Malgré le déficit pluviométrique persistant qui le caractérise depuis plus de quarante ans, le Sahel connaît un accroissement notoire du ruissellement, des écoulements et de l'érosion hydrique. On attribue cela aux changements d'usage des sols, et à une fatigue de ceux-ci, épuisés par des successions de cultures de moins en moins suivies de phases de repos. Cela se traduit par une dégradation rapide des sols, dont le processus le plus courant est l'encroûtement. C'est ce même encroûtement qui est à l'origine de l'augmentation des écoulements. On se propose ici de déterminer quelle est l'évolution de l'occupation des sols dans une région de l'Ouest du Niger, afin de comprendre les facteurs et les processus qui aboutissent à de très nettes modifications dans le régime des eaux ; outre l'augmentation des débits et des coefficients d'écoulement, on observe une diminution des temps de réponse des sols et des bassins aux précipitations. Ceci est directement lié à la diminution de la capacité des sols à retenir l'eau, qui est elle-même due à l'encroûtement. L'évolution de l'occupation des sols est donc l'explication qui permet de comprendre les modifications du cycle de l'eau. On utilise ici la télédétection pour parvenir à déterminer cette évolution des usages des sols. Au passage, on essaie d'y voir plus clair sur le reverdissement observé et mesuré par de nombreux chercheurs : est- il tangible ? Dans quelles régions ? Sur quelles durées ? Quel est le rôle des méthodes de classification dans la mise en évidence de ce reverdissement ? Il faut aussi s'assurer de la représentativité des zones d'entraînement utilisées. Des méthodes de l'hydro-géomorphométrie sont appelées au secours pour séparer la zone d'étude en deux ensembles distincts (plateau- non plateau) pour faciliter la classification. Une étude par photo-interprétation est tentée sur le degré carré de Niamey, dans l'optique d'avancer dans la distinction du rôle respectif de la sécheresse et des activités socio-économiques dans les changements d'usage des sols. Enfin, après avoir comparé nos travaux avec les très nombreuses études déjà réalisées dans cette région, on s'intéresse à l'impact des changements d'usage des sols sur l'infiltration et le ruissellement, de l'échelle de la parcelle à celle du grand bassin versant, en particulier sur l'évolution remarquée des débits et régimes des fleuves, et de l'accroissement du risque de crue, observé ces dernières années. Il semblerait que 2 à 5% de surface de sol encroûté sur un bassin suffise à accroître et concentrer suffisamment les débits pour accroître cet aléa, sans pour autant empêcher un certain " reverdissement " global, tel qu'observé par l'évolution des indices de végétation télédétectés.

Malgré le déficit pluviométrique persistant qui le caractérise depuis plus de quarante ans, le Sahel connaît un accroissement notoire du ruissellement, des écoulements et de l'érosion hydrique. On attribue cela aux changements d'usage des sols, et à une fatigue de ceux-ci, épuisés par des successions de cultures de moins en moins suivies de phases de repos. Cela se traduit par une dégradation rapide des sols, dont le processus le plus courant est l'encroûtement. C'est ce même encroûtement qui est à l'origine de l'augmentation des écoulements. On se propose ici de déterminer quelle est l'évolution de l'occupation des sols dans une région de l'Ouest du Niger, afin de comprendre les facteurs et les processus qui aboutissent à de très nettes modifications dans le régime des eaux ; outre l'augmentation des débits et des coefficients d'écoulement, on observe une diminution des temps de réponse des sols et des bassins aux précipitations. Ceci est directement lié à la diminution de la capacité des sols à retenir l'eau, qui est elle-même due à l'encroûtement. L'évolution de l'occupation des sols est donc l'explication qui permet de comprendre les modifications du cycle de l'eau. On utilise ici la télédétection pour parvenir à déterminer cette évolution des usages des sols. Au passage, on essaie d'y voir plus clair sur le reverdissement observé et mesuré par de nombreux chercheurs : est- il tangible ? Dans quelles régions ? Sur quelles durées ? Quel est le rôle des méthodes de classification dans la mise en évidence de ce reverdissement ? Il faut aussi s'assurer de la représentativité des zones d'entraînement utilisées. Des méthodes de l'hydro-géomorphométrie sont appelées au secours pour séparer la zone d'étude en deux ensembles distincts (plateau- non plateau) pour faciliter la classification. Une étude par photo-interprétation est tentée sur le degré carré de Niamey, dans l'optique d'avancer dans la distinction du rôle respectif de la sécheresse et des activités socio-économiques dans les changements d'usage des sols. Enfin, après avoir comparé nos travaux avec les très nombreuses études déjà réalisées dans cette région, on s'intéresse à l'impact des changements d'usage des sols sur l'infiltration et le ruissellement, de l'échelle de la parcelle à celle du grand bassin versant, en particulier sur l'évolution remarquée des débits et régimes des fleuves, et de l'accroissement du risque de crue, observé ces dernières années. Il semblerait que 2 à 5% de surface de sol encroûté sur un bassin suffise