Ce travail de thèse étudie les interactions entre les sociétés anciennes et un milieu fluvial localisé dans une microrégion de la vallée du Haut-Rhône français (Isle Crémieu et Bas Bugey). On a cherché à comprendre les rythmes et les processus d'évolution de cet anthroposystème fluvial sur le temps long, c'est-à-dire comment s'emboîtent et s'ajustent les systèmes social et fluvial. Il nous a fallu reconstituer les évolutions de l'hydrosystème, et celles des modes d'exploitation du milieu par les sociétés humaines depuis le Néolithique. Pour atteindre ces objectifs, nous avons mis en ouvre une approche pluridisciplinaire qui intègre les sciences humaines (archéologie, histoire, géographie) et les sciences paléoenvironnementales (géoarchéologie, archéobotanique et archéozoologie). Les résultats obtenus nous ont permis de discuter des imbrications des causalités climatiques et humaines sur l'évolution du milieu fluvial. Ils nous ont également permis d'estimer l'influence des changements de l'hydrosystème sur les modes d'occupation du sol (peuplements, systèmes agraires...). Il a en conséquence été question de la gestion du risque fluvial par les sociétés pré-protohistoriques et historiques.

Le présent travail étudie le comportement couplé hydromécanique de la couche intermédiaire des plates-formes ferroviaires anciennes. L'objectif principal est de vérifier le fonctionnement des plates-formes sans drainage et d'optimiser les travaux de modernisation de voies anciennes en déblai. Premièrement, les essais d'identification ont été réalisés sur les matériaux prélevés sur le site de Sénissiat. Les résultats ont montré que le sol de la couche intermédiaire de ce site présente une granulométrie bien étalée de 0 à 63 mm et une densité très élevée (d = 2,39 Mg/m3). Deuxièmement, une nouvelle colonne d'infiltration et un moule de compression de 300 mm de diamètre ont été développés permettant d'étudier le comportement hydraulique de la couche intermédiaire. Une faible perméabilité (ks  2,2.10-7 m/s) de cette couche a été estimée à partir des résultats expérimentaux. Troisièmement, une étude expérimentale sur le comportement mécanique de la couche intermédiaire a été réalisée. Cette étude a mis en évidence l'influence marquée de la teneur en eau sur le comportement mécanique de la couche intermédiaire. Un modèle de fatigue avec prise en compte de l'influence du nombre de cycles, du niveau de contrainte appliqué et de l'état hydrique a été élaboré en se basant sur les résultats expérimentaux. Finalement, les mesures de succion, de température et de paramètres météorologiques ont été réalisées sur les plates-formes en déblai sans drainage du site de Moulin Blanc pour compléter l'étude du comportement des plates-formes sans drainage. Une analyse globale des résultats obtenus au laboratoire avec les mesures in-situ a montré que la décision de ne pas mettre en place un dispositif de drainage devra être assortie de justificatifs permettant de s'assurer de la limitation de la teneur en eau de la couche intermédiaire, en se basant sur une étude approfondie sur le cycle d'eau pour chaque site concerné

