'évapotranspiration. Toutefois, compte tenu des hypothèses raisonnables dans les simulations et en utilisant les données de la littérature, on a essayé de réduire ces limitations. En utilisant les résultats des expériences et des simulations numériques, des étapes et des considérations de conception pour la sélection du matériau de MOL et de la pente d'interface ont été proposées. En effet,le comportement hydraulique non saturé des matériaux serait intégré dans les nécessités de conception pour un BOPM efficace, de sorte que la capacité maximale possible d'oxydation du méthane du matériau de la MOL soit exploitée. / Abstract : Implementation of passive methane oxidation biosystems (PMOB) is a cost effective and sustainable solution to eliminate the methane emissions of landfills to the atmosphere and ensuing global warming effects. PMOBs consist of two main layers: methane oxidation layer (MOL) and gas distribution layer (GDL). The oxidation of methane occurs in MOL through the biochemical reactions of methanotrophic bacteria, and GDL is constructed beneath the MOL to intercept and distribute the fugitive biogas emissions at the base of MOL. Basically, the efficiency of a PMOB is defined based on the methane oxidation efficiency in MOL. Therefore, it is indispensable to provide adequate conditions for the bacterial activities of methanotrophs. In addition to the environmental parameters, the intensity and the distribution of the biogas reaching the MOL material influence the efficiency of PMOBs, and they may cause the MOL material possessing great capacity to host the bacterial activities to be unserviceable in terms of in field methane oxidation. The capillary barrier effect along the GDL MOL interface may provoke localized surface methane emissions, resulted from the restricted and/or non uniform distribution of upward flow of biogas at the base of MOL. The main focus of present study is to incorporate the unsaturated hydraulic behavior of PMOBs into the design of PMOBs, providing adequate ease and distribution of upward flow of biogas at the base of MOL. The air permeability functions of the materials used to construct the MOL of experimental PMOBs at the St Nicephore landfill (Quebec, Canada), along with other materials from the technical literature, were studied to evaluate the unsaturated gas flow behavior of the materials and to identify the threshold of unrestricted gas migration. This latter threshold was introduced as a design parameter based on which the recommended design criterion herein, i.e. the length of unrestricted gas migration (LUGM), was defined. LUGM is considered as the length along the GDL MOL interface along which biogas can migrate upwards without restriction. Performing sets of numerical simulations in SEEP/W, the effect of slope of interface and the parameters defining the water retention curve and hydraulic conductivity function of MOL material on value of LUGM (representing the ease of upward flow of biogas at the interface) and distribution of moisture (and therefore biogas) along the GDL MOL interface were assessed. The saturated hydraulic conductivity and the pore size distribution of the MOL material were the most influencing parameters in distribution of moisture along the interface. The latter parameter influences also the value of degree of saturation and therefore, the ease of biogas at the base of MOL. Dry density of MOL material is another parameter that controls the ease of upward flow of biogas. The main limitations of the present study are associated with the number of tested MOL materials and the inability of SEEP/W in considering the evapotranspiration. However, considering reasonable assumptions in simulations and using the data from the literature, it was attempted to reduce the limitations. Based on the results of experiments and numerical simulations, some design steps and considerations for selection of the MOL material and the slope of interface were suggested that incorporate the unsaturated hydraulic behavior into the design necessities for an efficient PMOB so that the maximum possible methane oxidation capacity of MOL material is exploited.

