Sur Terre, les régions périglaciaires ayant un pergélisol riche en glace peuvent enregistrer les changements climatiques globaux. Ce pergélisol contenant 50-80 % de glace en volume s'est formé lors des grandes périodes glaciaires du Pléistocène. Par la suite, ce pergélisol riche en glace a subi une dégradation intense lors de réchauffements climatiques globaux au début de la période interglaciaire de l'Holocène.La planète Mars comporte un pergélisol à l'échelle planétaire dont la formation serait associée à des changements climatiques globaux provoqués par des variations chaotiques de son orbite durant les derniers millions d'années. La région d'Utopia Planitia située dans les moyennes latitudes nord de Mars présente différents modelés de surface (“ scalloped depressions ”, polygones, cavités à la jonction des polygones) interprétés comme s'étant formés à partir d'un pergélisol contenant potentiellement une grande quantité de glace. De la même manière que sur Terre, ce pergélisol a pu enregistrer les derniers changements climatiques globaux survenus sur Mars.Cette thèse propose d'étudier comparativement l'impact des changements climatiques sur le paysage des régions périglaciaires sur Terre et sur Mars. Dans ce but, nous avons conduit des études sur le terrain des processus et des modelés périglaciaires en Yakoutie Centrale (Sibérie) et dans le delta du Mackenzie (Canada) associées à une étude géomorphologique à haute résolution des modelés d'Utopia Planitia.Notre étude montre que l'ensemble des modelés d'Utopia Planitia est similaire en morphologie, taille et association spatiale à celui de la Yakoutie Centrale et du delta du Mackenzie (lacs thermokarstiques, polygones, mares à la jonction des polygones) indiquant que la région présenterait un pergélisol riche en glace. Le pergélisol serait composé de sédiments stratifiés et dont l'âge de formation minimale est estimé entre ~ 5 et 100 Ma. Le pergélisol contiendrait un volume de glace important (≥ 50 % en volume) sur une épaisseur de ~ 70 m.De part ses caractéristiques, ce pergélisol aurait une origine syngénétique : sa formation serait le résultat d'une accumulation importante de sédiments au sein du bassin d'Utopia Planitia sous des conditions froides permettant le gel in-situ des sédiments. Les sédiments peuvent avoir été déposés par des vallées de débâcles provenant d'Elysium Mons et/ou par une activité éolienne importante. Par ailleurs, la formation synchrone d'une calotte de glace régionale près d'Utopia Planitia lors de périodes de moyenne obliquité (~ 35°) de Mars pourrait avoir induit un dépôt éolien préférentiel dans Utopia Planitia.Par la suite, le pergélisol riche en glace aurait subi une dégradation régionale importante entre ~ 5 et 10 Ma. Ce thermokarst aurait été déclenché par une insolation accrue lors de périodes de haute obliquité (~ 45°) de Mars. L'augmentation des températures aurait provoqué une déstabilisation thermique du pergélisol entraînant une sublimation de la glace, modifiant profondément le paysage de la région.Ainsi, les variations importantes de l'obliquité de Mars ont généré des changements climatiques globaux qui ont permis la formation et la dégradation du pergélisol riche en glace d'Utopia Planitia entre ~ 5 et 10 Ma. / On Earth, periglacial regions where an ice-rich permafrost is present provide a record of global climate changes. For example, the ice-rich permafrost (50-80 % of ice by volume) that occurs in Central Yakutia (Siberia) and in the Mackenzie River Delta (Canada) was formed during the glacial periods of the Pleistocene. This permafrost was subsequently degraded during global warming at the early Holocene interglacial period.Global and possibly ice-rich permafrost occurs on Mars as well. It is thought to be the product of obliquity-driven and relatively recent global climate change (i.e. dozens of Ma). Utopia Planitia, situated in the northern mid-latitudes, is dotted with possible periglacial landforms (scalloped depressions, polygons and polygon-junction pits) that could indicate the presence of an ice-rich permafrost. Similarly to Earth, this permafrost could be marker of recent global climate changes.This thesis focuses on the impact of global climate changes on the periglacial regions of Earth and Mars. With this aim in view, we conducted (i) field studies of the periglacial processes and landforms in the Central Yakutia (Siberia) and in the Mackenzie River Delta (Canada) and, (ii) a geomorphological study (based on high-resolution images) of the putative-periglacial landforms of Utopia Planitia.Our study shows that the assemblage of landforms in Utopia Planitia share traits of form, scale and spatial association with the landforms of the Central Yakutia and of the Mackenzie Delta (thermokarst lakes, polygons and polygon-junction ponds) indicating that Utopia Planitia has an ice-rich permafrost. The permafrost is composed of stratified sediments ~ 70 m thick with a high ice-content (possibly ≥ 50 % by volume).The permafrost appears to have a syngenetic origin: it was formed by an accumulation of sediments in the basin of Utopia Planitia under cold climate conditions that leaded to the in-situ freezing of the sediments. The sediments could have been deposited by outflow valleys from Elysium Mons and/or by an eolian activity. With regard to the latter, the synchronous formation of a possible regional ice-sheet near Utopia Planitia during medium-obliquity (~ 35°) periods of Mars could have induced a preferential eolian deposition in Utopia Planitia.Subsequently, the ice-rich permafrost was regionally degraded between ~ 5 and 10 Ma. The thermokarst was triggered by an increase of insolation during high-obliquity (~ 45°) periods of Mars. The increase of temperature caused the thermal destabilization of the permafrost inducing the sublimation of ground-ice, deeply modifying the landscape.Thus, important obliquity variations of Mars caused global climate changes that could have induced the formation and the degradation of the ice-rich permafrost of Utopia Planitia between ~ 5 and 10 Ma.