à accroître et concentrer suffisamment les débits pour accroître cet aléa, sans pour autant empêcher un certain « reverdissement » global, tel qu'observé par l'évolution des indices de végétation télédétectés. / Despite the persistent rainfall deficit observed from more than forty years, the West African Sahel exhibits a significant increase in runoff, in rivers discharge and in water erosion. This fact is attributed to land use changes, particularly to soil overexploitation, characterized by the shortening of fallow periods. This leads to the degradation of soil structure, and to soil crusting. The soil crusting is the first factor of the increase in runoff. The purpose of this research is to determine the land use evolution in the western part of the Niger, to underline the factors and processes leading to the significant changes in surface water regime. The increase in discharges and runoff coefficients is accompanied with a reduction in the lag time of the slopes and basins when occurs a rainy event. This is directly linked to the decrease in soil water holding capacity, due to soil crusting. Hence, land use/land cover evolution is the main explaining factor of water cycle changes. Remote sensing is used in order to determine land uses changes. This implies to improve the knowledge about the “regreening” of the Sahel, observed and measured by several research teams: is it a myth or a reality? In what regions? During what periods? What is the role of classification methods of remote sensing in the highlighting of the regreening? We need to ensure that regions of interest used in this study are representative of the regional area. Methods of “hydro-geomorphometry” are needed to divide the study area into two differents areas, “plateau” and “non-plateau”, in order to avoid errors in the pixel classification of some different vegetation types which have neighbouring NDVI. A study by interpretation of aerial photographs is attempted over the Square degree of Niamey, with the aim of improving the separation between the respective role of the drought and the human activities in the evolution of land cover. After a comparison of our research with numerous previous studies realised on the same region, we perform an analyse of the impact of land use changes on infiltration and runoff, from the plot scale to the great basin scale, with a special focus on the observed evolution of rivers discharges and regimes and on the increase in flood hazard, detected during the last years. It appears that 2 to 5% of the total area exhibiting soil crusting are sufficient to increase and concentrate enough the discharges and to provoke a significant rise in the flooding, without avoiding a certain global “regreening” such as it is observed using the evolution of vegetation indices.

Alors que l’épidémiologie de la dengue dans le sud du Vietnam est caractérisée par un régime d’hyper-endémicité, la maladie est en train d’émerger dans le nord du pays depuis une quinzaine d’années. Les incidences annuelles augmentent de façon constante d’année en année et la maladie diffuse à partir de Hanoi vers les zones rurales environnantes. Le travail de recherche effectué durant cette thèse s’intéresse aux déterminants spatiaux et temporels de la transmission de la dengue dans un contexte d’émergence. Les résultats sont organisés en 3 parties. La première se concentre sur l’étude d’une épidémie qui frappa à l’automne 2013 l’île de Cat Ba, au large du Vietnam dans la baie d’Halong. Cette île est caractérisée par une population de petite taille vivant essentiellement de l’exploitation des produits de la mer ainsi que du tourisme. Une grande proportion de cette population vit sur des villages flottant au large de l’île. Nous avons comparé l’épidémiologie de la dengue sur les villages flottants et sur l’île. Pour cela nous avons testé l’agrégation spatio-temporelle des cas de dengue. Nos résultats montrent une incidence de dengue sur les villages flottant plus forte que sur l’île, malgré des densités de moustiques plus faibles. Les cas de dengue étaient également extrêmement agrégés dans le temps et l’espace, suggérant une importation de moustiques infectés plutôt qu’un cycle de transmission local complet.La seconde partie de cette thèse s’est intéressée aux déterminants environnementaux de la transmission de la dengue dans la province de Hanoi. Cette étude est basée sur l’analyse de 31906 cas de dengue géospatialisés de 2008 à 2013 et utilise des méthodes de SIG couplées avec des techniques modernes d’apprentissage automatique dans le but de quantifier en détail les influences de chaque covariable environnementale sur le risque de dengue. Nos résultats montrent une forte influence de la densité de population sur l’incidence de la dengue, comme précédemment documenté dans d’autres régions du monde. L’incidence de la dengue augmente avec la couverture végétale pour de faibles niveaux de couverture végétale et atteint de très faibles niveaux lorsque la couverture végétale est au-dessus d’un certain seuil. Une telle relation est cohérente avec ce qui est actuellement connu sur l’écologie des vecteurs de dengue. Finalement, nos résultats ont montré une forte association entre les incidences de dengue et les zones résidentielles