L’exploitation minière de l’uranium et les processus de traitement du minerai sont à l’origine d’un marquage potentiel de l’environnement par les descendants des chaînes de désintégration U-Th et des éléments traces métalliques (ETM) associés. Ces contaminants s’accumulent ensuite préférentiellement dans des zones de sédimentation continentales (étangs ou lacs) ou des zones humides (tourbières, berges de rivière) situées à l’aval hydraulique des mines. Les zones humides en particulier sont des milieux sensibles aux changements globaux et à la pression anthropique, situés en général en tête de bassin versant. Cela pose donc un risque en cas relargage des contaminants depuis ces milieux. L’objectif de cette étude est de mettre en place une méthodologie aisément reproductible, y compris aux sites miniers orphelins, et permettant l’identification et la caractérisation des contaminations et la compréhension des mécanismes d’accumulation et des risques de relargage. Cette étude a été réalisée dans l’environnement de l’ancienne mine de Bertholène (Aveyron, 12, France). Les zones d’accumulations préférentielles ont été identifiées par spectrométrie gamma in situ mobile et fixe. Des échantillons de sols, sédiments, végétaux, eaux et tourbes ont été prélevés autour du site, afin (a) de caractériser l’activité des différents descendants des chaînes de l’U et du Th et les contaminations en ETM associées à différentes échelles d’observation, (b) de comprendre les mécanismes d’accumulation et de relargage potentiel et (c) de tracer les sources des contaminants. Les résultats obtenus montrent que l’essentiel de la contamination est localisée dans une zone inondable de l’environnement proximal aval de la mine. Les activités en uranium élevées (U-238 > 20000 Bq.kg-1) et le fort enrichissement des radionucléides du début de chaîne par rapport à la fin de chaîne de l’U-238 traduisent un apport préférentiel d’U-238 et de Th-230, par rapport au Ra-226, lors d’inondations. Les contaminations en ETM associées sont relativement faibles, excepté en Mn, en Ba et en S. Les accumulations en radionucléides et en ETM sont expliquées à la fois par les caractéristiques géochimiques du minerai d’uranium et par les processus de traitement du minerai et des eaux d’exhaure. Les lessivages chimiques réalisés révèlent que les fractions acido-solubles et oxydes amorphes des sols constituent des pièges prépondérants des contaminants et que des variations du pH ou du potentiel d’oxydoréduction pourraient générer des relargages important d’uranium et de radium dans l’environnement. Finalement les déséquilibres radiologiques et les isotopes du plomb sont des traceurs fiables de la contamination associée à l’exploitation d’une mine d’uranium.

Cette thèse s’inscrit dans le cadre du développement d’un combustible nucléaire faiblement enrichi pour les réacteurs de recherche, constitué de particules d’uranium-molybdène mélangées à une matrice d’aluminium. Dans certaines conditions sous irradiations, les particules d’U(Mo) interagissent avec la matrice d’aluminium, provoquant un gonflement rédhibitoire de la plaque combustible. Pour inhiber ce phénomène, une solution consiste à déposer, à la surface des particules d’U(Mo), une fine couche de silicium, pour créer un effet barrière. Cette thèse a concerné l’étude du procédé de dépôt chimique à partir d’une phase vapeur (CVD) en lit fluidisé à partir de silane pour déposer le silicium sur la poudre d’U(Mo), qui a une densité exceptionnelle de 17,5. Pour atteindre cet objectif, deux axes d’études ont été traités au cours de la thèse : l’étude et l’optimisation de la mise en fluidisation d’une poudre aussi dense, puis celles du procédé de dépôt de silicium. Pour le premier axe, une campagne d’essais a été réalisée sur poudre simulante de tungstène dans différentes colonnes de fluidisation en verre et en acier avec des diamètres internes compris entre 2 et 5 cm, à température ambiante et à haute température (650°C), proche de celle des dépôts. Cette campagne a permis d’identifier des phénomènes d’effets de bord au sein du lit fluidisé, pouvant conduire à des dépôts hétérogènes ou à des prises en masse. Des dimensions de colonnes de fluidisation et des conditions opératoires permettant une fluidisation satisfaisante de la poudre ont pu être identifiées, ouvrant la voie à l’étude du dépôt de silicium. Plusieurs campagnes d’essais de dépôt sur poudre simulante, puis sur poudre U(Mo), ont ensuite été menées dans le cadre du second axe d’étude. L’influence de la température du lit, de la fraction molaire d’entrée en silane dilué dans l’argon, et du débit total de fluidisation, a été étudiée pour différents diamètres de réacteur et pour diverses masses de poudre. Des analyses de caractérisation morphologique et structurale (MEB, DRX...) ont révélé un dépôt de silicium uniforme sur toute la poudre et autour de chaque grain, majoritairement cristallisé et dont l’épaisseur atteint les objectifs visés. Des recommandations précises ont ainsi pu être émises pour optimiser les caractéristiques du dépôt de silicium sur la poudre combustible U(Mo) par le procédé de CVD en lit fluidisé.

