Ce travail a pour objectif de proposer des méthodes pour améliorer la compréhension des processus d’évolution de la Loire moyenne sur quelques décennies. L’analyse des évolutions morphologiques est réalisée en découpant le secteur d’étude en tronçons géomorphologiquement homogènes. Une diminution de la pente et une réduction de la largeur de la bande active entre 1955 et 1996 sont observées. Suite à l’arrêt des extractions (1996),les ajustements se poursuivent de façon plus modérés.Des simplifications géométriques et hydrologiques sont ensuite introduites dans un modèle de transport solide unidimensionnel (RubarBE) afin d’être comparées aux résultats obtenus avec lag éométrie détaillée et la chronique de débit complète. La géométrie simplifiée permet une modélisation des évolutions du lit pertinente tout en réduisant le temps de calcul ; la simplification des chroniques de débit illustre la sensibilité des modèles numériques hydro-sédimentaires à l’hydrologie. Enfin, l’application des simplifications sur l’ensemble de la Loire moyenne sur la période 1996-2006 confirme les tendances observées par l’analyse des données. / This work deals with the development of methods that sought to assess channel changes of a long anthropogenised river over several decades. These methods are applied on the Middle Loire River (France). Channel changes are evaluated by dividing the study reach into geomorphically distinct river reaches. A narrowing of the active channel width and a decrease of the river bed slope were observed between 1955 and 1996. Since in stream gravel mining stopped (1996), river adjustments have continued at a slower rate. Simplified geometry and simplified hydrographs are then derived and introduced into a one dimensional sediment transport model (RubarBE). The simplified geometry allows pertinent calculation of the river bed evolution whilst reducing calculation time. The use of simplified hydrographs highlights the sensitivity of sediment transport modelling to hydrology. Finally, the application of the simplifications to the whole Loire Moyenne River confirms the general trend observed between 1996 and 2006.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Ce travail de thèse concerne l'étude des fluctuations passées de la biodiversité (paléobiodiversité). Dans le contexte actuel, la paléontologie peut apporter des informations concernant les effets des perturbations environnementales globales sur l'évolution des êtres vivants. Cette thèse est consacrée à l’étude de mollusques marins disparus, les ammonoïdes, pour un temps géologique et une région donnés, le Dévonien d'Afrique du Nord (Algérie et Maroc). La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude de différents assemblages d'ammonoïdes du Dévonien supérieur provenant d'Algérie, et vise à décrire la composition taxonomique et la répartition biostratigraphique des faunes observées. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à l'étude de la paléobiodiversité des ammonoïdes dévoniens du Maroc. Il s'agit d'une étude approfondie des fluctuations de la biodiversité visant à analyser les tendances macroévolutives des ammonoïdes au cours des premières étapes de leur évolution au Dévonien. La biodiversité des ammonoïdes dévoniens du Maroc a été analysée d'un point de vue taxonomique (richesse taxonomique) et d'un point de vue morphologique (disparité morphologique), en utilisant différents paramètres et méthodes. Cette étude a nécessité la construction d'une base de données consacrée à ces organismes, visant à acquérir des informations permettant de mesurer les variations de richesse taxonomique et de quantifier les fluctuations de disparité morphologique. Les profils de biodiversité obtenus montrent des variations significatives, dont certaines semblent associées à des perturbations environnementales connues au Dévonien (e.g., changements climatiques, anoxie). / This PhD dissertation deals with the study of past biodiversity fluctuations (paleobiodiversity). In the current context, the paleontological studies can provide important information about the impacts of global environmental changes on the evolution of living organisms. This thesis focuses on a major past marine biological component, the ammonoids (extinct ectocochleate mollusks), for a given geological time and region, the Devonian of North Africa (Algeria and Morocco). The first part of this thesis concerns the study of several assemblages of Upper Devonian ammonoids from Algeria. The purpose of this work is to describe the taxonomic composition and the biostratigraphic distribution of the observed faunas. The second part of this thesis aims to investigate the paleobiodiversity of the Devonian ammonoids from Morocco. This part constitutes a thorough study of the biodiversity fluctuations, intended to analyze the macroevolutionary trends of the ammonoid early evolution during the Devonian. The biodiversity of these Devonian ammonoids from Morocco was analyzed following both, a taxonomic approach (taxonomic richness and composition) and a morphological approach (morphological disparity), by using different parameters and methods. This study required the construction of a database dedicated to these organisms in order to acquire the information enabling to measure and quantify the taxonomic richness and the morphological disparity fluctuations. The biodiversity profiles obtained suggest some significant variations; certain trends seem to be associated to environmental changes recorded during the Devonian (e.g., climate change, anoxic events).