universitaires. Ces zones sont peuplées d’étudiants venant des régions autour de Hanoi où l’incidence est faible. La susceptibilité à la dengue de cette population estudiantine est donc plus forte que dans le reste de la population de Hanoi.La dernière partie de cette thèse s’est intéressée aux relations entre les épidémies successives de dengue à Hanoi de 2011 à 2014. L’épidémiologie de la dengue à Hanoi est très saisonnière avec de très faibles incidences en hiver. Une question majeure dans une telle situation est de savoir si les virus de dengue persistent localement entre chaque épidémie. Si non, alors les cas de dengue observés en hiver correspondraient à des cas d’importation qui pourraient démarrer une nouvelle épidémie chaque été lorsque les conditions climatiques locales deviennent à nouveau favorables pour la transmission de la dengue. Nous avons utilisé une approche de phylogénie moléculaire de virus échantillonnés à Hanoi ainsi que dans d’autres localités en Asie du sud-est d’où les virus de dengue pourraient migrer. L’idée d’une telle approche consiste à comparer les distances phylogénétiques entre des virus circulants dans une localité une année donnée et des virus circulants soit la même année dans d’autres localités, soit durant les années précédentes dans la même localité. Nos résultats suggèrent que, chaque année, les épidémies de dengue à Hanoi démarrent à partir des virus de dengue importés depuis Ho Chi Minh ville. Ce schéma semble être le cas pour les 4 sérotypes de dengue. / While high dengue transmission has been documented in the southern part of Vietnam since the late seventies, the disease started to emerge in the northern part of the country 15 years ago only. In northern Vietnam, annual incidences are consistently increasing from year to year and progressively spreading from Hanoi to the surrounding rural areas. Very little is known on the causes of this recent emergence.The research carried out in this PhD revolves around the spatial and temporal determinants of dengue epidemiological transmission in a context of emergence and the results are organized in 3 parts. The first one focuses on a single epidemic of dengue that occurred during the autumn of 2013 on the small island of Cat Ba, off the coast of Vietnam in Ha Long bay. Cat Ba island is characterized by a population of a small size mostly living from sea farming and tourism. Dengue transmission on this island has been historically rare until the major epidemics that stroke the island in 2013. The population of Cat Ba has this specificity that a large proportion of it lives of floating villages off the island coast. We were interested in investigating whether the epidemics had different behavior on the island and the floating villages. To achieve this aim, we focused on the identification of spatio-temporal clusters of cases. Our results show a higher dengue incidence on the floating villages than on the island despite lower mosquito densities. Dengue cases were also highly clustered in space and time suggesting importation of infected mosquitoes rather than a local complete transmission cycle.The second part focuses on the environmental determinants of dengue transmission in the province of Hanoi. This study is based on the use of 31,906 geospatialized cases of dengue from 2008 to 2013 and applies GIS techniques coupled with modern machine learning techniques in order to quantify in detail the influences of each environmental covariate on dengue risk. Our results showed a strong influence of population density on dengue incidence as previously reported in other parts of the world. Dengue incidence increased with tree coverage for low levels of tree coverage and then reached very low levels for tree coverage above a given threshold. This pattern is consistent with the current knowledge of the dengue vector ecology. Finally we showed a strong association of dengue incidence with academic residential areas. Such areas are populated with students coming from locations around Hanoi with low dengue incidence. The susceptibility of this student population to dengue infection is thus higher than the rest of the Hanoian population.The final part looked at the relationships between the successive epidemics in Hanoi from 2011 to 2014. Dengue epidemiology in Hanoi is very seasonal with very few cases documented in winter. A major question in such situations is whether viruses actually persist locally between epidemics. If not, then observed cases during the winter would correspond to imported cases igniting new epidemics every summer when the local climatic conditions are favorable again for local dengue transmission. To do so, we used phylogenetic analyses of virus sampled in Hanoi combined with virus sampled in other locations in Southeast Asia from where dengue viruses could migrate. The rationale behind this method is to compare the phylogenetic distances between sequences circulating in a given location in a given year and sequences circulating either the same year in other locations or previous years in the same location. Our results suggest that every year dengue epidemics in Hanoi are started from viruses imported from Ho Chi Minh city. This seems to be the case for the 4 dengue serotypes.