Multi-services cover crops (MSCC) grown during fallow period between two cash crops provide various ecosystem services. Among species used as MSCC, crucifers can efficiently prevent nitrate and sulphate leaching by catching residual soil mineral nitrogen (N) and sulphur (S) afterthe preceding cash crop (N and S catch crop services). Crucifers also have a unique capacity to suppress pathogens due to the biocidal hydrolysis products of endogenous secondary metabolites called glucosinolates (GSL). The aim of our study was to assess the provision of various ecosystem services linked to N, S cycles and biocontrol potential for a wide range of bispecific crucifer-legume mixtures in comparison to sole cover crops of legume and crucifer. We carried out experiments in 2 contrasted sites (Toulouse and Orléans regions, France) during 2 years in order to assess these services and the compatibility of various bi-specific crucifer-legume mixtures. We tested a great diversity of species, such as i) crucifers : rape, white mustard, Indian mustard, Ethiopian mustard, turnip, turnip rape, radish and rocket, and ii) legumes: Egyptian clover, crimson clover, common vetch, purple vetch, hairy vetch, pea, soya bean, faba bean, and white lupin. Our study demonstrated that crucifer-legume mixtures can provide and mutualize various ecosystem services by reaching from 2 thirds (GSL production, S and N green manure) to the same level ofservice (N and S catch crop) than the best sole family of species. GSL profile and concentration did not change in mixtures meaning that crucifer-pests interactions were identical. Through a literature review we also illustrated that biocontrol services of crucifers could be largely maintained in crucifer-legume mixtures for a wide range of pathogens and weeds while reducing potential disservices on beneficials and increasing N related service

Cette thèse s'est intéressée à l'intégration des Systèmes d'Information Géographique, dans les domaines de la formation en géosciences appliquées et sciences de l'environnement. L'étude de cette intégration et des difficultés qui l'accompagnent, s'est articulée autour de trois dimensions : 1. une dimension cognitive, pour explorer les approches et les méthodes qui permettent d'étudier la façon de raisonner d'utilisateurs expérimentés ou novices, face à la résolution de problèmes spatiaux avec les SIG ; 2. une dimension didactique pour, à partir des différences entre les raisonnements des experts et des novices, identifier et intégrer les démarches expertes utilisables dans les stratégies de résolution des apprenants ; 3. une dimension pédagogique, pour concevoir, en s'appuyant sur les acquis cognitifs et didactiques, des dispositifs de formation innovateurs, en adéquation avec les demandes du monde professionnel. Afin de limiter notre champ d'étude, il a été nécessaire d'effectuer une analyse des pratiques de cartographie et SIG dans les domaines des Géosciences et de l'Ingénierie de l'Environnement et effecteur des choix pertinentes dans une perspective pédagogique, professionnelle et sociétale. Nous nous sommes intéressés à une activité de cartographie particulière : la cartographie d'aptitude réalisée avec des méthodes d'analyses spatiales multicritères pour la localisation de site(s) apte(s) à répondre à une problématique environnementale. En effet, cette méthode implique, d'un point de vue pédagogique, une approche progressive et complète à l'usage des SIG. Elle a un caractère professionnalisant, car elle est d'usage dans les projets environnementaux et, enfin, elle appuie le débat sur les choix territoriaux qui impliquent des prises de décisions. C'est lors de la réalisation de cette activité de cartographie d'aptitude que différents types d'utilisateurs ont été observés : des experts et des étudiants issus de notre entourage académique et professionnel. Nous avons élaboré un protocole expérimental exploratoire qui a permis de recueillir des données écrites et orales. Les analyses des données issues de la phase expérimentale ont été guidées par les cadres qui relèvent des sciences cognitives : sur le plan théorique, pour la définition des mécanismes visuo-cognitifs impliqués dans les raisonnements, et sur le plan méthodologique pour l'approche qualitative et quantitative d'analyse de données verbales. En termes de résultats, des composants des processus de raisonnement qui interviennent dans la réalisation et perception de la carte d'aptitude, ont été identifiés. De plus, les différences d'occurrences d'actions, d'opérations et de concepts mobilisés par les experts et les novices dans le même contexte, ont pu être mesurées. La comparaison des différentes stratégies adoptées par les expertes et par les étudiants a permis ensuite de ré-penser les dispositifs de formation, avec des aides didactiques qui ciblent les lacunes des étudiants. Le vrai défi de cette thèse a été l'apport pluridisciplinaire à la cartographie et aux SIG dans les Sciences de l'Information Géographique. En apportant des connaissances de la psychologie cognitive, de la didactique des sciences et des sciences de l'éducation, cette thèse a contribué à une meilleure compréhension de certains processus de représentations et d'appropriation des SIG, lors de la production cartographique et de son interprétation. Cette compréhension peut contribuer à améliorer les représentations ou à en proposer de nouvelles, favorisant ainsi la construction de la connaissance spatiale.