Alors que les techniques culturales sans labour sont de plus en plus utilisées par les agriculteurs, leurs effets sur les propriétés physiques du sol restent encore mal documentés en particulier lorsqu'elles sont associées à des apports d'effluents d'élevage. L'objectif de ce travail était d'évaluer l'effet du non labour associé à l'apport d'effluent d'élevage sur la structure et la perméabilité du sol en étudiant plus particulièrement le rôle de l'activité lombricienne. Ce travail repose sur un dispositif expérimental mis en place à Kerguéhennec (Bretagne, France) depuis 8 années sur lequel sont comparées six pratiques culturales croisant trois techniques de travail du sol (le labour conventionnel, le travail superficiel, le semis direct) et deux types de fertilisation (minérale et fumier de volaille). Dans une première partie de ce travail nous nous sommes intéressés aux méthodes pour quantifier les biostructures lombriciennes (galeries et déjections) et à l'impact des pratiques culturales sur leur abondance. Dans une deuxième partie nous avons mesuré l'effet conjoint des pratiques culturales et des biostructures lombriciennes sur la stabilité structurale des agrégats, la macroporosité et la perméabilité du sol au cours d'une année culturale. Ce travail démontre la difficulté de quantifier les biostructures lombriciennes, en particulier les déjections. Nous avons proposé différents indicateurs qui, lorsqu'ils sont combinés, permettent une bonne estimation de l'abondance des déjections. Nos résultats confirment que l'abondance des biostructures est augmentée en semis direct et sous apport de fumier de volaille ; nous montrons par ailleurs que ces biostructures évoluent au cours de l'année culturale sous l'effet du climat, du travail du sol et probablement de l'activité physiologique des lombriciens. Le travail du sol modifie considérablement les propriétés physiques du sol, alors que l'apport d'effluent d'élevage n'a pas d'effet. Le non labour (semis direct et travail superficiel) augmente la stabilité structurale des agrégats du sol : cette augmentation n'est pas expliquée par l'activité lombricienne. Le semis direct présente les plus faibles valeurs de macroporosité et de perméabilité du sol, alors que l'activité lombricienne y est la plus importante. Les propriétés physiques du sol évoluent au cours de l'année culturale au même titre que les biostructures. La stabilité structurale évolue sous l'effet du climat, de la même façon pour toutes les modalités étudiées. La perméabilité des sols travaillés évolue sous l'effet du climat, du travail du sol et de l'activité lombricienne. Ces différents facteurs agissent sur une classe de pores du sol, les macropores inter-agrégats de forme complexe. La perméabilité du sol sous semis direct évolue sous l'effet du climat et de l'abondance des déjections lombriciennes, sans modification significative de la taille et forme de la macroporosité du sol. Ainsi dans les conditions expérimentales de cette étude, le travail superficiel est la modalité qui présente les meilleures propriétés physiques du sol ; l'apport d'effluent d'élevage n'agit pas sur celles-ci. Ce travail met aussi en évidence le rôle important des déjections lombriciennes sur les variations à court terme de la perméabilité du sol.

Pour améliorer les sols possédant des caractéristiques mécaniques faibles, il est possible d'utiliser un traitement à la chaux et/ou au liant hydraulique. Dans certains cas, ce type de traitement est inefficace en raison de la présence dans le sol de perturbateurs. Cependant, sauf dans le cas des composés soufrés, il existe très peu de données sur la perturbation due à d'autres composés chimique, comme par exemple les fertilisants utilisés en agriculture. Dans ce contexte, une étude a été entreprise pour identifier clairement l'influence de composés chimiques réellement perturbateurs de la prise (performance à court terme), à la fois géotechniquement et physico-chimiquement. Des éléments chimiques ont été ajoutés aux sols étudiés, à différentes concentrations, puis les variations de paramètres géotechniques et physico-chimiques ont été mesurées pour les sols perturbés ou non. Nous avons ainsi étudié les effets de quatre composés chimiques : le sulfate, le chlorure, le phosphate, et le nitrate, sur deux sols différents, un limon et un sable, traités par deux liants hydrauliques différents. Le gonflement volumique, la résistance à la compression simple, et à la traction indirecte ont été mesurés pour évaluer les effets de chacun des composés considérés sur les propriétés mécaniques des sols traités. Ces mesures seront complétées par des observations microtexturales (MEB), minéralogiques (DRX) et chimiques. Cette étude permet de mettre en évidence les difficultés de déterminer si un élément est perturbateurs ou non du traitement des sols, sans considérer un système intégrant la nature du sol, la nature des liants, l'élément chimique et sa concentration, et enfin les conditions d'essai.

Le bassin versant de la Mé, situé au Nord-Est d'Abidjan, comporte une couverture végétale abondante du fait de l'importance des précipitations, en baisse régulière du reste et de l'existence d'une très épaisse frange d'altération du substratum. Ce substratum est constitué, pour l'essentiel, des formations schisteuses, quartzitiques ou arkosiques du Birrimien et intrudé de granitoïdes. La partie aval du bassin est occupée par les formations sédimentaires côtières. Métasédiments et Granitoïdes ont un chimisme bien distinct. Les données de terrains et images de satellites mettent en évidence plusieurs directions de fracturation qui jouent un rôle hydraulique majeur en créant des conditions d'infiltration et d'emmagasinement des eaux. Ces eaux souterraines correspondent soit à des nappes superficielles d'altérites soit à des nappes profondes localisées dans les fractures et fissures du substratum. Elles peuvent communiquer entre elles du fait des différences de charge hydraulique. La localisation des points d'eau se fait par géomorphologie et photographies aériennes. L'étude des propriétés physico-chimiques des eaux permet de mettre en évidence d'une part l'influence des conditions d'alimentation des nappes sur la composition de leurs eaux et d'autre part l'étroite relation entre cette composition et celle des roches dans lesquelles elles circulent. Les teneurs isotopiques traduisent des difficultés de recharge des nappes et posent ainsi le problème de l'alimentation des populations locales.