Sur Terre, les régions périglaciaires ayant un pergélisol riche en glace peuvent enregistrer les changements climatiques globaux. Ce pergélisol contenant 50-80 % de glace en volume s'est formé lors des grandes périodes glaciaires du Pléistocène. Par la suite, ce pergélisol riche en glace a subi une dégradation intense lors de réchauffements climatiques globaux au début de la période interglaciaire de l'Holocène.La planète Mars comporte un pergélisol à l'échelle planétaire dont la formation serait associée à des changements climatiques globaux provoqués par des variations chaotiques de son orbite durant les derniers millions d'années. La région d'Utopia Planitia située dans les moyennes latitudes nord de Mars présente différents modelés de surface (" scalloped depressions ", polygones, cavités à la jonction des polygones) interprétés comme s'étant formés à partir d'un pergélisol contenant potentiellement une grande quantité de glace. De la même manière que sur Terre, ce pergélisol a pu enregistrer les derniers changements climatiques globaux survenus sur Mars.Cette thèse propose d'étudier comparativement l'impact des changements climatiques sur le paysage des régions périglaciaires sur Terre et sur Mars. Dans ce but, nous avons conduit des études sur le terrain des processus et des modelés périglaciaires en Yakoutie Centrale (Sibérie) et dans le delta du Mackenzie (Canada) associées à une étude géomorphologique à haute résolution des modelés d'Utopia Planitia.Notre étude montre que l'ensemble des modelés d'Utopia Planitia est similaire en morphologie, taille et association spatiale à celui de la Yakoutie Centrale et du delta du Mackenzie (lacs thermokarstiques, polygones, mares à la jonction des polygones) indiquant que la région présenterait un pergélisol riche en glace. Le pergélisol serait composé de sédiments stratifiés et dont l'âge de formation minimale est estimé entre ~ 5 et 100 Ma. Le pergélisol contiendrait un volume de glace important (≥ 50 % en volume) sur une épaisseur de ~ 70 m.De part ses caractéristiques, ce pergélisol aurait une origine syngénétique : sa formation serait le résultat d'une accumulation importante de sédiments au sein du bassin d'Utopia Planitia sous des conditions froides permettant le gel in-situ des sédiments. Les sédiments peuvent avoir été déposés par des vallées de débâcles provenant d'Elysium Mons et/ou par une activité éolienne importante. Par ailleurs, la formation synchrone d'une calotte de glace régionale près d'Utopia Planitia lors de périodes de moyenne obliquité (~ 35°) de Mars pourrait avoir induit un dépôt éolien préférentiel dans Utopia Planitia.Par la suite, le pergélisol riche en glace aurait subi une dégradation régionale importante entre ~ 5 et 10 Ma. Ce thermokarst aurait été déclenché par une insolation accrue lors de périodes de haute obliquité (~ 45°) de Mars. L'augmentation des températures aurait provoqué une déstabilisation thermique du pergélisol entraînant une sublimation de la glace, modifiant profondément le paysage de la région.Ainsi, les variations importantes de l'obliquité de Mars ont généré des changements climatiques globaux qui ont permis la formation et la dégradation du pergélisol riche en glace d'Utopia Planitia entre ~ 5 et 10 Ma.

