Dans un contexte où des millions de personnes dépendent de la ressource en eau exposée au caprice de la mousson en Afrique de l'Ouest, ce travail de thèse vise à mieux appréhender les processus hydrologiques en zone de socle, et notamment à évaluer le rôle de la redistribution latérale de l'eau dans le sol par les interactions entre les réservoirs souterrains, la végétation et l'atmosphère, par la caractérisation et la modélisation à l'échelle de la parcelle et du versant. Ce travail s'appuie sur le dispositif expérimental déployé dans le petit bassin versant de l'Ara dans le cadre de l'observatoire AMMA-CATCH. La mise en oeuvre du modèle ParFlow-CLM permet de simuler les transferts dans la zone saturée et la zone non saturée par la résolution de l'équation de Richards en 3D, en étant conditionné par un forçage atmosphérique en surface. Après avoir identifié les paramètres influents pour les transferts verticaux, une caractérisation spatiale de ces paramètres a été menée. La configuration du modèle a ensuite été évaluée en 1D. Il est montré que le modèle reproduit de manière pertinente les séries temporelles du bilan d'énergie et la distribution de l'eau dans le sol. L'effet de la variabilité spatiale des paramètres hydrodynamiques est ensuite étudié à l'échelle de la parcelle. Enfin, en incluant les géométries de socle connues et une distribution de végétation, les transferts horizontaux souterrains sont mis en évidence avec la formation de zones sèches ou humides en relation avec des distributions spatiales d'évapotranspiration.

Dans un contexte où des millions de personnes dépendent de la ressource en eau exposée au caprice de la mousson en Afrique de l'Ouest, ce travail de thèse vise à mieux appréhender les processus hydrologiques en zone de socle, et notamment à évaluer le rôle de la redistribution latérale de l'eau dans le sol par les interactions entre les réservoirs souterrains, la végétation et l'atmosphère, par la caractérisation et la modélisation à l'échelle de la parcelle et du versant. Ce travail s'appuie sur le dispositif expérimental déployé dans le petit bassin versant de l'Ara dans le cadre de l'observatoire AMMA-CATCH. La mise en oeuvre du modèle ParFlow-CLM permet de simuler les transferts dans la zone saturée et la zone non saturée par la résolution de l'équation de Richards en 3D, en étant conditionné par un forçage atmosphérique en surface. Après avoir identifié les paramètres influents pour les transferts verticaux, une caractérisation spatiale de ces paramètres a été menée. La configuration du modèle a ensuite été évaluée en 1D. Il est montré que le modèle reproduit de manière pertinente les séries temporelles du bilan d'énergie et la distribution de l'eau dans le sol. L'effet de la variabilité spatiale des paramètres hydrodynamiques est ensuite étudié à l'échelle de la parcelle. Enfin, en incluant les géométries de socle connues et une distribution de végétation, les transferts horizontaux souterrains sont mis en évidence avec la formation de zones sèches ou humides en relation avec des distributions spatiales d'évapotranspiration. / In West Africa, millions of people rely on water resources exposed to the monsoon variability. In this context, the aim of this thesis is to better understand hydrological processes in bedrock areas, and more particularly to estimate the role of lateral redistribution of soil water by the interactions between underground reservoirs, vegetation and atmosphere, using hydrogeological prospection and modeling at field and catena scale. This work is supported by the experimental device implemented in the small Ara catchment in the framework of the AMMA-CATCH observatory. The use of the ParFlow-CLM model allows the simulation of transfers in the saturated and the vadose zone by solving the Richards equation in 3D. The model was forced using observed atmospheric forcing at the surface. We first identify influential parameters for vertical water transfers. Then a spatial characterization of these parameters is carried out. The 1D version of the Parflow-CLM model is assessed using observed data. We show that the model provides relevant times series of the surface energy balance and of soil water distribution as compared to the observations. The impact of the spatial variability of the hydraulic parameters at the field scale (<1 ha) is studied. Finally, the bedrock geometry and the spatial distribution of vegetation are taken into account in the modelling. This allows the identification of horizontal subsurface lateral fluxes, which generate wet and dry patterns, which are related to the spatial distribution of evapotranspiration.