L'Analyse de Cycle de Vie a été appliquée pour évaluer les impacts environnementaux d'un quartier, sur une durée permettant d'intégrer des phases de construction et de fin de vie des bâtiments. Afin d'éviter le déplacement de pollution, cette méthode prend en compte les impacts générés par le quartier dans d'autres territoire, par exemple pour la fabrication de matériaux de construction ou la production d'électricité. L'échelle du quartier offre des degrés de liberté supplémentaires en termes d'éco-conception par rapport à celle du bâtiment, en intégrant les interactions entre constituants du système urbain étudié ainsi que la mutualisation éventuelle d'infrastructures (réseau de chaleur, production locale d'électricité, parkings...). L'évaluation environnementale du système complexe formé par un quartier nécessite de comprendre son fonctionnement. Les travaux présentés dans cette thèse visent à contribuer au développement de connaissances dans cet objectif, au moyen de la simulation numérique. Un quartier est considéré comme un système faisant intervenir de nombreux composants interagissant à des échelles variables, impliquant une modélisation multi-échelles. Parmi ces interactions, au sein du quartier mais aussi avec le territoire dans lequel il s'intègre, la forte variabilité temporelle des caractéristiques de la production et de l'usage de l'électricité met en avant l'importance d'une analyse détaillée : des variations horaires des impacts sont alors considérées au lieu d'une moyenne annuelle utilisée classiquement. La simplification de la structure des bases de données facilite la collecte des données servant à l'évaluation des impacts. Les conséquences de ces hypothèses simplificatrices sur les résultats d'ACV ont alors été évaluées. Enfin ces développements ont été mis en œuvre en s'appuyant sur des outils préexistants, appliqués à une étude de cas.

Dans cette thèse, nous nous interessons à la phase de montée en cadence dans le contexte de l'industrie de faible volume. Nos travaux se fondent sur des études de cas réalisées à Siemens ET HS, une entreprise produisant des disjoncteurs haute tension. Nous nous sommes tout d'abord interessé aux problèmes rencontrés lors de la phase de montée en cadence car leur gestion est une activité majeure pendant cette phase. Nous avons établi des problèmes types. En parallèle, nous avons réalisé un état de l'art complet sur la question de la montée en cadence afin d'établir une cartographie de la littérature existante. Enfin, nous nous sommes concentrés sur les problèmes d'échange d'information et de coopération en examinant les interfaces, c'est-à-dire les liens et interactions existantes aux frontières entre différentes fonctions industrielles. Nous proposons un nouveau modèle d'interface ainsi qu'un outil d'audit que nous avons utilisé sur trois études de cas, ce qui nous permet de tirer des conclusions tant d'un point de vue pratique pour nos partenaires industriels que d'un point de vue académique