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La première partie de la thèse introduit une méthode de déquantification de l'image qui améliore les propriétés statistiques du champ de gradient. Nous appliquons notre méthode à la détection de segments significatifs développée par Agnès Desolneux.La seconde partie présente une méthode d'évaluation du flou dans les images naturelles. Nous tirons profit du scale space morphologique pour permettre une évaluation aussi précise que possible de la quantité de flou local, sans connaissances sur le noyau.

Alep, comme beaucoup d’autres villes dans le monde, est touchée par la mondialisation qui a suscité une dynamique métropolitaine ayant des effets sur l’organisation socio-spatiale de la ville. Ces effets ont connu une ampleur considérable dans les décennies qui ont précédé le déclenchement de la révolution et de la guerre, la ville se trouvant en pleine expansion avec un accroissement de population très rapide, tandis que les politiques d'aménagement mises en oeuvre ne se révélaient pas à la hauteur du phénomène avec une centralisation accrue des services et des équipements qui amplifiait l'exode rural. La présente recherche se base sur la complexité phénoménologique et prend en compte les facteurs dynamiques tels que l’interaction et l’évolution. La nouvelle lecture que nous proposons ici se base sur des principes de morphogenèse qui permettent d'expliquer la dynamique de la forme urbaine. / Aleppo, like many other cities in the world is affected by globalization, which has sparked a metropolitan dynamic with effects on the socio-spatial organization of the city. These effects have been considerable momentum in the decades preceding the outbreak of the revolution and the war, the city being in full expansion with rapid population growth, while development policies implemented will not revealed up to the phenomenon with greater centralization of services and equipment that amplifies the rural exodus. This research is based on the phenomenological complexity and take into account dynamic factors such as interaction and evolution. The new reading proposed here is based on the principles of morphogenesis that explain the dynamics of urban form.

L'analyse de la morphologie axonale est un problème important en neuroscience. Diverses études ont montré que les caractéristiques morphologiques de ces structures donnent des informations sur son fonctionnement et permettent la caractérisation d'états pathologiques. En conséquence, il est important de développer des méthodes pour étudier leurs formes et quantifier leurs différences structurelles.Dans cette thèse on propose une méthode pour la comparaison des arbres axonaux qui inclue des informations topologiques et géométriques. La méthode est fondée sur la théorie des formes élastiques. Avec cette approche, nous pouvons exhiber le chemin géodésique entre deux formes et la forme moyenne d'un ensemble d'échantillons. En outre, nous proposons un schéma de classification à partir de cette métrique que nous comparons à l'état de l'art. Finalement, nous proposons un modèle stochastique pour la simulation de la croissance axonale défini par une chaîne de Markov. Il considère 2 processus principaux qui modélisent l'élongation et forme de l'axone et la génération des branches. Le processus de croissance dépend de différentes variables, dont un champ externe d'attraction généré par certaines molécules dans l'environnement. Les deux techniques proposées ont été validées sur une base d'images de microscopie confocale de neurones chez la Drosophile. Des neurones normaux et modifiés génétiquement ont été considérés. Les résultats montrent que la méthode de comparaison proposée fournit de meilleurs résultats que les méthodes décrites dans la littérature. De plus, les paramètres du modèle donnent des informations sur le processus de croissance de chaque population d'axones. / The morphological analysis of axonal trees is an important problem in neuroscience. It has been shown that the morphological characteristics of thesestructures provide information on their functioning and allows the characterization of pathological states. Therefore, it is of great importance to develop methods to analyze their shape and to quantify differences between structures. In this thesis we propose a method for the comparison of axonal trees that takes into account both topological and geometrical information. Using this method, which is based on the Elastic Shape Analysis Framework, we can compute the geodesic path between two axons and the mean shape of a population of trees. In addition, we derive a classfication scheme based on this metric and compare it with state of the art approaches. Finally, we propose a 2D discrete stochastic model for the simulation of axonal biogenesis. The model is defined by a third order Markov Chain and considers two main processes: the growth process that models the elongation and shape of the neurites and the bifurcation process that models the generation of branches. The growth process depends, among other variables, on an external attraction field. Both techniques were validated on a database of real fluorescent confocal microscopy images of neurons within Drosophila fly brains. Both normal neurons and neurons in which certain genes were inactivated have been considered. Results show that the proposed comparison method obtains better results that other methods found in the literature, and that the model parameter values provide information about the growth properties of the populations.