Dans ces travaux nous nous intéressons aux formulations variationnelles pour résoudre des problèmes mal posés du traitement d'images. Nous nous focalisons principalement sur le calcul du flot optique dans les séquences d'images ainsi que la reconstruction 3D à partir d'une séquence d'images 2D. Comme ces problèmes sont mal posés au sens où ils sont sous-contraints, on utilise souvent des techniques de régularisation spatiale pour obtenir l'unicité de la solution. Nous nous proposons d'introduire d'autres contraintes dans la formulation du problème pour limiter l'importance de cette régularisation, voire pour la supprimer complètement. Ces contraintes sont dérivées des informations a priori sur les conditions expérimentales. Dans un premier chapitre, nous examinons un cas d'étude tiré de l'imagerie biologique: il s'agit d'acquisitions multi-focales de vésicules géantes, nous en exploitons alors la topologie sphérique pour divers problèmes tels que le suivi, la segmentation, l'estimation du flot optique et la reconstruction 3D. Ces contraintes sont donc d'ordre spatiales. Dans un second chapitre, nous étudions la possibilité de tirer partie de l'information temporelle présente dans les séquences d'images. Cette information est alors modélisée par une équation d'évolution. La difficulté à lever est de résoudre conjointement cette équation et les contraintes qui dérivent du problème de traitement d'images. Nous utilisons alors le formalisme de l'assimilation variationnelle de données dans une formulation dite ''faible'' car nous attribuons une erreur sur l'équation d'évolution. Bien que l'équation d'évolution décrive imparfaitement la dynamique, nous montrons que l'on peut résoudre le problème mal posé de l'estimation du flot optique sans recourir à la régularisation. Nous montrons également que lorsque les informations sont manquantes, il est possible de fournir une estimation réaliste du flot optique, ceci permet de gérer les cas difficiles d'occultations. Enfin, dans un dernier chapitre, nous résumons des travaux parallèles portant sur la résolution variationnelle de problèmes non linéaires de traitement d'images, des travaux sur l'occupation des sols en imagerie satellitaire haute définition et enfin sur le suivi multi-cibles.