La croissance démographique récente au Nunavik a amené l'expansion de certains villages nordiques près de zones de relief propice au déclenchement d'avalanches de neige tant à l'hiver qu'au printemps. Dans l'optique de développer une méthode de prévision précoce des avalanches au Nunavik, la surveillance des versants en contexte périglaciaire est primordiale. Les objectifs principaux de cette recherche sont donc de caractériser les événements avalancheux survenus de 2017 à 2020 sur le versant sud-ouest de la vallée Tasiapik (Umiujaq, Nunavik) et d'identifier les conditions météorologiques favorables à leur déclenchement. Pour ce faire, nous avons utilisé des appareils photographiques automatisés qui affichent une valeur de température sur chaque image capturée. Les données de température extraites sur près de 39 500 photographies ont été comparées aux données de température de deux stations météorologiques à proximité. Les résultats ont démontré que les appareils photographiques sont précis pour la mesure de la température à la fin de l'automne et à l'hiver. Au printemps et en été, ils ont une grande propension à surestimer la température. Les erreurs de mesure de température des appareils photographiques ont été statistiquement liées à la couverture nuageuse et à la radiation solaire incidente moyenne journalière. Par ailleurs, les photographies ont permis de caractériser 130 dépôts avalancheux. Deux principaux régimes d'avalanches ont été décrits : un régime hivernal, et un régime printanier. Des analyses de régression progressive ont permis d'établir que les conditions météorologiques propices au déclenchement des avalanches hivernales sont l'augmentation de la température minimale quotidienne et les chutes de neige ≥ à 10 cm à court terme (2 à 4 jours). Au printemps, ces conditions consistent en l'accumulation de degrés-jours de fonte, l'augmentation de la température minimale quotidienne, et la hauteur du couvert nival. Deux modèles de régression logistique ont été testés. Ensemble, ces modèles ont maintenu un taux de bonne classification global de 70.21% et ont correctement identifié 45 des 79 journées avalancheuses observées dans la vallée Tasiapik de 2017 à 2020. / Recent population growth in Nunavik has led to the expansion of northern villages some of which are located near mountainous areas prone to snow avalanches releases in winter and in spring. To develop an early avalanche forecasting method in Nunavik, monitoring of slopes in a periglacial context is essential. The main objectives of this research were to characterize avalanche events that occurred from 2017 to 2020 on the southwestern slope of the Tasiapik Valley (Umiujaq, Nunavik) and to identify the meteorological conditions that were favorable to their triggering. To do so, we used automated time-lapse cameras which displayed a temperature value on each captured image. Temperature data extracted from nearly 39,500 photographs were compared to temperature data from two nearby weather stations. The results showed that the cameras were accurate in measuring temperature in the late fall and winter. In spring and summer, they have a high propensity to overestimate temperature. The temperature measurement errors of the cameras were statistically related to the observable cloud coverage and the daily average incident solar radiation. In addition, the photographs were used to characterize 130 snow avalanche deposits. Two main avalanche regimes were described: winter and spring. Stepwise regression analyses established that the meteorological conditions conducive to winter snow avalanche initiation are the increasing daily minimum air temperature and short term (2-4 days) snowfall episodes ≥ 10 cm. In spring, these conditions are the accumulation of melting degree days, the increase in daily minimum air temperature, and snow cover height. Two logistic regression models were tested. Together, the models maintained a global correct classification rate of 70.21% correctly identifying 45 of 79 avalanche days observed within Tasiapik Valley from 2017 to 2020.

La géomorphologie de la marge continentale de l'Est du Canada a grandement été influencée par des processus glaciaires durant les périodes glaciaires. Au large du détroit de Belle Isle, deux auges glaciaires incisent le substrat rocheux depuis le continent vers le talus continental. Des courants glaciaires ont pris place dans les auges glaciaires de Notre Dame et Hawke, apportant d'importantes quantités de sédiments à leur embouchure, formant ainsi d'immenses éventails glaciogéniques. Des enregistrements sédimentaires obtenus à même les éventails glaciogéniques ont permis d'identifier une succession sédimentaire complète ayant débuté au Dernier maximum glaciaire. Cette séquence sédimentaire débute par un épais diamicton daté à 29,9 ka cal BP et est associé au Dernier maximum glaciaire. Au-dessus de ce diamicton se trouve une séquence turbiditique entrecoupée de minces dépôts hémipélagiques. Ces successions turbiditiques sont associées à des périodes de fonte glaciaire. La fin de l'activité turbiditique vers 17 ka cal BP correspond au début d'un important apport sédimentaire en provenance du nord, lequel est caractérisé par une sédimentation hémipélagique riche en carbone inorganique et débris délestés. La mise en commun de l'ensemble de ces observations permet d'établir la dynamique glaciaire qui a prévalue au nord-est de Terre-Neuve tout en présentant un modèle de déglaciation précis du secteur.