Ce travail porte sur l'assimilation variationnelle de données lagrangiennes en hydraulique fluviale, pour l'identification de paramètres dans un modèle numérique de rivière basé sur les équations de Saint-Venant, mise oeuvre dans le logiciel Dassflow. Nous proposons de prendre en compte des observations de nature Lagrangienne, comme des trajectoires de particules transportées à la surface de l'écoulement, en plus des observations classiquement disponibles, parfois insuffisantes. L'intérêt de cette approche pour améliorer l'identification de certains paramètres est mis en évidence à travers une série d'expériences numériques utilisant soit des données synthétiques, soit des données réelles issues d'un écoulement en canal, où des trajectoires sont extraites d'une séquence vidéo.

Les considérations environnementales occupent une place croissante dans l'opinion publique ainsi que dans les politiques nationales et internationales. Le cas de la rivière en est un exemple particulièrement frappant : au centre d'enjeux multiples et pour certains hautement stratégiques (énergie, irrigation), elle est le théâtre d'un conflit d'usages donnant lieu à l'établissement de compromis particulièrement fins pour la gestion de la ressource. Dans les approches les plus courantes, la description de l'état et du fonctionnement d'un hydrosystème tel que celui de la rivière est effectuée par la mesure de variables physiques ou la mise en relation des variables d'intérêt avec les paramètres physiques quantifiables caractérisant le milieu (modèles hydrauliques, modèles hydrobiologiques). L'objectif de ce travail est donc de proposer une réponse à la question de la mesure de la géométrie de la rivière par télédétection. On s'attache tout d'abord à décrire le contexte particulier de la rivière mentionné plus haut puis à effectuer un état de l'art faisant ressortir une lacune pour la restitution du relief immergé par stéréo à travers l'eau avec des moyens légers. On propose ensuite une méthode complète d'acquisition d'images et de traitements permettant d'estimer le relief immergé de rivière. Le travail effectué repose sur la mise en oeuvre de moyens technologiques légers permettant une grande flexibilité pour l'acquisition des données. On se base sur les méthodes de stéréorestitution du relief, pour lesquelles on propose une adaptation au contexte spécifique de la photogrammétrie à travers l'eau. Enfin, on met en place des méthodes de correction des mesures brutes intégrant des contraintes a priori (cohérence hydraulique ; cohérence spatiale) pour la correction de l'effet de réfraction. L'application de la méthode développée en conditions opérationnelles sur une rivière peu profonde à fond de galets montre que la mesure du relief immergé par stéréophotogrammétrie est possible, et permet une représentation de la topographie du lit d'une qualité compatible avec les modèles hydrobiologiques (modèles habitat-poisson). On a ainsi développé, testé, validé et determiné les conditions d'application d'une méthode de mesure de la géométrie de la rivière par télédétection originale et complémentaire des technologies existantes.

Ce rapport de thèse a pour but de résumer le travail de recherche sur la commande non linéaire de canaux à surface libre, basé sur un modèle de dimension finie, obtenu par une méthode de collocation orthogonale. Il est divisé en trois grandes parties. Une première partie présente les systèmes de distribution d'eau en général, ainsi que quelques notions d'automatisation et un état de l'art sur le sujet. La deuxième partie présente le modélisation de biefs de canaux ouverts par les équations de Saint-Venant, ainsi que trois méthodes d'intégration numérique de ces équations. Les méthodes présentées sont deux méthodes de différences finies, une explicite et une autre implicite dite de Preissmann, et une troisième est la méthode de collation orthogonale, utilisée par la suite pour la commande. La troisième partie est dédiée au développement de lois de commande non linéaires pour le modèle de canal à surface libre obtenu par la méthode de collation orthogonale. Trois méthodes sont utilisées ici pour la commande : linéarisation entrée-sortie, linéarisation entrée-sortie dynamique et backstepping. De plus afin de s'affranchir de la nécessité de mesurer tous les états, un observateur de débit et infiltration a été développé. Enfin, quelques avavcées sur la commande de briefs interconnectés sont présentés.