Le changement d'occupation des sols contaminés est susceptible de modifier la nature et la quantité des matières organiques du sol (MOS). Les matières organiques sont connues pour avoir un rôle de source trophique pour les organismes des sols et un rôle de ligand vis-à-vis des éléments traces métalliques (ETM) dans les sols contaminés. Des changements de matières organiques dus aux changements d'occupation des sols contaminés peuvent modifier la spéciation des ETM et leur disponibilité. Mais dans ce cas, le rôle de la matière organique dans le déterminisme de la disponibilité des ETM est peu documenté. L'objectif du travail présenté dans cette thèse était de mettre en évidence le rôle des matières organiques dans la disponibilité des ETM, dans le cas de sols agricoles contaminés après un changement de cultures annuelles vers des cultures pérennes à vocation non-alimentaire. Le travail a concerné l'étude de la disponibilité du Cu, Pb, Zn et Cd dans les sols de deux sites différents en texture et en origine de pollution i.e. le site de Metaleurop (Nord de la France) avec des sols limoneux contaminés par des retombées atmosphériques et le site de Pierrelaye (Région Parisienne) avec des sols sableux contaminés par les apports d'eaux usées brutes de la ville de Paris. Le rôle de la matière organique a été étudié en travaillant 1) sur des échantillons de sols sous deux cultures différentes i.e. sous culture annuelle et culture pérenne à vocation énergétique miscanthus depuis trois ans, 2) sur les échantillons de sol avant et après incubation in vitro afin d'accélérer la minéralisation de la matière organique, et 3) sur des échantillons de sol avec et sans matières organiques particulaires (MOP) i.e. les fractions libres des MOS afin de mettre en évidence leur rôle spécifique. Une approche combinée d'évaluation de la disponibilité par des extractions chimiques des ETM et d'étude de la localisation des ETM dans des fractions granulométriques a été utilisée. Les résultats obtenus montrent que l'impact de l'occupation des sols (sous culture annuelle ou pérenne miscanthus) sur la disponibilité des ETM était différent pour les deux sites étudiés. Pour les sols du site de Metaleurop les résultats ont montré que la disponibilité de Cu et Pb diminuait sous miscanthus tandis qu'une augmentation de leur localisation dans les fractions fines était observée. Par contre aucun changement n'a été observé pour Zn ni Cd dans ce site. Au contraire pour les sols sableux riches en matières organiques de Pierrelaye le changement d'occupation a impacté la disponibilité de Zn et Cd tandis que celle de Pb et Cu n'a pas évolué. Les résultats des sols avant et après incubation montrent que l'impact de la minéralisation des MOS sur la disponibilité des ETM était site dépendant pour Pb et Cd alors que l'effet sur Cu et Zn était similaire pour les sols des deux sites. En travaillant sur les sols avec et sans MOP, nous avons pu observer que les MOP en tant que fraction organique libre participaient à la disponibilité des ETM telle qu'étudiée, et que une partie du cuivre lié aux MOP était disponible pour un organisme dans nos conditions. Ces résultats de disponibilités des ETM dans des sols qui varient avec la nature et la quantité des matières organiques sont discutés.

Le changement d’occupation des sols contaminés est susceptible de modifier la nature et la quantité des matières organiques du sol (MOS). Les matières organiques sont connues pour avoir un rôle de source trophique pour les organismes des sols et un rôle de ligand vis-à-vis des éléments traces métalliques (ETM) dans les sols contaminés. Des changements de matières organiques dus aux changements d’occupation des sols contaminés peuvent modifier la spéciation des ETM et leur disponibilité. Mais dans ce cas, le rôle de la matière organique dans le déterminisme de la disponibilité des ETM est peu documenté. L’objectif du travail présenté dans cette thèse était de mettre en évidence le rôle des matières organiques dans la disponibilité des ETM, dans le cas de sols agricoles contaminés après un changement de cultures annuelles vers des cultures pérennes à vocation non-alimentaire. Le travail a concerné l’étude de la disponibilité du Cu, Pb, Zn et Cd dans les sols de deux sites différents en texture et en origine de pollution i.e. le site de Metaleurop (Nord de la France) avec des sols limoneux contaminés par des retombées atmosphériques et le site de Pierrelaye (Région Parisienne) avec des sols sableux contaminés par les apports d’eaux usées brutes de la ville de Paris. Le rôle de la matière organique a été étudié en travaillant 1) sur des échantillons de sols sous deux cultures différentes i.e. sous culture annuelle et culture pérenne à vocation énergétique miscanthus depuis trois ans, 2) sur les échantillons de sol avant et après incubation in vitro afin d’accélérer la minéralisation de la matière organique, et 3) sur des échantillons de sol avec et sans matières organiques particulaires (MOP) i.e. les fractions libres des MOS afin de mettre en évidence leur rôle spécifique. Une approche combinée d’évaluation de la disponibilité par des extractions chimiques des ETM et d’étude de la localisation des ETM dans des fractions granulométriques a été utilisée. Les résultats obtenus montrent que l’impact de l’occupation des sols (sous culture annuelle ou pérenne miscanthus) sur la disponibilité des ETM était différent pour les deux sites étudiés. Pour les sols du site de Metaleurop les résultats ont montré que la disponibilité de Cu et Pb diminuait sous miscanthus tandis qu’une augmentation de leur localisation dans les fractions fines était observée. Par contre aucun changement n’a été observé pour Zn ni Cd dans ce site. Au contraire pour les sols sableux riches en matières organiques de