Le bassin de l'Yzeron (147 km²) est composé de trois grands ensembles : 1) à l'ouest, les Monts du Lyonnais essentiellement ruraux ; 2) au centre, le Plateau Lyonnais, sur une grande partie duquel s'étend l'actuelle couronne périurbaine de l'agglomération lyonnaise ; 3) à l'est, la paléovallée du Rhône et de la Saône, dont la majeure partie est occupée par une urbanisation dense. Un grand nombre d'incisions ont été identifiées à l'aide d'indicateurs visuels et des relations de géométrie hydraulique aval (space-time substitution technique). L'ensemble des tronçons incisés se situe sur les cours d'eau de tête de bassin (ordre 1 ou 2 selon Strahler). Les incisions sont plus importantes sur le Plateau Lyonnais où elles ont principalement été engendrées par l'imperméabilisation des sols et le développement des réseaux de drainage artificiels. Le rôle de l'urbanisation est également souligné par les analyses dendrochronologiques des arbres riverains qui montrent que les incisions ont principalement débuté entre 1970 et 1990. En effet, la superficie des zones urbaines a doublé durant cette période dans le bassin de l'Yzeron (Radojevic et al. 2002), et cette progression moyenne a probablement été supérieure sur le plateau qui a connu la plus forte croissance démographique relative. Sur le plateau, aucune incision n'a été identifiée dans les bassins dont le taux d'imperméabilisation est inférieur à 10%, seuil déjà observé par plusieurs auteurs dans différentes régions (Schueler 1995 d'après Doll et al. 2002, Booth et Jackson 1997, Bledsoe et al. 2001a, Coleman et al. 2005). Néanmoins, un tiers des incisions (en pourcentage de la longueur totale des tronçons incisés) se situent également dans les Monts du Lyonnais où l'urbanisation s'est très peu développée. Dans cette unité paysagère, la croissance des arbres riverains n'a pas été affectée par l'abaissement du niveau du lit si bien que nous n'avons pas pu dater les incisions. Les faibles dimensions des chenaux incisés et leur stade d'évolution suggèrent néanmoins qu'il s'agit également d'incisions relativement récentes, bien que leurs origines puissent remonter à plusieurs décennies, voire plusieurs siècles. En effet, l'étude de l'évolution pluriséculaire de l'occupation du sol a montré que l'emprise des terres cultivées, et plus particulièrement des labours et des vignes, était nettement plus importante au 19ème et au début du 20ème siècle. Par ailleurs, l'ancienneté des occupations humaines dans la région lyonnaise, ainsi que certaines archives historiques (Privolt 2010 ; N. Jacob, communication personnelle), suggèrent que ces terres cultivées étaient très étendues bien avant le 19ème siècle. Celles-ci ont donc probablement favorisé pendant plusieurs siècles une production sédimentaire abondante des versants et des dépôts corrélatifs dans les fonds de vallée. C'est d'autant plus probable que les terres cultivées se situaient principalement sur les versants alors que les fonds de vallée, plus humides, étaient généralement en prairies. La rugosité plus élevée des fonds de vallées a donc pu contribuer au dépôt des sédiments issus du ruissellement sur les versants cultivés (colluvions) ou des débordements de crues (alluvions). Les statistiques annuelles du 20ème siècle ont montré une importante diminution des surfaces agricoles. Dans les Monts du Lyonnais, celles-ci ont été principalement remplacées par des prairies et, plus récemment, par des boisements. Cette évolution a fortement diminué le ruissellement et l'érosion des sols, d'où un déficit sédimentaire relatif qui contribue à perturber l'équilibre des chenaux. De plus, l'exhaussement des chenaux dans les fonds de vallée propices au remplissage sédimentaire (en tête de bassin, avec une pente faible et une largeur plus importante) a entraîné une augmentation de la pente avec les tronçons aval dont l'énergie est relativement plus forte (absence de dépôts), ce qui favorise des incisions régressives. Sur le Plateau Lyonnais, les terres agricoles ont également laissé place aux surfaces urbaines. Aussi, lorsque l'urbanisation se développe sur un bassin versant ayant subi les effets à long terme des labours, ces deux dernières perturbations se cumulent et peuvent engendrer des incisions extrêmement développées, comme c'est par exemple le cas sur le ruisseau de la Chaudanne. De plus, quelle que soit l'occupation du sol, les drains artificiels (routes, pistes, réseaux d'assainissement) peuvent entraîner des incisions. Celles-ci sont d'autant plus longues que la longueur des drains et la pente du fond de vallée augmentent. Cette tendance peut être expliquée par la faible disponibilité en sédiments mobilisables dans le lit et les berges : à mesure que les volumes déversés par les