La maladie de Chagas est une parasitose humaine et vétérinaire d'Amérique latine. Le parasite, Trypanosoma cruzi, est très présent dans la faune sauvage et depuis que l'homme est arrivé en Amérique latine, la maladie lui est transmise par les insectes de la famille des Triatominae. À partir des années 1980, de grands plans de prévention ont été mis en application pour éliminer certains de ces vecteurs, installés dans les maisons. Bien que ces initiatives aient, dans l'ensemble, remporté un franc succès, des vecteurs non-domiciliés continuent de transmettre la maladie dans plusieurs régions et y engendrent des prévalences non négligeables. Après avoir fait le bilan de la présence et de l'importances des différentes espèces de vecteurs non-domiciliés à l'échelle du continent, une approche de modélisation a été développée pour affiner la connaissance de ces populations et évaluer le potentiel de stratégies de contrôle. L'association étroite des modèles réalisés et de jeux de données conséquents a permis d'identifier des paramètres essentiels de la reproduction et de la migration des vecteurs de la région du Yucatan au Mexique. Ces résultats ont permis d'évaluer le potentiel de plusieurs moyens de contrôle à l'échelle d'un village puis d'envisager l'optimisation coût/bénéfice de la lutte vectorielle à l'échelle d'une région comme la péninsule du Yucatan. Bien que l'approche proposée doive encore être consolidée, les résultats établis permettent de proposer une méthodologie générale pour établir des priorités de recherche et de traitement en s'appuyant fortement sur les outils développés de cartographie taxonomique et d'optimisation de la lutte vectorielle.

Les territoires sont innervés par une multitude de réseaux sur lesquels se sont construits les modes de vie modernes et le fonctionnement de la société tout entière; cette dépendance de la société à leur égard se double d'une interdépendance entre les territoires eux-mêmes puisque de par leur structure, les réseaux d'énergie, de télécommunication, d'assainissement ou de circulation intègrent des territoires distincts dans un système commun. Ainsi peut-on poser l'hypothèse que le développement de réseaux va de pair avec le développement de la vulnérabilité des territoires. Cette interdépendance multi-niveau des territoires et des réseaux tend à complexifier les situations à risque et place l'anticipation de systèmes de risques et la détection des espaces à enjeux, dans un contexte de très forte incertitude. L'incomplétude, l'imprécision et l'incertitude autour de la connaissance rétrospective, spatiale et technique de ces systèmes de risques contraignent d'autant plus cette démarche. Malgré cela, pour parvenir à un niveau de prédictibilité et d'anticipation satisfaisant, la modélisation spatiale des systèmes de risque doit alors être capable d'intégrer différents types d'effets dominos et d'envisager les nombreuses trajectoires possibles de la diffusion spatiale des impacts d'un aléa. Dans ce cadre possibiliste, la modélisation spatiale des systèmes de risques et la détection des espaces à enjeux s'appuient sur l'articulation originale de quatre concepts liés à l'analyse des risques et la stabilité des systèmes : la susceptibilité, la criticité, la résilience et la dépendance, que nous avons regroupées sous l'acronyme SCReD. L'estimation de ces propriétés territoriales est réalisée à partir de traitements géomatiques permettant de prendre en compte l'incertitude et l'imprécision, et aboutit à une délimitation des espaces à risques, influencée notamment par les concepts d'espaces géographiques flous. La démarche, orientée à la fois vers le théorique et l'opérationnel, repose sur la compréhension des liens entre vulnérabilité des territoires, vulnérabilité des réseaux et vulnérabilité des populations. Ces méthodes sont appliquées de manière rétrospective aux cas de Barcelone et du département du Var, et dans une logique anticipative et de détection des espaces à enjeux dans le cas de Marseille. Les systèmes de risques associés à ces applications peuvent être d'une complexité variable et déclenchés par différents types d'aléas ; dans le cas de Barcelone, l'évènement est initialement une coupure électrique, dans le cas du Var, on considère également les interactions du système territoire-réseau avec les aléas naturels incendies et tempêtes de neige, alors que pour le cas Marseillais, les systèmes de risques sont initiés par une inondation. Progressivement, au fil des exemples proposés, la complexité des méthodes de spatialisation des systèmes de risques s'accroit en prenant en compte l'incertitude et l'imprécision de manière de plus en plus explicite. Les résultats apparaissent alors plus nuancés, les limites spatiales des systèmes de risques s'estompent et perdent en termes de netteté ce qu'elles gagnent en termes d'exactitude.