La pratique du jeu vidéo amène-t-elle à des apprentissages officiellement attendus à l’école ? Pour répondre à cette question, nous avons interrogé le lien entre les connaissances et les compétences développées par la pratique du jeu vidéo et celles attendues dans le socle commun de connaissances et de compétences de l’Education Nationale en France. En utilisant une méthode d’analyse inspirée des travaux de l’anthropologue de la communication E.T. Hall, nous avons pu mettre en évidence la potentielle existence de relations entre ce socle et la pratique du jeu vidéo. Afin de vérifier ces liens, nous avons mis en place une démarche expérimentale auprès d’élèves en école primaire que nous avons fait jouer à un jeu sérieux. Ces élèves ont été soumis à une évaluation avant de jouer au jeu, immédiatement après et sept jours plus tard. Nos analyses confirment qu’un lien existe entre la pratique du jeu sérieux et le socle commun de connaissances et de compétences mais aussi et surtout que cette pratique du jeu sérieux amène à des apprentissages officiellement attendus à l’école. Par ailleurs, nous montrons que les élèves de Zone d’Education Prioritaire sont ceux qui progressent le plus suite à la pratique du jeu sérieux. Nous constatons également que les élèves ayant de bons résultats à l’école restent finalement les meilleurs, que ce soit dans nos évaluations ou dans la pratique du jeu sérieux. On relève également l’importance de différentes variables dans le développement des apprentissages chez les élèves. Par exemple, leurs habitudes de pratique des jeux vidéo à la maison influencent positivement ou négativement leurs apprentissages. D’un point de vue technique, ces apprentissages semblent être facilités dès lors que le jeu vidéo aborde les informations à transmettre selon le triptyque « forme, fond et manipulation ». Il est également mis en évidence la rétention de certains apprentissages à plus long terme. / Does playing video games result in learning that is officially expected at school? To answer this question, we examined the link between knowledge and skills developed by playing video games and those expected in the common core of knowledge and skills from the “Education Nationale” in France. By using an analysis method inspired by the work of the anthropologist E.T. Hall, we were able to highlight potential relations between the common core of knowledge and skills and video games. In order to check these links, we implemented an experimental approach with pupils in primary school who were asked to play a serious video game. The pupils were submitted to an evaluation before the game session, right after playing and one week later. Our analyses confirm that a link exists between the serious game and the common core of knowledge and skills, but above all that playing the game results in learning officially expected at school. Interestingly, we found that pupils from disadvantaged areas are the ones experiencing the best progression after playing. We also noticed that children having good marks in school are as well the ones having good performance in the evaluation and in the video game. Furthermore, we could demonstrate the importance of various variables in the learning process. For example, pupils' video games habits positively or negatively influence their learning capacity. From a technical perspective, learning seems to be facilitated when the video game covers the information to be transmitted according to the triptych "form, substance and manipulation." Finally, we could identify the existence of long-term learning in some cases.

Le massif du Pelvoux (MCE, Alpes occidentales) fait partie de la paléo-marge passive téthysienne. C'est un site privilégié d'étude de structures superposées. On y trouve trace d'événements extensifs téthysiens, puis compressifs alpins. Les massifs de Morges, des Pourroys et du Vallon sont des pincées de couverture mésozoïque dans le socle cristallin. Ils permettent une étude des relations entre le socle et sa couverture. Cet interface est un marqueur de la déformation finie à l'échelle orogénique. Géométrie et cinématique montrent l'existence de deux phases de déformation dans l'histoire alpine. Un calage dans le temps est proposé par comparaison avec les régions environnantes: la phase DI serait du Crétacé supérieur - Eocène inférieur (pyrénéo-provencale). La D2 est au plus vieux oligocène supérieur. Elle s'intègre au modèle géodynamique par rotation-expulsion si l'on abaisse la pointe de l'indenteur d'environ 10 km vers le Sud. Le socle accommode le raccourcissement DI vers le SW par des plis kilométriques, alors que la couverture développe des plis PI de toute échelle. Ce découplage mécanique est en partie contrôlé par la distribution des fluides. ils sont diffus dans la couverture, mais chenalisés dans le socle dans les grands accidents mylonitiques. La déformation est alors concentrée le long de ces zones de faiblesse. Cette tectonique est contemporaine de conditions de température de 300 à 400°C et de profondeur de 5 à 12 km. Le raccourcissement Dl structure le massif. Cette hypothèse sur la géométrie 3D du massif de Morges a été illustrée par un modèle surfacique construit avec le modeleur STRIM. Il a été ensuite exploité pour un dépliage. Une autre méthode de reconstruction des surfaces a fourni des résultats corroborant ceux obtenus avec STRIM. Un apport de cette étude est de montrer dans le Sud-Pelvoux une absence de cisaillement plat au profit d'accidents verticaux. Cette géométrie s'intègre à celle déduite du profIl sismique ECORS pour la zone externe des Alpes.