Les changements climatiques actuels accentuent de plus en plus la dégradation et la fonte du pergélisol dans les régions subarctiques et arctiques du Nord du Canada, accélérant ainsi la formation de mares thermokarstiques. La structure et la dynamique de ces écosystèmes d'eau douce restent peu connues et peu étudiées. Dans le cadre du projet ADAPT (Arctic Development and Adaptation to Permafrost in Transition), l’objectif principal de cette recherche est d'analyser dans les mares de thermokarst du Nunavik les communautés d'algues siliceuses (diatomées). Les formes périphytiques qui colonisent les différents substrats dans et autour de ces mares ainsi que les espèces planctoniques vivant dans la colonne d'eau sont les deux groupes d'algues plus particulièrement ciblées. La composition actuelle des communautés diatomifères est illustrée dans ce travail et s’affiche comme étude pionnière dans ce genre d'écosystème au Nunavik. Les assemblages ont été analysés en fonction des différentes niches écologiques provenant de quatre sites suivant un gradient latitudinal et écoclimatique au Nord-Ouest québécois. Cette analyse est réalisée dans le but d'établir et de quantifier les relations entre les espèces et les paramètres environnementaux des milieux étudiés. / The rapid warming increases the degradation and melting of permafrost in subarctic and arctic regions of northern Canada and accelerates the formation of thermokarst ponds. The structure and dynamics of freshwater ecosystems remain little known and little studied. In the context of ADAPT (Arctic Development and Adaptation to Permafrost in Transition) project, the main objective of this research is to analyze in thermokarst ponds Nunavik communities siliceous algae (diatom). Periphytic forms that colonize different substrates in and around these ponds and planktonic species living in the water column are the two most specifically targeted groups of algae. The current composition of diatom communities is illustrated in this work, and it appears to be a pioneer study in this kind of ecosystem in Nunavik. Assembliages were analyzed according to their association with different ecological niches from four sites along a latitudinal and ecoclimatic gradient in northwestern Quebec. This analysis is performed in order to establish and quantify the relationships between species and environmental parameters in the studied environments.

La présente étude documente, à travers l'exemple du site paléoesquimau de Tayara (KbFK- 7), sur l'île Qikirtaq, Nunavik (Canada), la géoarchéologie nordique paléoesquimaude, champ d'étude encore peu développé. Afin de caractériser et de comprendre la genèse ainsi que les processus de formation du site de Tayara, les données de terrain ont été couplées aux données de laboratoire, issues aussi bien des Sciences de la Terre que de la taphonomie et de l'archéologie. Les données géomorphologiques intra- et extra-site révèlent que la solifluxion et l'alluvionnement ont participé à l'enfouissement et à la préservation des niveaux archéologiques de Tayara. Les propriétés physico-chimiques et minéralogiques expliqueraient la susceptibilité des sédiments glaciomarins locaux à la solifluxion, processus qui était probablement actif durant les phases de l'Holocène supérieur ayant une saison de dégel plus longue ou des étés plus chauds et/ou humides. Les résultats micromorphologiques illustrent l'importance des traits bio-pédologiques (accumulation organique, pédofaune, microflore) et cryogéniques dans la formation des sédiments intrasite. Les traits anthropiques du niveau II se rapportent principalement à la subsistance (présence d'os), à la crémation (charbon de bois, os chauffé), et possiblement au piétinement (déplacement de minéraux). Par ailleurs, les données montrent que les processus naturels dépositionnels, comme la solifluxion et l'alluvionnement, ou postdépositionnels, notamment ceux liés au gel/dégel, n'ont pas affecté significativement les vestiges et les niveaux archéologiques, et plus spécifiquement le niveau II, le mieux connu jusqu'à présent. En effet, les analyses taphonomiques révèlent que les vestiges fauniques et lithiques de ce niveau sont généralement bien conservés et qu'ils n'ont pas subi d'importantes altérations physiques ni de perturbations spatiales significatives. L'assemblage archéologique du niveau II de Tayara peut ainsi être interprété en terme culturel, comportemental et palethnologique.