Le sujet de l’adaptation aux changements climatiques est devenu l’un des sujets contemporains les plus importants dans la vigne. Une grande focalisation a été mise sur la compréhension des effets du porte-greffe sur la croissance du scion, l’absorption des nutriments, et la tolérance au stress, dans l’objectif final de développer de nouveaux porte-greffes qui facilitent l’adaptation au changement climatique. L’objectif de cette thèse est d’examiner comment les différences dans la résistance à la sécheresse entre les génotypes peut résulter en de grandes différences dans leur capacité à maintenir leur croissance racinaire en situation de stress. Une meilleure compréhension sur la manière dont la structure, la croissance racinaire et l’absorption d’eau répondent au stress nous permettra de mieux comprendre quels sont les aspects de la physiologie racinaire qui contribuent à la tolérance face à la sécheresse. Des recherches précédentes qui s’étaient focalisées sur l’absorption d’eau racinaire chez la vigne ont suggéré que l’absorption d’eau racinaire pouvait être fortement liée à la vitesse de croissance racinaire instantanée (voir Gambetta et al. 2013). Cette observation implique que des différences entre les génotypes dans la résistance face à la sécheresse pourrait largement résulter de leur capacité à maintenir la croissance racinaire en conditions de stress. Deux porte-greffes de vigne avec des capacités contrastées en matière de résistance à la sécheresse, le Riparia Gloire de Montpellier (RGM) et le 110 Richter (110R) ont été sélectionnés pour étudier dans cette thèse. RGM est considéré comme sensible à la sécheresse, tandis que 110R est fortement résistant à la sécheresse (Carbonneau 1985). La thèse a examiné la relation entre la croissance racinaire et la capacité de résistance à la sécheresse en évaluant la vitesse de croissance racinaire, la conductivité hydraulique à travers deux variétés de porte-greffe en conditions de déficit en eau. Le niveau de l’expression des gènes d’aquaporines (via la qPCR et l’ARNseq) et leur contribution à la conductivité hydraulique racinaire ont été analysés dans les radicelles afin d’obtenir une meilleure compréhension sur les mécanismes impliqués dans la régulation de l’absorption de l’eau racinaire et la conductivité hydraulique au cours du développement et en réponse à un manque d’eau.Le traitement de stress d’eau prolongé a diminué le potentiel hydraulique de la plante. La croissance racinaire individuelle est très hétérogène : bien que le traitement de sécheresse réduise l’élongation racinaire en moyenne, la vitesse de croissance racinaire varie tout de même énormément. Un haut niveau de stress hydrique a réduit significativement la vitesse de croissance racinaire moyenne à la fois pour RGM et 110R. Globalement, la vitesse de croissance racinaire moyenne a montré une tendance réduite au cours du développement de la plante. La température du sol est aussi un facteur qui affecte la croissance racinaire. Pour RGM et 110R, en conditionsIIde bon arrosage et de stress hydrique, la vitesse de croissance quotidienne moyenne a été positivement corrélée avec la température du sol quotidienne moyenne. En conditions de bon arrosage, des vitesses de croissance racinaires plus importantes ont été constamment observées chez 110R par rapport à RGM, ce qui pourrait être une explication possible de sa meilleure résistance à la sécheresse par rapport à 110R. [...] / The subject of adaptation to climate change has become one of the most important contemporary topics in grapevine. Much focus has been placed on the understanding of rootstocks effects on scion growth, nutrient uptake, and tolerance to stress, with the ultimate goal of developing novel rootstocks that facilitate adaptation to a changing climate. The purpose of this thesis is to examine how differences in drought resistance between genotypes could result largely from differences in their ability to maintain root growth under stress. A better understanding of how root structure, growth, and water uptake respond to stress will allow us to better understand what aspects of root physiology contribute to drought tolerance. Previous research focused on root water uptake in grapevine suggested that root water uptake could be tightly coupled to a root’s instantaneous rate of growth (see Gambetta et al. 2013). This observation implies that differences in drought resistance between genotypes could result largely from their ability to maintain root growth under stress. Two grapevine rootstocks with contrasting drought resistance capacity, Riparia Gloire de Montpellier (RGM) and 110 Richter (110R), were selected to study in this thesis. RGM is considered as sensitive to drought, while 110R is highly resistant to drought (Carbonneau 1985). The thesis examined the relationship between root growth and drought resistant capacity by assessing root growth rate, hydraulic conductivity across two rootstock varieties subjected to water deficit. The role of aquaporin gene expression (via qPCR and RNAseq) and their contribution to root hydraulic conductivity were analyzed in fine roots in order to obtain a better understanding on the mechanisms involved in the regulation of root water uptake and hydraulic conductivity across development and in response to water deficit.Prolonged water stress treatment decreased plant water potential. Individual root growth is very heterogeneous, although drought treatment reduces root elongation on average, individual root growth rate still varies enormously. High level of water stress significantly reduced average root growth rate for both RGM and 110R. Globally, average root growth rate showed a decreased trend over plant development. Soil temperature is also a factor that affects root growth. For both RGM and 110R, under both well-watered and water-stressed conditions, average daily root growth rate was positively correlated with average daily soil temperature. Under well-watered conditions, higher root growth rates were constantly observed in 110R compared to RGM, which could be one possible explanation for the higher capacity in drought resistance of 110R.Root hydraulic conductivity (Lpr) was influenced by both water stress treatment and plant developmental stage. Generally, for both RGM and 110R, Lpr was significantly reduced under water stress in early stage. In mid and late stages, no significant differences in Lpr were observedIVbetween well-watered and water-stressed plants. Changes in individual root Lpr in response to pre-dawn leaf water potential (ᴪpredawn) were investigated as well. Lpr showed a fast drop in the beginning of water stress treatment when ᴪpredawn was higher than -0.5 MPa. However, with ᴪpredawn getting more negative, e.g. from -0.4 MPa to -2.0 MPa, the range of Lpr values measured in our study maintained constant. Lpr of well-watered plants decreased as well even though their ᴪpredawn was maintained at a high level (< 0.1 MPa) during the period of the experiment. [...]