Cette étude de l'organisation spatiale des cités phéniciennes et des rapports qu'elles entretiennent avec leurs arrière-pays, entre le règne de Darius III (336-330 av. J.-C.) et l'arrivée de Pompée en Orient (66 av. J.-C.), s'appuie sur un corpus archéologiques de cinquante-trois sites identifiés au Liban, en Syrie et en Israël. Le développement des études phéniciennes à partir du XIXe siècle a favorisé l'étude de problématiques centrées sur le lien entre les Phéniciens et la Méditerranée. L'essor, ces dernières années, d'études abordant les dynamiques spatiales comme témoins du rapport des sociétés anciennes à leur territoire invite à repenser ce lien, en étudiant l'organisation des cités et leurs rapports avec leurs-arrière-pays. Représentés par des réseaux d'interaction et de hiérarchie modélisés entre les cinquante-trois sites du corpus, ces rapports sont examinés au miroir du contexte historique hellénistique. Ce dernier, étudié à échelle régionale et locale, livre les grandes logiques géopolitiques impliquant la Phénicie à cette époque, ainsi que des données qui alimentent la représentation des réseaux. Le croisement des données historiques et des résultats de modélisation des réseaux débouche sur une lecture dynamique des arrière-pays phéniciens, principalement centrée sur le fonctionnement politique et les activités commerciales et religieuses des cités

Le concept de services écosystémiques est de plus en plus utilisé par différentes disciplines scientifiques et pris en compte dans les sphères politiques pour attirer l'attention sur les bénéfices que l'Homme reçoit des écosystèmes. Ce concept mène à étudier les liens complexes entre l'homme et son environnement. Cependant, la majorité des recherches actuelles restent théorique et peu de cas d'étude mettent à l'épreuve ce concept dans une démarche transdisciplinaire. Cette thèse à donc pour objectif principal de combler ce manque en explorant et analysant les dynamiques et processus des services écosystémiques en terme d'offre et de demande, y compris les effets de rétroactions, par une approche socio-écologique dans un contexte de changement planétaire. A cette fin, une étude transdisciplinaire a été conduite sur les prairies subalpines de la commune de Villar d'Arène (Hautes-Alpes) où l'élevage ovin et bovin domine. Des techniques de modélisations statistiques et de systèmes d'informations géographiques ont été combinées pour analyser la fourniture potentielle de services écosystémiques, conduisant à une cartographie de ceux-ci à l'échelle du paysage. La demande en services écosystémiques à quant à elle été étudiée par l'intermédiaire d'entretiens individuels et de groupes avec les acteurs locaux ainsi que des jeux de rôle avec les éleveurs de la commune. La co-construction de scénarios prospectifs avec les acteurs locaux ont permis d'étudier l'évolution de l'offre et la demande en services à un horizon 2030.