Pierrelaye le changement d’occupation a impacté la disponibilité de Zn et Cd tandis que celle de Pb et Cu n’a pas évolué. Les résultats des sols avant et après incubation montrent que l’impact de la minéralisation des MOS sur la disponibilité des ETM était site dépendant pour Pb et Cd alors que l’effet sur Cu et Zn était similaire pour les sols des deux sites. En travaillant sur les sols avec et sans MOP, nous avons pu observer que les MOP en tant que fraction organique libre participaient à la disponibilité des ETM telle qu’étudiée, et que une partie du cuivre lié aux MOP était disponible pour un organisme dans nos conditions. Ces résultats de disponibilités des ETM dans des sols qui varient avec la nature et la quantité des matières organiques sont discutés. / The changes in land use of contaminated agricultural soils are susceptible to modify their trace metal availabilities by changing the quality and quantity of soil organic matter. But the role of soil organic matter in the determinism of trace metal availabilities in contaminated soils is not well known. The objective of the present study was to assess the role of soil organic matter in determinism of trace metal availabilities and their dynamics in contaminated soils varying in their texture and nature of pollution. A strategy of studying Cu, Pb, Zn and Cd availabilities of two sites with different texture and origin of pollution was adopted and the role of organic matter was assessed through; 1) sampling the soils of two parcels at each site with two different land uses i.e. under annual crop and under perennial energy crop miscanthus, 2) changing the soil organic matter of these soils through in vitro soil incubations. A combined approach of chemical metal extractions and metal localization study in different soil size fractions was used. The results of the trace metal availabilities of the soil under miscanthus compared to annual crop soil showed that the influence of changes in organic matter through land use was different at both sites. In the silty clayed soil, the availability of Cu and Pb which are the metals known to be preferentially bound to organic matter was decreased with an increase in their localization in soil finer fractions. In the site with organic matter rich sandy soils the availability of metals which are known to be bound to soil mineral phases i.e. Zn and Cd was changed without a change in their localization. The results of laboratory incubation experiments revealed that the mineralization of soil organic matter affects the trace metal availability in two ways. Cu and Zn availabilities are changed in all soils whatever the texture while Pb and Cd availabilities changed only in sandy soils. This difference of the change of metal availabilities in both cases of organic matter variations i.e. between the soil samples under different land use and in the samples of laboratory incubations can be explained by the fact that the changes in organic matter were not similar in both cases. Our work on the metal enriched particulate organic matter (POM) fractions, the most labile organic matter fractions showed that POM act as source and sink of the metals in our conditions and POM associated copper is bioavailable in liquid medium but its bioavailability is less than the metal added as salt solution. These results, increasing the understanding of the role of soil organic matter in the determinism of trace metal availability in different textured soils, are discussed.

Cette étude propose une analyse intégrée de biomarqueurs moléculaires de sols, depuis leur site de production jusqu'à leur archivage sédimentaire lacustre. Un inventaire des lipides neutres est d'abord réalisé sur des sols d'usages contrastés : prairies/pâtures et forêts. Globalement, cette approche permet de distinguer (1) des composés linéaires ubiquistes, et (2) des composés (poly-)cycliques, généralement spécifiques. Parmi ces derniers figurent les acétates de triterpényle et les méthoxyserratènes, respectivement biomarqueurs d'Astéracées et de Pinacées. La persistance de l'empreinte moléculaire d'un ancien usage des sols est aussi démontrée. Ensuite, l'analyse multi-proxy d'une carotte sédimentaire couvrant les 6700 dernières années révèle l'impact prépondérant des activités humaines sur le fonctionnement hydrologique du lac, depuis l'époque gallo-romaine. Les assemblages moléculaires précédemment définis dans les sols sont globalement retrouvés, associés à un nouveau biomarqueur spécifique du chanvre, d'intérêt paléoenvironnemental. Une tentative de reconstitution des anciennes occupations des sols apparaît conforme aux données historiques et paléoenvironnementales antérieures. / This study proposes an integrated analysis of molecular biomarkers of landuse, from their genesis in soils to their archiving in the lacustrine sediment. An inventory of neutral lipids is realized on soils of two contrasted landuses: grassland/pasture and forest. This approach globally allows to distinguish (1) ubiquist linear compounds and (2) (poly-)cyclic compounds, generally specific. Among these ones, triterpenyl acetates and methoxyserratenes are detected and are respectively biomarkers of Asteraceae and Pinaceae. The persistence of a molecular imprint of an ancient landuse is also demonstrated. Then, the multi-proxy analysis of a sedimentary core, covering the last 6700 years, shows the prominent impact of human activities on the hydrologic functioning of the lake since the gallo-roman period. Molecular assemblages previously defined in soils are globally detected in sediments, associated with a new specific biomarker of hemp, of palaeoenvironmental interest. Hypotheses for the reconstitution of past landuses appear to be consistent with previous historical and palaeoenvironmental data.