Ce travail concerne le Dôme de La Mure : le socle cristallin et sa couverture paléozoïque.: situation dans les Alpes occidentales : Belledonne, socle cristallin couverture carbonifére, série houillère, flore du bassin houiller, le Permine

Centré sur le haut massif de Bellecôte, en Savoie, ce terrain (8 km x l2 km) possède une couverture permienne et triasique à faciès brianconnais, parfois décollée tectoniquement. Elle peut aussi être adhérente, discordante stratigraphiquement sur l'Antépermien, et est alors souvent réduite: le Werfénien (Scythien) et le Permien peuvent manquer totalement.<br />L'Antépermien est d'âge inconnu. La cartographie à 1/10 000 permet d'y reconnaître une série de deux kilomètres environ de puissance. En liaison avec l'étude pétrologique, les analyses chimiques montrent une zonation chimiostratigraphique, du moins pour les nombreuses formations d'origine magmatique ou volcanique, y compris les produits de l'altération hydrothermale précoce.<br />Sur un possible socle polymétamorphique (micaschistes à grenats), la série antépermienne comporte 1 km de métabasites rubanées, anciens basaltes spilitiques, à niveaux subordonnés de quartz-kératophyres sodiques. La spilitisation est précoce, mais postmagmatique. Les dernières alternances acide-basique consistent en laccolites gabbro-dioritiques, et en barres de quartz-kératophyres non sodiques, très siliceux (SiO2 > 90%; silicification hydrothermale prolongée ?). Jusqu'à ce niveau, les "roches vertes" paléozoïques ont un chimisme de tholéiites pauvres en TiO2 (moins de 1,5%). Ceci, avec la spilitisation probablement sous-marine, permet de proposer un contexte de bassin marginal.<br />Puis viennent 1 000 m de schistes noirs (métasédiments fins riches en matière organique et en pyrite). L'albite y est abondante (4% de Na2O contre 1% de K2O) et témoigne d'influences volcaniques dominantes, avec une faible proportion d'apports sialiques. Les nombreux sills vert sombre dans ces schistes noirs ont une composition de tholéiites riches en TiO2 (2% à 2,5%), et sont ainsi analogues aux tholéiites médioocéaniques.<br />Par ses caractères, évoquant un contexte océanique, l'Antépermien de Bellecôte diffère du Houiller, daté et situé à l'Ouest, et du Stéphano- Permien, tous deux continentaux. Ce matériel pourrait de plus avoir été plissé avant le Permien. On peut donc voir dans la Vanoise septentrionale un socle antéhouiller, émergé au Carbonifère supérieur et parfois jusqu'au Trias. Des séries analogues existent dans les massifs voisins (Mont Pourri, Grand Bec), et dans les massifs cristallins externes. L'hypothèse d'un âge siluro-ordovicien est envisageable.<br />Outre un possible plissement antépermien, trois phases tectoniques alpines majeures sont distinguées. La phase 1 aurait créé un vaste pli couché à vergence N ou NE, dont le cœur est jalonné de métamylonites. La phase 2 serait celle dite de rétrocharriage, à vergence E à SSE selon les lieux. La phase 3 est caractérisée par une faible charge lithostatique, et les fortes pressions de fluides le long des accidents ont engendré des roches broyées et minéralisées (entre autres cargneules). Lors de cette dernière phase se produit le chevauchement vers le N de la Vanoise septentrionale sur la zone houillère, mouvement qui peut être relié à un vaste décrochement senestre orienté N-S, à la frontière entre le Briançonnais interne (Vanoise, à l'E) et le Briançonnais externe (zone houillère, à l'W).

Ce travail contribue à la connaissance du Carbonifère briançonnais/zone houillère et a été poursuivi dans les années 1950. Il a été mené avec les moyens suivants : levées de cartes, relevées des galeries hydroélectriques, et analyse de lames minces. La zone étudiée couvre la vallée de l'Arc, le bassin du Doron de Bozel, et la vallée de l'Isère (pour partie)