Ce travail de recherche porte sur l'application d'un procédé électrochimique d'oxydation avancée, le procédé électro-Fenton, au traitement des eaux usées contenant des polluants organiques persistants tels que les herbicides. En fait, le radical hydroxyle qui est un oxydant fort est généré in situ de manière électrocatalytique. Ce radical est capable d'oxyder n'importe quel molécule organique jusqu'à la minéralisation (transformation en CO2 et H2O).La dégradation/minéralisation de trois herbicides (atrazine, mesotrione et sulcotrione) a fait l'objet de ce travail. L'atrazine est un herbicide qui a été très largement utilisé dans le passé et interdit récemment en France à raison de son impact négatif sur l'environnement. L'atrazine constitue un polluant chroniques des eaux de surfaces et souterrains des deux dernières décennies. L'atrazine et ses métabolites seront présents dans les eaux encore pendant plusieurs années. L'atrazine est bien connu comme herbicide problématique quant à leur traitement. L'atrazine est une des molécules rare qui résiste à la minéralisation par les procédés d'oxydation avancée. Mesotrione et sulcotrione se sont des molécules conçus pour remplacer l'atrazine en tant que herbicides. Après avoir optimisé les paramètres opératoires du procédé électro-Fenton (nature et concentration du catalyseur, l'utilisation d'une anode Pt et une anode BDD en diamant dopé au bore, etc.) afin d'augmenter son efficacité, nous l'avons appliqué au traitement des solutions aqueux des polluants organiques. En premier lieu, nous avons identifié et effectué le suivi quantitatif des intermédiaires réactionnels aromatiques et aliphatiques formés lors du traitement. La libération des ions minéraux a été mise en évidence par chromatographie et leur évolution au cours de l'électrolyse a été suivie. L'efficacité de minéralisation des solutions traitées a été déterminée par l'analyse du carbone organique total. Dans le cas de l'atrazine, un taux de minéralisation de 96 % a été obtenu. Un taux si élevé n'est jamais rapporté par un procédé d'oxydation avancée. L'étude cinétique de la dégradation des herbicides étudiés a permis de déterminer les constantes de réaction apparentes de dégradation par les radicaux hydroxyles. Les constantes de vitesse absolue (kabs) de réaction des radicaux hydroxyles sur les herbicides étudiés ont été mesurées par la mise en oeuvre de la méthode de cinétique de compétition. Les valeurs de ( (1,53 x 108 M-1 s-1 ) ,(1.01 x 109 M-1 s-1 ) et ( 8.20 x 108 M-1 s-1)ont été trouvées respectivement pour l'atrazine, la sulcotrione et la Mesotrione

L'augmentation importante de la population mondiale, et par conséquent de ses besoins, exerce une pression de plus en plus importante sur les surfaces forestières. L'outil le mieux adapté au suivi des forêts, à l'échelle du globe, est la télédétection satellitaire. C'est dans ce contexte que se situe ce travail de thèse, qui vise à améliorer l'estimation des paramètres biophysiques des forêts à partir de données de télédétection. L'originalité de ce travail a été d'étudier cette estimation des paramètres biophysiques en menant plusieurs études de sensibilité avec une démarche expérimentale et sur des données simulées. Tout d'abord, l'étude a porté sur des séries temporelles de mesures de diffusiométrie radar obtenues sur deux sites : l'un constitué d'un cèdre en zone tempérée et l'autre d'une parcelle de forêt tropicale. Cette étude de sensibilité a été poursuivie en imageant, avec une résolution élevée, plusieurs parcelles aux configurations différentes à l'intérieur d'une forêt de pin. Enfin, des données optiques et radars simulées ont été combinées afin d'évaluer l'apport de la fusion de telles données dans l'inversion des paramètres biophysiques. Les résultats expérimentaux ont montré des comportements différents de la réponse radar dans le temps suivant la saison, avec notamment l'apparition de cycles journaliers lors des périodes sans pluie, autant en zone tropicale que tempérée. De plus, il a été constaté que, alors que les paramètres biophysiques liés à l'humidité du bois et du sol entraînaient des variations du signal radar de l'ordre de 1 ou 2 dB, les paramètres liés à la géométrie des arbres et à la pente du sol donnaient des variations allant jusqu'à 5 à 7 dB. Finalement, le simulateur optiqueradar a montré l'utilisation qui pourrait être faite de telles données dans le cadre de l'inversion de paramètres biophysiques.