Cette étude propose une analyse intégrée de biomarqueurs moléculaires de sols, depuis leur site de production jusqu'à leur archivage sédimentaire lacustre. Un inventaire des lipides neutres est d'abord réalisé sur des sols d'usages contrast és : prairies/pâtures et forêts. Globalement, cette approche permet de distinguer (1) des composés linéaires ubiquistes, et (2) des composés (poly-)cycliques, généralement spéci ques. Parmi ces derniers gurent les acétates de triterpényle et les méthoxyserrat ènes, respectivement biomarqueurs d'Astéracées et de Pinacées. La persistance de l'empreinte moléculaire d'un ancien usage des sols est aussi démontrée. Ensuite, l'analyse multi-proxy d'une carotte sédimentaire couvrant les 6700 dernières années révèle l'impact prépondérant des activités humaines sur le fonctionnement hydrologique du lac, depuis l'époque gallo-romaine. Les assemblages moléculaires précédemment dé- nis dans les sols sont globalement retrouvés, associés à un nouveau biomarqueur spéci que du chanvre, d'intérêt paléoenvironnemental. Une tentative de reconstitution des anciennes occupations des sols apparaît conforme aux données historiques et paléoenvironnementales antérieures.

De part leur influence déterminante sur les changements globaux, les changements d'occupation et d'utilisation des sols constituent un champ de recherche extrêmement actif. Néanmoins l'étude des changements de la zone côtière de leur conséquences locales est encore relativement rare. Or le littoral connaît depuis le siècle dernier des pressions anthropiques croissantes génératrices de changements d'occupation des sols. La finalité principale de ce travail était de contribuer à la connaissance des dynamiques territoriales récentes de la partie terrestre de la zone côtière, appliquée au territoire du Pays de Brest. La méthodologie retenue s'articule autour de la classification orientée-objet d'une image satellitaire SPOT 5 d'avril 2003, et de l'utilisation de données d'occupation des sols hétérogènes (IPLI-77), pour la production d'une information sur les changements d'occupation des sols survenus dans les communes littorales du Pays de Brest entre 1977 et 2003. Le résultat de l'analyse orientée-objet entreprise sur l'image SPOT 5 permet de décrire finement l'occupation des sols en 2003, à trois niveaux de précision. Puis l'analyse combinée des deux jeux de données décrit les principales évolutions de l'occupation des sols entre les deux dates. Elle montre une artificialisation sensible, notamment aux abords de la ville de Brest et sur le littoral, et un enfrichement des terres agricoles. Enfin la formulation d'hypothèses synthétisées sous forme de variables permet de mettre en évidence quelques facteurs de l'artificialisation à cette période.