drains augmentent, la recharge sédimentaire s'accomplit sur un plus grand linéaire de cours d'eau faute de pouvoir être pleinement satisfaite dans les dimensions verticales et latérales ; lorsque la pente augmente, les chenaux présentent plus de matériaux grossiers résistants à l'érosion et une plus faible dynamique latérale, ce qui favorise encore davantage les ajustements dans la dimension longitudinale. L'influence secondaire de la pente peut également être liée à l'épaisseur des formations superficielles et à la taille du bassin versant : de manière générale, l'épaisseur des formations superficielles est plus faible dans les fonds de vallée à forte pente si bien que les drains artificiels peuvent intercepter plus efficacement les écoulements subsurfaciques ; ces fonds de vallée drainent des bassins versants plus petits où la part des écoulements subsurfaciques est naturellement plus élevée, si bien que l'augmentation des écoulements superficiels est relativement plus intense après implantation de routes ou de pistes. Par ailleurs, l'influence de la taille du bassin versant a été clairement mise en évidence, même parmi les cours d'eau de faible rang : aucune incision n'a été recensée au-delà de 4 km², et ce seuil descend à 2 km² sur la plupart des cours d'eau des Monts du Lyonnais. Les petits cours d'eau sont donc intrinsèquement plus sensibles à toute perturbation qui contribue à réduire la capacité d'infiltration des sols et à intercepter les écoulements subsurfaciques. La sensibilité à l'incision dépend également de la morphologie des fonds de vallée qui peut être prise en compte par une approche typologique (Schmitt et al. 2004). Nos résultats soulignent l'intérêt de cette typologie hydrogéomorphologique qui, associée à la superficie des bassins versants, permet d'identifier les cours d'eau potentiellement sensibles aux incisions. Les effets hydrologiques des déversoirs d'orages sur la stabilité du lit des cours d'eau ont été étudiés sur le ruisseau de la Chaudanne qui présente la plus importante incision du bassin versant. Les déversements augmentent fortement l'intensité et la fréquence de la plupart des crues morphogènes (supérieures au débit critique) mais ne s'accompagne pas d'une augmentation équivalente de leur durée annuelle. Ils tendent également à diminuer les débits de basses eaux et la durée annuelle des crues de faible intensité, du moins par rapport aux crues plus intenses. Cela entraîne une modification de l'efficacité géomorphologique relative des écoulements de différentes intensités. Les chenaux doivent alors s'ajuster à des débits nettement plus élevés mais brefs, ce qui peut considérablement retarder le rétablissement d'un nouvel équilibre morphodynamique (temps de relaxation plus long). Cette évolution pourrait également expliquer le fait que la réponse du chenal se soit manifestée par une importante incision plutôt que par un ajustement progressif de ses dimensions. Bien que les tronçons incisés ne représentent qu'une partie relativement faible du réseau hydrographique (6%), les taux d'agrandissement des chenaux sont considérables (11,7 en moyenne) et les berges érodées sont majoritairement constituées de sables (53% en moyenne). Les incisions constituent donc une importante source de sédiments fins. D'après les traçages par fluorescence, la fourniture sédimentaire depuis les tronçons incisés en amont représente 27 à 62% du transport solide annuel de la rivière Yzeron pour la fraction 0,5-4 mm (66% des dépôts sableux). Ce résultat montre que les incisions de tête de bassin contribuent de manière significative à l'ensablement des branches principales du réseau hydrographique (ordre 3 à 5 selon Strahler) étant donné leur faible capacité à évacuer ces sédiments. Leur capacité de transport est également fortement diminuée par la présence de nombreux seuils artificiels. Quand la pente est faible, ces aménagements peuvent entraîner un ensablement du lit sur plusieurs dizaines voire plusieurs centaines de mètres. Enfin, nous avons formulé diverses recommandations opérationnelles pour limiter les impacts hydrogéomorphologiques liés à l'anthropisation du bassin en général, et à l'urbanisation en particulier. Ces recommandations reposent sur trois échelles d'intervention : les versants, les cours d'eau de tête de bassin et les branches principales du réseau hydrographique. Les mesures proposées visent notamment à ralentir ou à stocker temporairement les flux hydriques sur les versants, à contrôler et à redresser le profil en long des tronçons incisés dans le cas d'enjeux locaux, et à piéger une partie de la charge sableuse en transit en amont des tronçons les plus sensibles à l'ensablement.

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