L'étude des flux souterrains à l'échelle régionale / continentale englobe des problématiques majeures de l'hydrogéologie telles que le partitionnement entre nappes et rivières, les chemins et les temps de transfert des circulations souterraines, ainsi que l'impact et la vulnérabilité d'un pompage. Les flux souterrains résultent d'une combinaison complexe de facteurs climatiques, topographiques et géologiques. Dans les aquifères de socle, les structures hétérogènes d'altération de subsurface et de fracturation tectonique ont un impact particulier. Nous abordons cette thématique sous l'hypothèse de contraintes stationnaires. Notre approche repose sur la modélisation numérique des écoulements poreux à surface libre qui permet d'étudier les interactions de la nappe avec la topographie, déterminantes de l'organisation des écoulements. Basée sur un schéma d'adaptation locale de la méthode des volumes finis, une méthode numérique de résolution performante de ce problème fortement non linéaire a été développée. Dans le cadre d'un bassin "élémentaire" représentatif d'un bassin hydrogéologique de premier ordre idéalisé, une étude adimensionnelle des paramètres de contrôle des écoulements a été menée. Les résultats forment une base pertinente pour l'étude de systèmes plus complexes. Dans des configurations plus réalistes et représentatives des aquifères de socle, les principaux mécanismes régissant les écoulements souterrains sous contrainte de la recharge et d'un pompage sont mis en évidence. Ces derniers résultats ont abouti à la formulation d'un modèle conceptuel adapté à la problématique de l'influence du pompage sur les zones de décharge naturelles de l'aquifère.

Les régions de socle cristallin, pourtant largement représentées à l'échelle mondiale, sont réputées pour leurs modestes ressources en eaux souterraines. La valorisation des eaux souterraines dans les régions de socle est majoritairement limitée aux formations altérées et fissurées de sub-surface. Cependant, ces ressources sont souvent négligées au profit des eaux de surface en raison de leurs faibles débits d'exploitation et de leurs vulnérabilités aux polluants anthropiques. De récentes études de prospection et de recherche ont révélé la présence de ressources souterraines importantes, au delà des horizons superficiels classiquement exploités. Cependant peu d'informations spécifiques à ces ressources profondes sont disponibles, notamment concernant la structure des systèmes aquifères et leurs particularités hydrogéologiques. Par cette étude nous mettons clairement en évidence la présence de ressources en eau conséquentes dans le socle cristallin profond du Massif Armoricain. Ces ressources sont associées à des systèmes de failles assurant des capacités de drainage des réservoirs de stockage connectés. Les réservoirs de stockage superficiels et bordiers assurent l'alimentation en eau du réseau de fracture principal. Cette capacité de drainage est dépendante de la géométrie du plan de faille perméable. Les failles sub-horizontales sont les structures les plus efficaces dans cette fonction. Le stockage dans les formations bordières au système de faille apparaît déterminant pour assurer un débit d'exploitation conséquent. Cette étude permet d'établir une conceptualisation générale de ces systèmes de faille, tant d'un point de vue hydrodynamique que géochimique, et apporte des pistes de réflexions pour la gestion et la protection de telles ressources en eau.

