Les espaces montagnards représentent des zones à forts enjeux environnementaux, économiques, sociaux voire culturels. Les changements d’occupation et d’usage du sol qui s’y tiennent, qu’ils soient d’origine anthropiques ou non, ont engendré, au cours des dernières décennies, des dynamiques significatives d’enfrichement et de reforestation dans les Pyrénées françaises. Les tendances en cours laissent présager que ces dynamiques vont s’amplifier à l’avenir. Si ces dynamiques sont étroitement liées au déclin des activités agro-sylvo-pastorales, la localisation des zones potentiellement concernées constitue un réel enjeu pour les gestionnaires et les acteurs locaux. Dans une perspective de gestion à moyen ou long terme des espaces montagnards, il est aujourd’hui essentiel de pouvoir leur fournir une vision quantifiée des futurs possibles de leur territoire afin d’éclairer leurs décisions. L’objectif de ce travail est de construire des scénarios prospectifs spatialisés à trois échelles différentes et emboîtées (régionale, locale et micro-locale) afin d’identifier les espaces les plus vulnérables aux changements d’occupation et d’usage du sol et d’analyser l’influence des échelles spatiales et des approches de modélisation sur leur localisation. La démarche méthodologique s’articule autour de quatre étapes. La première étape consiste à identifier les approches de modélisation prospective qui sont privilégiées selon les échelles spatiales considérées. La seconde étape vise à construire « la base » des scénarios. La troisième étape consiste à produire les scénarios prospectifs spatialisés à chacune des échelles spatiales, selon des démarches de modélisation adaptées et des facteurs explicatifs pertinents, afin de simuler l’évolution possibles des paysages montagnards et d’identifier les espaces les plus vulnérables aux processus d’enfrichement et de reforestation. Enfin, la dernière étape consiste à analyser l’influence des échelles et des approches de modélisation au sein des travaux de prospective. Les scénarios prospectifs spatialisés ont permis (i) de quantifier et de spatialiser les impacts possibles de contextes socio-économiques et environnementaux contrastés sur les changements d’occupation et d’usage du sol et (ii) d’identifier les espaces les plus vulnérables aux changements à chacune des échelles considérées. Le croisement des scénarios produits a également permis d’évaluer l’incertitude spatiale des changements liée au futur. Les modèles pattern-based, utilisés à l’échelle régionale et locale, tendent à sous-estimer les changements par rapport au modèle process-based appliqué à l’échelle micro-locale. Au final, l’approche multi-scalaire a permis : d’apporter des connaissances sur le fonctionnement du système pyrénéen, voire de combler des lacunes quant aux données disponibles, qu’une approche mono-scalaire n’aurait pas produites ; de cibler les espaces les plus propices aux changements et d’établir un degré de confiance quant aux approches de modélisation choisies dans le but d’éclairer les politiques et stratégies de gestion. / Mountain areas exhibit high environmental, economic, social or cultural values. Land use and cover changes (LUCC), whether or not from anthropogenic origin, have led to significant encroachment and reforestation dynamics over the last decades in the French Pyrenees. Current trends suggest that these dynamics will amplify in the future. If they are closely related to the decline of agropastoral and forestry activities, the location of potentially affected areas is of great importance for managers and local stakeholders. For medium to long-term management perspectives, it is now essential to provide a quantified vision of possible futures of their territory to help in the definition of sustainable strategies. The objective of this work is to spatialize future scenarios at three different scales (regional, local and micro-local) to identify the most vulnerable areas to LUCC and analyze the influence of spatial scales and modeling approaches on their location. The methodology is based on four stages. The first step is to identify prospective modelling approaches that are preferred according to the considered spatial scales. The second step is to provide the knowledge for building scenarios. The third step is to simulate future scenarios at each spatial scales to identify the most vulnerable areas to encroachment and reforestation. The last step is to analyze the influence of scales and modeling approaches in the prospective framework. Spatially explicit scenarios allow to (i) quantify and assess possible impacts of contrasting socio-economic and environmental contexts on LUCC, and (ii) identify the most vulnerable areas to encroachment and reforestation for each considered spatial scale. Moreover, the combination of scenarios allows to evaluate the spatial uncertainty, regrouping the inherent and the ensemble uncertainties, related to future LUCC. The pattern-based models used at the regional and local levels tend to underestimate LUCC compared to the process-based model used. Finally, the multi-scale approach allowed to provide knowledge on the Pyrenean land system that a single scale approach would not have provided, to target the areas at stake regarding future LUCC and to establish a degree of confidence in the adopted modeling approaches in order to help in the definition and assessment of land use policies and strategies.