Pour beaucoup de cultures, un sol non travaillé est une alternative de plus en plus crédible au travail intensif du sol, en particulier pour des raisons environnementales. Mais l’ananas (ananas comosus) présente un enracinement fragile très sensible à la structure, ce qui motive souvent un travail important du sol avant plantation. L’alternative d’une plantation sans travail du sol ne va donc pas de soi. L’objet de cette thèse est de répondre à la question de la faisabilité d’une culture d’ananas sans travail du sol, en remplaçant ce dernier par une plante de service « décompactante » dont les traits racinaires seraient favorables à la (re)structuration d’un sol compact. Le travail de cette thèse a donc porté sur l’évaluation de plusieurs espèces candidates, puis sur l’étude, au champ, des effets sur le sol de la plus prometteuse (Stylosanthes guianensis ). Enfin, dans le cadre d’un essai au champ comparant un système de culture innovant ananas sans travail du sol, on a étudié l’effet de la plante de service sur le fonctionnement de la culture de l’ananas. Dans un premier essai, c’est le Stylosanthes guianensis qui, comparé à huit autres espèces (Arachis pintoï, Brachiaria decumbens, Cajanus cajan, Crotalaria juncea, Cynodon dactylon, Eleusine coracana, Pueraria phaseoloides, et le maïs), a montré les traits racinaires les plus favorables à la structuration d’un sol compact. Les valeurs supérieures du diamètre racinaire moyen et de la densité de longueur racinaire (DRL) caractérisent les principaux traits impliqués. Dans un deuxième essai, les mesures de conductivité hydraulique, d’indice des vides du sol et d’analyse d’images de blocs de sol imprégné sur la répartition surfacique des différents types de porosité ont montré que la culture du Stylosanthes guianensis avait augmenté l’indice des vides du sol et provoqué l’apparition d’une porosité fissurale de grande taille, contribuant ainsi à l’amélioration de la structure du sol. Enfin, un troisième essai mettant en comparaison (i) un système de culture innovant où la culture d’ananas est implantée sans travail du sol après une culture de S. guianensis restructurante et (ii) un système conventionnel comportant un travail profond du sol (et pas de plante de service) a montré que le rendement en fruit est similaire dans les deux systèmes. Cet essai a permis de vérifier que l’enracinement de l’ananas en condition de sol non travaillé bénéficiait du précédent S. guianensis. / For many crops, direct drilling is a well-tried alternative facing the damaging effects of intensive tillage, mainly for environmental causes. But, pineapple (ananas comosus), presents a fragile rooting system which is very sensitive to soil structure. This leads frequently to intensive soil tillage before planting. Direct drilling is not so evident. The aim of this thesis is to give an answer to the feasibility of a no till system for pineapple cultivation, by using a plant with favorable roots traits for compacted soil (re)structuration. This work consisted in evaluating several candidate species, followed by the study, on the field, of the effects the most promising on soil (Stylosanthes guianensis). Finally, through a field experiment, comparing an innovating no till pineapple cultivation system we studied the use effects of Stylosanthes guianensis on the pineapple crop functioning. In a first experiment, Stylosanthes guianensis compared with eight other species (Arachis pintoï, Brachiaria decumbens, Cajanus cajan, Crotalaria juncea, Cynodon dactylon, Eleusine coracana, Pueraria phaseoloides and corn) showed better roots traits for structuring a compacted soil. Measures of average root diameter and root length density are the main implicated roots traits. In a second experiment, the measures of hydraulic conductivity, of the soil void ratio and the analysis of blocks of resin-impregnated soil on the surface distribution of the different type of porosity, all of this showed that Stylosanthes guianensis had increased the soil void ratio and had caused the creation of large-sized cracked porosity, thus contributing to the improvement of the soil structure. Finally, a third experiment involving a comparison between (i) an innovating cultivation system where pineapple is growing in a no till soil after a structuring crop of S. guianensis and (ii) a conventional system with deep tillage (without structuring crop), showed similar fruit yield. This experiment showed evidence that the rooting of pineapple in no till soil benefited from the previous Stylosanthes.