Le concept de services écosystémiques est de plus en plus utilisé par différentes disciplines scientifiques et pris en compte dans les sphères politiques pour attirer l'attention sur les bénéfices que l'Homme reçoit des écosystèmes. Ce concept mène à étudier les liens complexes entre l'homme et son environnement. Cependant, la majorité des recherches actuelles restent théorique et peu de cas d'étude mettent à l'épreuve ce concept dans une démarche transdisciplinaire. Cette thèse à donc pour objectif principal de combler ce manque en explorant et analysant les dynamiques et processus des services écosystémiques en terme d'offre et de demande, y compris les effets de rétroactions, par une approche socio-écologique dans un contexte de changement planétaire. A cette fin, une étude transdisciplinaire a été conduite sur les prairies subalpines de la commune de Villar d'Arène (Hautes-Alpes) où l'élevage ovin et bovin domine. Des techniques de modélisations statistiques et de systèmes d'informations géographiques ont été combinées pour analyser la fourniture potentielle de services écosystémiques, conduisant à une cartographie de ceux-ci à l'échelle du paysage. La demande en services écosystémiques à quant à elle été étudiée par l'intermédiaire d'entretiens individuels et de groupes avec les acteurs locaux ainsi que des jeux de rôle avec les éleveurs de la commune. La co-construction de scénarios prospectifs avec les acteurs locaux ont permis d'étudier l'évolution de l'offre et la demande en services à un horizon 2030. / The ecosystem service (ES) concept is increasingly used in different scientific disciplines and is spreading into policy and business circles to draw attention to the benefits that people receive from biodiversity and ecosystems. Nevertheless, while the number of case studies considering various dimensions of the interactions between ecosystems and land use via ES has been steadily increasing, integrated research addressing interrelationships between biodiversity, ES and land use has remained mostly theoretical. This thesis aims through a socio-ecological approach to understand: (1) Which ES are potentially delivered given ecological dynamics, (2) how these ES are perceived by stakeholders in terms of value and knowledge, (3) how human management affects ES delivery, and (4) how ES are taken into account in land management decisions, thereby considering feedbacks from ecosystem to the land use system through ES. To address these questions, an interdisciplinary study was conducted on Villar d'Arène (French Alps) a municipality where the subalpine landscape is shaped by extensive mountain livestock farming. Statistical modelling and geographical information systems where combined to analyse the determinants of the spatial distribution of biodiversity and ES within the landscape using ecological (including plant functional traits), biophysical and land-use data. The following ES were mapped: agronomic value, aesthetic value, water quality, carbon storage, soil fertility, soil moisture, conservation of plant diversity and pollination. These allowed us to quantify trade-offs and synergies in the current landscape and to identify key management types supporting multifunctionality. The dynamics of ES was projected under four different scenarios integrating climatic, socio-economic and land-use changes, which were developed using a participative approach with regional experts and local farmers. Analyses of projected scenario impacts showed that ES synergies and trade-offs evolve differently when considering direct effects of climate on ecosystems, and/or their indirect effects through farmers adaptive responses. Interviews with local stakeholders (experts from nature conservation and agricultural extension, farmers and inhabitants) of mountain grasslands showed that the ES concept is still relatively unknown in explicit terms. Nevertheless after defining ES to interviewees, they expressed a variety of relevant interests and knowledge. Although all stakeholders valued a common set of ecosystem services (agronomic value, aesthetic value, water quality, and conservation of plant diversity), we identified negative and positive representations of the effects of grassland management on ecosystem services, depending on stakeholders perceptions of the relationships between soil fertility and biodiversity, and biodiversity and the other services. Finally, a role-playing game explored how ES cognition mediated environmental feedbacks on farmers' behaviours. Results emphasized the influence of other factors such as socio-economic or climatic context, topographic constraints, social value of farming or farmer individual and household characteristics, on the link between ES and land-management decisions. This case study demonstrates the interest of an integrated approach decomposing the feedback loop from ecosystems to land use when studying ES for scientific or policy purposes.

Le contexte technologique et socioéconomique favorise la croissance des volumes de colis échangés en France et particulièrement l'augmentation des livraisons dans les villes. Livraisons qui se complexifient sous l'effet des contraintes urbaines, des injonctions de durabilité, des évolutions des attentes des clients. Les prestataires de la distribution urbaine de colis doivent relever les défis économiques, organisationnels, environnementaux et politiques que représente cette mutation de la distribution du dernier kilomètre. Replacer la ville et son organisation spatiale au centre de la création de nouvelles organisations de la distribution et rapprocher l'analyse spatiale des outils et des techniques de gestion du transport de marchandises en ville (TMV), et notamment de la modélisation, peut permettre d'innover. La thèse va développer cette posture, jusque-là délaissée par les recherches en TMV. Une analyse détaillée de la nature des relations entre forme urbaine, organisations spatiale et TMV va être proposée. A partir de ces résultats, les premiers éléments d'une modélisation spatiale du TMV au service de la création d'un outil d'aide à la décision capable de segmenter la ville en zones différenciées en fonction de leurs caractéristiques spatiales, socioéconomiques et politiques et d'adapter les solutions de livraison par zones seront proposés. / With the spread of new technologies and the advent of economic and social changes, the volume of parcels has grown in France. Parcel deliveries in cities have similarly experienced an important increase. Deliveries have become more and more complex because of changing client patterns, urban constraints and cities' concerns for sustainability. The growing complexity of the ‘last mile' delivery poses economic, organizational, environmental and political challenges to parcel providers. Putting the spatial organization of cities back at the heart of the creation of new logistics organizations and integrating spatial studies to urban logistics techniques and tools, in particular in modelling, can be means of innovation. Until now spatial studies have been largely under-used in UF. This study will provide an in-depth analysis of the relationships between urban spatial organization, urban form and UF. Based on those results, the thesis provides the first elements of a spatial urban freight modelling approach. The modelling approach will enable the creation of a decision support tool able to identify homogeneous urban zones based on urban form, economic and political characteristics in order to offer the most suitable delivery solution to each zone of a city.