Alors que les législations françaises et européennes fixent des objectifs ambitieux de protection de la qualité des eaux, les problèmes de pollution par les nitrates et les pesticides utilisés en agriculture persistent en France. Dans ce contexte, l’agriculture biologique qui n’utilise ni produits phytosanitaires ni engrais de synthèse, apparait de plus en plus comme une solution possible pour gérer ces problèmes « à la source ». Un objectif de développement de l’agriculture biologique dans les aires d’alimentation des captages en eau potable a ainsi été inscrit dans la loi Grenelle 1 en 2009. Cette thèse analyse pourquoi et comment l’agriculture biologique s’est trouvée convoquée pour répondre aux problèmes de pollution de l’eau. Elle repose sur une analyse multiniveaux des changements en cours, du niveau global de la conception des politiques publiques jusqu’à celui des agriculteurs, cible principale de cette politique en passant par le niveau territorial de mise en oeuvre de projets associant développement de l’agriculture biologique et protection de la qualité de l’eau. Dans un premier temps, l’évolution des politiques de l’eau et de l’agriculture et des référentiels sectoriels qui les sous-tendent est retracée afin de comprendre comment cette mise en relation entre « agriculture biologique et qualité de l’eau » a pu apparaitre dans l’action publique. Dans un second temps, une analyse de quatre projets territoriaux permet d’étudier comment les acteurs locaux se saisissent de cette convocation et s’engagent dans l’action. Une attention particulière est portée à l’analyse des réseaux d’acteurs impliqués et à celle de la diversité des échelles spatiales auxquelles les projets sont mis en oeuvre. Dans un troisième temps, ce sont les représentations qu’ont les agriculteurs de l’enjeu eau et de l’objectif de développement de l’agriculture biologique qui lui est associé qui sont étudiées. Notre discussion est consacrée aux apports des concepts et des méthodes de la géographie à la compréhension des dynamiques de développement territorialisé de l’agriculture biologique. Enfin, nous ouvrons des perspectives de recherche en termes d’analyse des transitions écologiques de l’agriculture, thématique qui a jusqu’ici été peu investie par les géographes. / The conservation of water resources is a major issue in France because of the increasing problem of water pollution by nitrates and pesticides used in agriculture. In this context, organic farming is seen as a promising solution to this problem because of its Regulation that prohibits the use of chemical fertilisers and pesticides. In 2009, the Grenelle Law stated that priority should be given to organic farming in water catchment areas. This research aims at analysing why and how organic farming has been called in to tackle water pollution problems. It is based on a multi-level analysis. Firstly, the evolution over time of water and agriculture policies (as well as the sectorial paradigms that underly them) is analysed in order to understand how « organic farming » and « the protection of water ressources » came to be associated in public policies. Secondly, a case study is carried out to analyse how local stakeholders take up this idea in setting up projects aimed at developing organic farming toprotect water quality. Particular attention is paid to investigating the stakeholder networks andthe geographical scales at which the projects are implemented. Thirdly, social representations that farmers have of the water question and of organic farming are studied. To conclude, this work examines the contribution of geography to the understanding of an emerging feature: the place-based development of organic farming to tackle environmental problems. It creates new research perspectives related to the analysis of ecological transitions of agriculture, a topic that was so far largely ignored by geographers.