L'étude des surfaces continentales est devenue ces dernières années un enjeu majeur à l'échelle mondiale pour la gestion et le suivi des territoires, notamment en matière de consommation des terres agricoles et d'étalement urbain. Dans ce contexte, les cartes d'occupation du sol caractérisant la couverture biophysique des terres émergées jouent un rôle essentiel pour la cartographie des surfaces continentales. La production de ces cartes sur de grandes étendues s'appuie sur des données satellitaires qui permettent de photographier les surfaces continentales fréquemment et à faible coût. Le lancement de nouvelles constellations satellitaires - Landsat-8 et Sentinel-2 - permet depuis quelques années l'acquisition de séries temporelles à hautes résolutions. Ces dernières sont utilisées dans des processus de classification supervisée afin de produire les cartes d'occupation du sol. L'arrivée de ces nouvelles données ouvre de nouvelles perspectives, mais questionne sur le choix des algorithmes de classification et des données à fournir en entrée du système de classification. Outre les données satellitaires, les algorithmes de classification supervisée utilisent des échantillons d'apprentissage pour définir leur règle de décision. Dans notre cas, ces échantillons sont étiquetés, \ie{} la classe associée à une occupation des sols est connue. Ainsi, la qualité de la carte d'occupation des sols est directement liée à la qualité des étiquettes des échantillons d'apprentissage. Or, la classification sur de grandes étendues nécessite un grand nombre d'échantillons, qui caractérise la diversité des paysages. Cependant, la collecte de données de référence est une tâche longue et fastidieuse. Ainsi, les échantillons d'apprentissage sont bien souvent extraits d'anciennes bases de données pour obtenir un nombre conséquent d'échantillons sur l'ensemble de la surface à cartographier. Cependant, l'utilisation de ces anciennes données pour classer des images satellitaires plus récentes conduit à la présence de nombreuses données mal étiquetées parmi les échantillons d'apprentissage. Malheureusement, l'utilisation de ces échantillons mal étiquetés dans le processus de classification peut engendrer des erreurs de classification, et donc une détérioration de la qualité de la carte produite. L'objectif général de la thèse vise à améliorer la classification des nouvelles séries temporelles d'images satellitaires à hautes résolutions. Le premier objectif consiste à déterminer la stabilité et la robustesse des méthodes de classification sur de grandes étendues. Plus particulièrement, les travaux portent sur l'analyse d'algorithmes de classification et la sensibilité de ces algorithmes vis-à-vis de leurs paramètres et des données en entrée du système de classification. De plus, la robustesse de ces algorithmes à la présence des données imparfaites est étudiée. Le second objectif s'intéresse aux erreurs présentes dans les données d'apprentissage, connues sous le nom de données mal étiquetées. Dans un premier temps, des méthodes de détection de données mal étiquetées sont proposées et étudiées. Dans un second temps, un cadre méthodologique est proposé afin de prendre en compte les données mal étiquetées dans le processus de classification. L'objectif est de réduire l'influence des données mal étiquetées sur les performances de l'algorithme de classification, et donc d'améliorer la carte d'occupation des sols produite. / Land surface monitoring is a key challenge for diverse applications such as environment, forestry, hydrology and geology. Such monitoring is particularly helpful for the management of territories and the prediction of climate trends. For this purpose, mapping approaches that employ satellite-based Earth Observations at different spatial and temporal scales are used to obtain the land surface characteristics. More precisely, supervised classification algorithms that exploit satellite data present many advantages compared to other mapping methods. In addition, the recent launches of new satellite constellations - Landsat-8 and Sentinel-2 - enable the acquisition of satellite image time series at high spatial and spectral resolutions, that are of great interest to describe vegetation land cover. These satellite data open new perspectives, but also interrogate the choice of classification algorithms and the choice of input data. In addition, learning classification algorithms over large areas require a substantial number of instances per land cover class describing landscape variability. Accordingly, training data can be extracted from existing maps or specific existing databases, such as crop parcel farmer's declaration or government databases. When using these databases, the main drawbacks are the lack of accuracy and update problems due to a long production time. Unfortunately, the use of these imperfect training data lead to the presence of mislabeled training instance that may impact the classification performance, and so the quality of the produced land cover map. Taking into account the above challenges, this Ph.D. work aims at improving the classification of new satellite image time series at high resolutions. The work has been divided into two main parts. The first Ph.D. goal consists in studying different classification systems by evaluating two classification algorithms with several input datasets. In addition, the stability and the robustness of the classification methods are discussed. The second goal deals with the errors contained in the training data. Firstly, methods for the detection of mislabeled data are proposed and analyzed. Secondly, a filtering method is proposed to take into account the mislabeled data in the classification framework. The objective is to reduce the influence of mislabeled data on the classification performance, and thus to improve the produced land cover map.