Aujourd’hui l’environnement connaît des bouleversements fondamentaux dus en grande partie à l’action de l’homme sur les milieux. En effet, tandis que les phénomènes climatiques et biophysiques ont été pendant longtemps les moteurs principaux des transformations des surfaces terrestres, l’Homme est aujourd’hui à l’origine de la majeure partie des transformations qui affectent les écosystèmes terrestres. Ainsi, les pratiques des acteurs du territoire jouent un rôle fondamental sur les modifications de l’usage des sols, et par conséquent sur les écosystèmes environnementaux. L’intensification de l’agriculture entraîne une dégradation des milieux « naturels », et de profonds changements dans les structures paysagères. Dans les régions bocagères, la gestion du réseau de haies joue un rôle déterminant dans la conservation des écosystèmes, de la biodiversité tant faunistique que floristique et également sur la qualité de l’eau, des sols, … Cette thèse, centrée sur les haies bocagères, porte plus particulièrement sur l’identification de pratiques agricoles territorialisées et sur leur organisation spatio‐temporelle. Les objectifs poursuivis dans cette thèse sont d’étudier les pratiques agricoles effectuées sur les haies en Bretagne à travers leurs interactions avec les structures paysagères, et d’en modéliser le fonctionnement, afin de comprendre comment elles influencent la dynamique du paysage.L‘identification et la caractérisation des pratiques agricoles ont été effectuées à partir de l’évaluation de différents types d’images de télédétection à haute et très haute résolution spatiale et de données laser aéroportées LiDAR, en utilisant une approche de classification contextuelle orientée‐objets. La modélisation des pratiques agricoles a été réalisée avec un modèle multi‐agents, afin de prendre en compte la dimension spatiale des jeux d’acteurs pour évaluer l’influence des pratiques agricoles sur l’évolution du réseau de haies. Les résultats de l’observation du réseau bocager à partir des données de télédétection mettent en avant leur complémentarité : la caractérisation de la continuité des haies à un niveau fin est rendue possible grâce aux images à très haute résolution spatiale, tandis que la détermination et la cartographie des pratiques agricoles à l’échelle de l’arbre peut être appréhendée à partir de données laser aéroportées de type LiDAR. L’observation et la caractérisation du réseau de haies ont permis de déterminer l’arrangement spatial des structures boisées en prenant en compte non plus seulement la présence des éléments mais également leur emprise dans le paysage et leur agencement au sein de la dynamique temporelle des successions culturales. Le modèle multi‐agents développé a permis d’analyser l’influence des pratiques agricoles sur la dynamique du paysage, et de déterminer l’importance de décisions prises au niveau local sur l’évolution du réseau de haies à une échelle supérieure / Today the environment is experiencing fundamental changes, largely due to human activity. Indeed, while climate and biophysical phenomena have been the main drivers of land surface transformations for a long time, humans are now responsible for most of the changes affecting terrestrial ecosystems. Thus, the practices of local actors play a key role in land use change and therefore in environmental ecosystems. Intensification of agriculture causes degradation in the “natural” environment and significant changes in landscape structures. In “bocage” regions, hedgerow network management plays a key role in ecosystem conservation, biodiversity, vegetation and wildlife and in the quality of water, soil, etc. This thesis focuses on hedgerows, and especially on the identification of territorialized agricultural practices and their space‐time organization. The objectives of this thesis are to study hedgerow agricultural practices in Brittany through their interactions with landscape structures, and to model their organization, in order to understand how they influence landscape dynamics. The process of identification and characterization of agricultural practices was undertaken by evaluating different types of remote sensing images with high and very high spatial resolution and airborne LiDAR data, using a contextual approach to object‐oriented classification. The modeling of agricultural practices was performed with a multi‐agent model in order to take into account the spatial dimension of actor decisions and to evaluate the influence of agricultural practices on hedgerow network evolution. The results of the hedgerow network analysis using remote sensing data highlight their complementarities: detailed characterization of hedgerow continuity is made possible using high spatial resolution images, while determination and mapping of agricultural practices at the tree scale can be seen from airborne LiDAR data. The process of observation and characterization of the hedgerow network allows determination of the spatial arrangement of the woody structure, by taking into account not only the presence of individual elements, but also their extent in the landscape and their spatial arrangement within crop succession temporal dynamics. The multi‐agent model developed allowed analysis of the influence of agricultural practices on landscape dynamics, and determination of the importance of making local level decisions on the hedgerow network evolution at a larger scale