Cette thèse s’attache à décrire les formes de la fragmentation urbaine à Marseille ainsi que leurs conséquences socio-spatiales à travers les modalités de l’offre scolaire au niveau collège et les pratiques de choix des lieux de scolarisation à l’entrée en sixième, à plusieurs échelles, en 2006 et 2009. La carte scolaire impose aux familles un collège de secteur mais face aux importantes recompositions socio-territoriales qui affectent la ville de Marseille, des décalages s’opèrent entre les collèges, les attentes éducatives des parents et les conditions locales de scolarisation. L’étude porte d’une part sur la quantification et à la localisation du phénomène de l’évitement scolaire à Marseille et d’autre part, sur l’analyse fine de contextes territoriaux, dans lesquels se développent plusieurs types de stratégies scolaires. Les fortes différenciations et les rapides recompositions socio-territoriales urbaines de la ville de Marseille impliquent des pratiques scolaires hétérogènes qui illustrent le creusement des inégalités socio-résidentielles dans la ville et constituent d’excellents indicateurs pour décrypter une fragmentation urbaine croissante. L’analyse des stratégies des différents acteurs institutionnels et individuels, permet d’appréhender les mécanismes de production d’un espace scolaire systémique et hiérarchisé. L’approche territoriale est largement valorisée et l’analyse des contextes locaux souligne l’existence de territoires scolaires multiples et différenciés. / This dissertation aims at describing the forms of urban fragmentation in Marseille as well as its socio-spatial consequences through the modalities of school supply at the middle-school level (collège) and the practices of choosing schools for 6th graders (élèves de sixième), at various levels, in 2006 and 2009. School mapping (carte scolaire) imposes to families a neighborhood middle school, but in the face of important socio-spatial reconfigurations affecting the entire city of Marseille, discrepancies between schools, parent’s pedagogical expectations and local schooling conditions widen. The study focuses on the one hand on the quantification and localization of the phenomenon of school dodging (évitement scolaire) in Marseille, and on the other on the detailed analysis of territorial contexts, where several types of schooling strategies develop. Strong differentiations and quick urban socio-territorial recompositions in Marseille imply heterogeneous school practices illustrating the widening of socio-residential inequalities in the city and representing excellent markers to probe into increasing urban fragmentation. An analysis of the strategies of different institutional and individual actors allows one to grasp the mecanisms of production of a systemic, top-down school space. The territorial approach is largely valued here and the analysis of local contexts underlines the existence of multiple, differentiated school territories.

Dans un contexte de changement climatique, la compréhension du régime thermique des cours d’eau est un enjeu important. En mesurant le rayonnement dans le spectre électromagnétique de l’infrarouge thermique (IRT : 0,4-14µm), la télédétection IRT offre la possibilité d’obtenir une cartographie de la température de surface à différentes échelles spatiales. L’approche multi-échelle est ainsi le fil directeur de ce travail.Dans le premier temps, nous utilisons des images satellites Landsat ETM+ pour caractériser les structures thermiques longitudinales et temporelles d’un grand continuum fluvial : le Rhône français (500 km). Une méthode automatique supprimant les pixels contaminés par les entités exondées, est développée, améliorant ainsi la précision des données. Les images nous permettent de comprendre les effets thermiques des affluents et des centrales nucléaires. L’Isère est la principale source d’eau froide, alors que les centrales nucléaires du Bugey, de Saint-Alban et de Tricastin réchauffent le fleuve. Nous mettons en évidence des anomalies thermiques au niveau des aménagements hydroélectriques. Par rapport aux canaux, les Rhône court-circuités (RCC) sont plus sensibles aux conditions extérieures du fait de leur géométrie et de leurs conditions hydrauliques.Dans un second temps, les travaux se focalisent sur un tronçon plus court (50 km) : l’Ain dans sa basse vallée où quatre campagnes IRT aéroportées sont réalisées. Nous développons une méthode statistique permettant de calculer l’incertitude de mesure associée à la construction des profils longitudinaux de température de l’eau. Les artefacts des vraies tendances longitudinales sont ainsi différenciés. Pour comprendre ces tendances, un modèle 1D (thermo-hydraulique) est mis en place sur 21 kilomètres. Il considère les flux de chaleur à l’interface eau-air et les propriétés géométriques ainsi qu’hydrauliques de la rivière. Les arrivées phréatiques associées aux bras morts et aux suintements latéraux sont identifiées sur les images thermiques et intégrées au modèle. Ces arrivées phréatiques peuvent refroidir l’Ain de 0,6°C en été lorsqu’elles représentent 15,7% du débit total.Une échelle plus fine est explorée enfin. Le travail porte