Ce travail vise à caractériser et comparer les fonctionnements hydrodynamiques à plusieurs échelles spatiales en zones cristalline et sédimentaire de l’Ouest nigérien et par suite à proposer un modèle simple de fonctionnement hydrodynamique des bassins expérimentaux cristallins qui soit potentiellement transposable aux échelles supérieures.L’analyse qualitative du paysage montre que ces deux domaines ont des états de surface communs et spécifiques.L’étude expérimentale effectuée sur les états de surface communs (surface biologique, BIOL, d’érosion, ERO, structurale, ST-jac, et cultivée, C) montre, à l’échelle ponctuelle, que la surface ERO a la même valeur de conductivité hydraulique K dans les deux contextes. En revanche, les surfaces C et surtout ST ont des conductivités plus faibles en zone cristalline. Le suivi temporel effectué sur ces deux états de surface en zone cristalline a mis en évidence la stationnarité de la conductivité sur ST (jachère de 5 ans) durant la saison des pluies tandis qu'elle varie fortement sur la surface cultivée en fonction du calendrier cultural et du cumul de pluie. K décroit d’une valeur initiale de 170 mm/h après le sarclage à 20 mm/h (soit la conductivité mesurée sur ST) lorsque la surface sarclée reçoit un cumul de pluie de l’ordre de 70 mm. La conductivité atteint même la valeur de 10 mm/h après un cumul de pluie de 180 mm. Cette variation de la conductivité montre l’avantage à court terme du sarclage qui améliore l’infiltration mais qui à long terme tend à dégrader la surface.Les résultats obtenus à l’échelle de la surface élémentaire (10 m²) valident bien les mesures ponctuelles. La surface ERO a le même coefficient du ruissellement (Kr) en zones cristalline et sédimentaire tandis que les surfaces ST et cultivée ont un Kr plus élevé en zone cristalline. L’analyse de l’évolution temporelle du Kr de la surface cultivée du socle a montré que sur 63 événements pluvieux observés entre 2011 et 2013, 22 ont un Kr supérieur à la moyenne (qui est de 0.25) dont près de 2/3 sont observés après plus de 70 mm de pluie qui suivent le sarclage. Les résultats obtenus à ces deux échelles (ponctuelle et surface élémentaire) sont donc cohérents et montrent que la surface cultivée s’encroûte et peut ruisseler plus que la surface ST et autant que la surface ERO. A l’échelle du bassin versant (5 ha), les Kr sont plus élevés sur les bassins cristallins à cause de ces fortes valeurs de Kr des surfaces élémentaires mais aussi parce qu’ils sont composés d’autres surfaces à forte capacité ruisselante que sont la surface d’affleurement du socle altéré et la surface gravillonnaire ayant un Kr de 0.58. A ces trois échelles (ponctuelle, élémentaire, petit bassin), on note la non-dépendance du fonctionnement hydrodynamique à l'état hydrique initial.L’exploitation des résultats ponctuels obtenus sur le site cristallin (conductivité moyenne de BIOL, ERO, et ST et conductivité variable sur la surface cultivée) dans le modèle de Green et Ampt a permis de caler le potentiel de front par état de surface et décrire de manière très satisfaisante les ruissellements mesurés sur les surfaces élémentaires. Sur la base des ruissellements ainsi calculés, nous avons simulé les hydrogrammes à l’exutoire des bassins expérimentaux en assimilant le fonctionnement de ces derniers à celui des surfaces élémentaires en spatialisant leur infiltrabilité. En faisant l’hypothèse d’une ré-infiltration nulle sur les versants, nous avons appliqué une fonction de transfert simple prenant en compte la distance de chaque surface élémentaire par rapport au réseau hydrographique, une vitesse d'écoulement constante et une pluie imbibante de 3 à 4 mm devant saturer la couverture sableuse de ravine, ce qui est beaucoup moins qu'en zone sédimentaire. Finalement, les hydrogrammes simulés reproduisent assez bien les caractéristiques des hydrogrammes mesurés, ce qui offre une perspective d’application de certains principes du modèle sur de plus grands bassins. / This work aims at characterizing and comparing the hydrodynamical functioning at several spatial scales within the granitic-basement and sedimentary zones of Western Niger. Then, a simple hydrological model that could be suitable for use at larger scales is proposed and tested.Qualitatively, the two geological domains have common and specific surface features.The experimental work carried out onto common surface features (biological crust, BIOL; erosion crust, ERO; fallow structural surface, ST and cultivated, C) shows that, at the point scale, ERO has the same hydraulic conductivity K value in both contexts. On the other hand, surfaces features C and especially ST have lower K values in granitic context.Monitoring of the ST and C sites along the rainy season proved the stationarity of the ST conductivity value. On the contrary, K varies widely with the amount of rain received from an initial value of 170 mm/h after weeding down to 20 mm/h (i.e. the ST measured value) after 70 mm of rain and even 10 mm/h after 180 mm of rain. This variation shows the short-term benefit of weeding onto infiltration but a degradation of the soil surface on the long term.At the plot scale (10 m2), runoff measurements are consistent with point measurements. ERO has the same runoff coefficient (Kr) in granitic and sedimentary zones while ST and C surfaces have a higher Kr in granitic context.Runoff monitoring of the granitic site cultivated plots showed that from a total of 63 rain events between 2011 and 2013, 22 had a Kr value higher than the average value (0.25) from which 2/3 are observed after the surface had received more than 70 mm rain after weeding.Results obtained at the two scales (point and 10-m2 plot) are thus consistent and show that the cultivated surface gets crusted and may produce runoff more than fallow ST sites and as much as ERO features.At the basin scale (5 ha), Kr values are higher in the granitic site, not only because of the higher Kr value for a given surface feature but also because of the specific low-infiltrating surfaces which are granite outcrops and gravel crusts (Kr = 0.58).At the three previous scales (point, plot and small basin), runoff volume was found independent of soil initial moisture.Using the previous point-scale results in a Green-Ampt infiltration model led to calibrate the wetting front pressure head for each surface feature and to satisfactorily describe runoff volumes obtained at the plot scale.By estimating runoff with the Green-Ampt infiltration model at any given point, basin-scale hydrograms were obtained by adding the contribution of all elementary surfaces. Assuming no re-infiltration of runoff water within the basins, a simple transfer function was chosen accounting for the distance of each surface to the hydrological network, a constant water velocity of 0.05 m.s-1 and a volume of 3-4 mm of water necessary to fill the kori sand cover, which is much less than that in the sedimentary context. Finally, simulated hydrograms reproduce nicely the measured ones, which offers the perspective of applying some principles of the model to larger basins.