La réduction des inégalités d’exposition environnementale constitue un axe majeur en santé publique en France comme en témoignent les priorités des différents Plan Nationaux Santé Environnement (PNSE). L’objectif de cette thèse est de développer une approche intégrée pour la caractérisation des inégalités environnementales et l’évaluation de l’exposition spatialisée de la population aux HAP en France.Les données produites dans le cadre des réseaux de surveillance de la qualités des milieux environnementaux sont le reflet de la contamination réelle des milieux et de l’exposition globale des populations. Toutefois, elles ne présentent généralement pas une représentativité spatiale suffisante pour caractériser finement les expositions environnementales, ces réseaux n’ayant pas été initialement conçus dans cet objectif. Des méthodes statistiques sont développées pour traiter les bases de données d’entrée (concentrations environnementales dans l’eau, l’air et le sol) et les rendre pertinentes vis à vis des objectifs définis de caractérisation de l’exposition. Un modèle multimédia d’exposition, interfacé avec un Système d’Information Géographique pour intégrer les variables environnementales, est développé pour estimer les doses d’exposition liées à l’ingestion d’aliments, d’eau de consommation, de sol et à l’inhalation de contaminants atmosphériques. La méthodologie a été appliquée pour trois Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (benzo[a]pyrène, benzo[ghi]pérylène et indéno[1,2,3-cd]pyrène) sur l’ensemble du territoire français. Les résultats permettent de cartographier des indicateurs d’exposition, d’identifier les zones de surexposition et de caractériser les déterminants environnementaux. Dans une logique de caractérisation de l’exposition, la spatialisation des données issues des mesures environnementales pose un certain nombre de questions méthodologiques qui confèrent aux cartes réalisées de nombreuses incertitudes et limites relatives à l’échantillonnage et aux représentativités spatiales et temporelles des données. Celles-ci peuvent être réduites par l’acquisition de données supplémentaires et par la construction de variables prédictives des phénomènes spatiaux et temporels considérés.Les outils de traitement statistique de données développés dans le cadre de ces travaux seront intégrés dans la plateforme PLAINE pour être déclinés sur d’autres polluants en vue de prioriser les mesures de gestion à mettre en œuvre. / Reducing environmental exposure inequalities has become a major focus of public health efforts in France, as evidenced by the French action plans for health and the environment. The aim of this thesis is to develop an integrated approach to characterize environmental inequalities and evaluate the spatialized exposure to PAH in France.The data produced as part of the monitoring quality networks of environmental media reflect the actual contamination of the environment and the overall exposure of the populations. However they do not always provide an adequate spatial resolution to characterize environmental exposures as they are usually not assembled for this specific purpose. Statistical methods are employed to process input databases (environmental concentrations in water, air and soil) in the objective of characterizing the exposure. A multimedia model interfaced with a GIS, allows the integration of environmental variables in order to yield exposure doses related to ingestion of food, water and soil as well as atmospheric contaminants' inhalation.The methodology was applied to three Polycyclic Aromatic Hydrocarbon substances, (benzo[a]pyrene, benzo[ghi]perylene and indeno[1,2,3-cd]pyrene), in France. The results obtained, allowed to map exposure indicators and to identify areas of overexposure and characterize environmental determinants. In the context of exposure characterization, the direct spatialization of available data from environmental measurement datasets poses a certain number of methodological questions which lead to uncertainties related to the sampling and the spatial and temporal representativeness of data. These could be reduced by acquiring additional data or by constructing predictive variables for the spatial and temporal phenomena considered.Data processing algorithms and calculation of exposure carried out in this work, will be integrated in the French coordinated integrated environment and health platform-PLAINE in order to be applied on other pollutants and prioritize preventative actions.