cette fois sur neuf tronçons en tresses (1 km) pour lesquels des images IRT à très haute résolution spatiale sont acquises. En caractérisant les distributions spatiales de la température, nous identifions deux types de tronçons. Le premier montre une très faible variabilité thermique spatiale tout au long de la journée. Les cours d’eau de ce type ont bien souvent un régime hydrologique proglaciaire avec des débits estivaux élevés, ce qui tend à homogénéiser la température. Le second type présente une hétérogénéité thermique élevée. La température des chenaux courants varie avec la température de l'air. En revanche, la température des chenaux alimentés par des eaux souterraines est relativement constante au cours de la journée. Nous proposons une méthode ne nécessitant pas d’images IRT pour identifier les tronçons montrant une variabilité thermique élevée.À travers ce travail, nous montrons qu’il est nécessaire de coupler les approches spatiales et temporelles pour comprendre la température des cours d’eau. Longtemps, les mesures ont été effectuées avec des thermomètres. L’aspect spatial a ainsi souvent été ignoré. La télédétection IRT a permit de mieux appréhender les structures spatiales de température. Toutefois, pour comprendre ces dernières il est indispensable de considérer les changements temporels de température. Il est également nécessaire d’intégrer une approche plus physique permettant de simuler différentes situations pour évaluer l’importance des différents facteurs affectant la température. / In a context of global warming, understanding the thermal regime of rivers is a key issue. By measuring the radiation in the electromagnetic spectrum of thermal infrared (TIR: 0.4-14µm), TIR remote sensing offers the possibility of obtaining surface temperature maps at multiple scales. The multi-scale approach is thus the guiding principle of this work.First we use satellite thermal infrared images from Landsat ETM+ to investigate longitudinal and temporal variations in the thermal patterns of a large river continuum, the French Rhône (500 km). An automated water extraction technique is developed to remove pixels contaminated by terrestrial surfaces. This method improves the accuracy of our data. The images allow us to understand the thermal effects of tributaries and nuclear power plants: the Isère is the main source of cold water while the Bugey, Saint-Alban and Tricastin nuclear power plants warm the river. We show temperature differences within the largest hydroelectric bypass facilities between the bypass section and the canal. The factors responsible for these differences are the length and minimum flow of the bypass section as well as tributaries coming into this reach.Second, we focus on a shorter river (50 km): the lower Ain in France where four airborne TIR surveys are performed. Based on a statistical analysis of temperature differences between overlapping images we calculate the measurement uncertainty associated with TIR derived profiles. This uncertainty allows for the discrimination between artifacts and real longitudinal thermal trends. To understand these trends, we use a 1D determinist model which predicts water temperature at an hourly time step along a 21 km reach. The model considers heat fluxes at the water-air interface as well as the geometrical and hydraulic characteristics of the river. Based on TIR images, groundwater inputs associated with backwaters and lateral seepages are identified. They are inserted into the temperature model. These groundwater inputs can mitigate high water temperatures during the summer by cooling the river up to -0.6°C when they represent 15.7% of the total discharge.A finer scale is finally explored. The work focuses on nine braided reaches located in the French Alps (1 km) where very high spatial resolution TIR images are acquired. By characterizing the spatial distributions of water temperature, we identify two types of reaches. The first type shows a very low thermal spatial variability throughout the day. Rivers of this type often have a proglacial hydrological regime with high summer flows, which tends to homogenize the temperature. The second type exhibits a higher thermal variability with changes during the day. The temperature of flowing channels changes during the daytime according to the air temperature. In contrast, the temperature of groundwater-fed channels exhibits smaller changes which creates thermal variability over space and time. We propose a method which does not require TIR images in order to identify reaches showing high thermal variability.Through this work, we show that it is essential to combine both spatial and temporal approaches to understand river temperature. Thermometers have been used for many years. Thus, the spatial aspect has often been ignored. TIR remote sensing has allowed a better characterization of spatial thermal patterns. However, to understand these patters it is necessary to consider temporal changes of water temperature. It is also necessary to integrate a more physical approach in order to simulate different scenarios and to assess the importance of the different factors affecting water temperature.