Ce travail porte sur l'étude de l'interaction entre la tectonique et la morphologie d'une rivière. Nous nous sommes intéressés à la réponse d'une rivière à un décalage horizontal de son chenal afin d'essayer d'apporter des contraintes aux tectoniciens qui utilisent les décalages des terrasses de rivières pour dater et estimer d'anciens rejets de failles. L'approche de ce problème est faite au moyen d'un modèle réduit de rivière d'échelle métrique (micro-rivière). Nous montrons essentiellement (1) que les micro-rivières sont un bon moyen pour étudier la dynamique des rivières, (2) que la rivière, dans son évolution à chenal droit, montre un découplage entre l'évolution en temps de sa morphologie et de son transport de sédiments et (3) que la réponse du chenal au décalage se caractérise par la propagation d'un front d'érosion sur le bord exposé à l'écoulement de type onde cinématique, permettant ainsi au chenal de retrouver une morphologie d'équilibre.

Pour étudier le rôle de la mitochondrie dans la tolérance à la sécheresse, la réponse à la contrainte hydrique a été comparée entre une lignée sauvage (WT) et un mutant CMSII (Cytoplasmic Male Sterile) de Nicotiana sylvestris. Chez le mutant CMSII, le complexe I mitochondrial est absent et la respiration est assurée par les NAD(P)H déshydrogénases alternes et elle est maintenue à un niveau supérieur de l'ordre de 20 à 30% à celui du WT. La différence observée entre les plantes WT et CMSII met en jeu non seulement le fonctionnement mitochondrial, mais également le fonctionnement des chloroplastes. En effet, l'activité photosynthétique du mutant est plus faible que celui du WT et elle est corrélée avec une plus faible conductance stomatique (gs) et mésophyllienne (gm).Après l'arrêt de l'arrosage, on observe que le contenu relatif en eau (RWC) diminue plus lentement chez les feuilles du CMSII. Ceci n'était pas le résultat d'une plus petite surface de transpiration ou d'une masse racinaire d'absorption plus élevé puisque le rapport partie aérienne/racine et la surface foliaire totale ont été similaires au début de l'expérience chez les deux génotypes. De plus la mutation n'a pas induit des changements au niveau des paramètres hydriques (P0, PTLP, RWCTLP) ni au niveau de la densité stomatique. La tolérance des plantes CMSII a été le plus probablement la conséquence de sa plus faible transpiration en conditions bien hydratées et aux premiers jours de déshydratation et non pas d'une meilleure efficacité d'absorption de l'eau puisque le contenu en eau du sol reste plus élevé chez CMSII après l'arrêt de l'arrosage. La plus faible conductance stomatique chez le CMSII bien hydraté a été expliquée par sa plus faible conductance hydraulique. De plus, contrairement au WT, le niveau des acides aminés totaux diminue au cours de la déshydratation lorsque le contenu en protéines solubles augmente chez les feuilles du CMSII, suggérant une accélération de la remobilisation des acides aminés. D'autre part, il a été aussi montré que le mutant CMSII est capable de s'acclimater mieux à la sécheresse que le WT lorsqu'ils ont été maintenus à un RWC de 80 % sur plusieurs jours. Sous ces conditions, la photosynthèse reste plus élevée chez le mutant que chez le WT. Cette meilleure acclimatation corrèle avec une plus forte photorespiration du CMSII sous conditions bien hydratées et sous conditions d'acclimatation. La photorespiration chez CMSII et le WT a été estimée par le transport électronique dévolu à l'oxygénation de RuBP et en plus par l'accumulation des métabolites impliqués dans la photorespiration. D'une part, l'acclimatation à la sécheresse diminue gm plus fortement chez le WT que chez le CMSII. D'autre part, le WT accumule la glycine ce qui laisse supposer que le glycine décarboxylase mitochondrial est plus affectée chez le WT que chez le CMS et inhibe ainsi la photorespiration. En effet, cette plus faible photorespiration chez le WT affecte les réactions primaires de la photosynthèse par une accumulation d'un gradient de protons estimé par le quenching non-photochimique (NPQ) de la fluorescence chlorophyllienne ce qui induit une diminution du transport électronique des réactions primaires de la photosynthèse.