Les systèmes pair-à-pair (P2P) sont utilisés par des millions d'usagers tous les jours. Dans beaucoup de cas, un usager souhaite communiquer, échanger du contenu ou des services à travers différents systèmes P2P. Cela requiert de la coopération entre les différents systèmes P2P, ce qui est très souvent difficile ou même impossible à obtenir, à cause des raisons suivantes; in primis, l'absence d'une infrastructure de routage entre les réseaux, ce qui rend la communication étanche et, in secundis, l'incompatibilité des protocoles et des opérations des susdits systèmes. L'objectif principal de cette thèse est celui de permettre la coopération entre systèmes P2P. La thèse introduit un cadre de coopération rétro-compatible entre systèmes P2P hétérogènes constitué de deux parties. La première est un cadre de routage intra-réseaux permettant à des réseaux hétérogènes de communiquer. La deuxième est une application coopérative, conçue à l'aide et au travers du cadre de routage, dont l'objectif est celui de résoudre les incompatibilités protocolaires des systèmes P2P sous-jacents. A cause des différences intrinsèques des domaines d'applications - dans la description du cadre de coopération - la thèse se focalise essentiellement sur les principes fondateurs de la construction du cadre de coopération. Comme étude de cas de notre cadre de coopération, on présente une solution complète permettant une coopération entre des réseaux P2P spécialisés dans l'échange des fichiers pouvant s'appliquer aux réseaux P2P actuels. La solution proposée serait composée par une application de coopération, devant fonctionner à l'aide d'un protocole d'échange de fichiers inter-réseaux (IFP), et qui devrait être à la base du cadre de routage inter-protocolaire. A travers des expérimentations en taille réelle, on montre l'efficacité du cadre de routage inter-réseaux ainsi que l'efficacité de la solution proposée, pour permettre la coopération entre réseaux d'échange des fichiers P2P. Pendant l'étude des protocoles de routages inter-réseaux, on a observé que l'interconnexion des systèmes P2P pourrait donner une réponse à des problématiques communes aux systèmes P2P, comme le passage à l'échelle, la localisation, la tolérance aux pannes, et l'auto-organisation. Notre conviction est qu'un système possédant toutes ces caractéristiques pourrait être à la base de la conception de plusieurs systèmes ''cyber-physiques'' (CPS). En fait, dans la deuxième partie de la thèse, on présente une étude de cas d'usage de notre architecture d'interconnexion des réseaux P2P appliquée à un cas typique de CPS, notamment les réseaux d'électricité intelligents. Dans cette étude de cas, une collection des ''tables de hachage distribuées'' et organisées de façon hiérarchique est à la base d'une infrastructure de communication entre de compteurs d'électricité intelligents (AMI). L'analyse et les expérimentations montrent le passage à l'échelle et l'efficacité de communication de l'architecture proposée.

L'incinération des ordures ménagères entraine la formation de dioxines. Ces composés sont reconnus comme toxiques voire cancérigènes. La connaissance des quantités émises en temps réel est donc nécessaire. Ces travaux de thèses s'inscrivent dans une étude globale d'un dispositif permettant l'analyse en ligne des dioxines grâce à un système pré-concentrateur utilisant l'adsorption sélective de congénères toxiques sur des zéolithes, supportant la thermo-désorption, et un analyseur en masse. Dans un premier temps, les enjeux sont exposés. Puis une étude des écoulements dans les milieux poreux a pour but de déterminer quelle est la meilleure mise en forme des zéolithes pour favoriser l'adsorption en phase gazeuse dynamique. Ensuite, la mise en place et la caractérisation d'un système de génération de dioxines en phase gazeuse sont détaillées. Cette source est ajustable en concentration et en débit, permettant des études d'adsorption en laboratoire. Les premiers essais d'adsorption en phase gazeuse montrent, en accord avec les prédictions de la première étude, l'importance d'un adsorbant régulier de faible granulométrie. L'analyse par thermodésorption des dioxines piégées sur des grains de FAU [NaX] est réalisée en quelques heures. La facilité d'utilisation de zéolithes dans un système de prélèvement comme adsorbants et leur analyse par les méthodes de la norme EN 1948 a été prouvée lors de deux campagnes sur une unité d'incinération d'ordures ménagères. Ces travaux ont montré que l'analyse quotidienne en ligne des dioxines est d'actualité et pertinente.