L’étude de la variabilité du climat est désormais indispensable pour anticiper les conséquences des changements climatiques futurs. Nous disposons pour cela de quantité de données issues de modèles de circulation générale (GCMs). Néanmoins, ces modèles ne permettent qu’une résolution partielle des interactions entre le climat et les activités humaines entre autres parce que ces modèles ont des résolutions spatiales souvent trop faibles. Il existe aujourd’hui toute une variété de modèles répondant à cette problématique et dont l’objectif est de générer des variables climatiques à l’échelle locale àpartir de variables à grande échelle : ce sont les modèles de régionalisation ou encore appelés modèles de réduction d’échelle spatiale ou de downscaling en anglais.Cette thèse a pour objectif d’approfondir les connaissances à propos des modèles de downscaling statistiques (SDMs) parmi lesquels on retrouve plusieurs approches. Le travail s’articule autour de quatre objectifs : (i) comparer des modèles de réduction d’échelle statistiques (et dynamiques), (ii) étudier l’influence des biais des GCMs sur les SDMs au moyen d’une procédure de correction de biais, (iii) développer un modèle de réduction d’échelle qui prenne en compte la non-stationnarité spatiale et temporelle du climat dans un contexte de modélisation dite spatiale et enfin, (iv) établir une définitiondes saisons à partir d’une modélisation des régimes de circulation atmosphérique ou régimes de temps.L’intercomparaison de modèles de downscaling a permis de mettre au point une méthode de sélection de modèles en fonction des besoins de l’utilisateur. L’étude des biais des GCMs révèle une influence indéniable de ces derniers sur les sorties de SDMs et les apports de la correction des biais. Les différentes étapes du développement d’un modèle spatial de réduction d’échelle donnent des résultats très encourageants. La définition des saisons par des régimes de temps se révèle être un outil efficace d’analyse et de modélisation saisonnière.Tous ces travaux de “Climatologie Statistique” ouvrent des perspectives pertinentes, non seulement en termes méthodologiques ou de compréhension de climat à l’échelle locale, mais aussi d’utilisations par les acteurs de la société. / The study of climate variability is vital in order to understand and anticipate the consequences of future climate changes. Large data sets generated by general circulation models (GCMs) are currently available and enable us to conduct studies in that direction. However, these models resolve only partially the interactions between climate and human activities, namely du to their coarse resolution. Nowadays there is a large variety of models coping with this issue and aiming at generating climate variables at local scale from large-scale variables : the downscaling models.The aim of this thesis is to increase the knowledge about statistical downscaling models (SDMs) wherein there is many approaches. The work conducted here pursues four main goals : (i) to discriminate statistical (and dynamical) downscaling models, (ii) to study the influences of GCMs biases on the SDMs through a bias correction scheme, (iii) to develop a statistical downscaling model accounting for climate spatial and temporal non-stationarity in a spatial modelling context and finally, (iv) to define seasons thanks to a weather typing modelling.The intercomparison of downscaling models led to set up a model selection methodology according to the end-users needs. The study of the biases of the GCMs reveals the impacts of those biases on the SDMs simulations and the positive contributions of the bias correction procedure. The different steps of the spatial SDM development bring some interesting and encouraging results. The seasons defined by the weather regimes are relevant for seasonal analyses and modelling.All those works conducted in a “Statistical Climatologie” framework lead to many relevant perspectives, not only in terms of methodology or knowlegde about local-scale climate, but also in terms of use by the society.

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