Pour de nombreux pays, la sécurité alimentaire est le défi majeur que l’agriculture doit relever, tout en assurant la durabilité environnementale. L’intensification durable de la production et la prévention des pertes de récoltes sont des éléments clés pour augmenter les productions et garantir leur régularité, l’utilisation massive d’intrants (Engrais, pesticides) est le plus souvent la solution la plus facile et la sure à court terme. Ces pratiques d’intensification entrainant des consommations parfois excessives d’engrais et de produits phytosanitaires ont un impact négatif sur l’environnement et la santé, ce qui pose aujourd’hui le problème de la durabilité de ces modes de production. Assurer la sécurité alimentaire par des processus d’intensification et la durabilité environnementale semblent être alors en opposition. Les conséquences sur l’environnement et la santé humaine de l’intensification des pratiques agricoles avec l’utilisation croissante de produits chimiques ont amené la société civile, et les pouvoirs publics à s’interroger sur la pérennité de ce système de développement et à interroger le monde scientifique pour proposer d’autres modes de production permettant un développement durable. Comment mettre en place des systèmes de production agricole durables dans les territoires, tout en répondant aux objectifs d’accroissement de la production pour assurer un niveau acceptable de sécurité alimentaire. Cette question aujourd’hui, s’inscrivant dans un contexte de changement climatique est devenue centrale pour les responsables des politiques. L’agriculture est associée à la notion de territoire, la durabilité environnementale à une problématique collective, ce qui modifie les paramètres de formulation des actions de politiques publiques. Il faut aujourd’hui construire des démarches de gestion intégrées et collectives de l’agriculture dans ses territoires, en prenant en compte les acteurs locaux et les potentialités et les spécificités de l’environnement physique. Pour construire un projet collectif, il est donc nécessaire de comprendre les représentations que les usagers et parties prenantes dans la gestion et l’utilisation de l’écosystème se font de sa dynamique et des interactions entre règles d’usages et comportements des acteurs locaux. Quels outils et méthodes doivent mettre en place les décideurs dans les territoires pour répondre à ces objectifs ? Le cadre de travail se situe à l’interface de différents champs scientifiques ; agronomie, géographie et économie. Une modélisation du fonctionnement du territoire comme instrument de support au dialogue semble être appropriée pour une telle démarche ; devant permettre de simuler différentes alternatives et de permettre des regards croisés. La première partie de la thèse va s’attacher à une revue de littérature des instruments et méthodes existant dans ce domaine, notamment en termes d’indicateurs de caractérisation et de solutions alternatives en terme de production. Le choix en terme de méthode générique s’oriente pour l’instant vers l’élaboration d’outils de simulation spatialisés, collectifs et interactifs. L’objectif est de pouvoir construire une méthode d’élaboration de plans stratégiques agricoles permettant de poser les fondements d’une politique publique territorialisée. Le terrain d’application sera la région de la Bekaa au Liban , qui est une zone d’intensification agricole au Liban, et contribuant de manière très importante à la production agricole du Liban. / For many countries, food security is the biggest challenge facing agriculture, while ensuring environmental sustainability. Sustainable intensification of production and preventing crop losses are key element to increase production and ensure their consistency, massive inputs (fertilizers, pesticides) use is most often the easiest and the safe solution in the short term. These intensification practices resulting sometimes in increasing excessive consumption of fertilizers and pesticides have a negative impact in both environment and human health, which today pose the problem of the sustainability of these production methods. Ensuring food security through process intensification and environmental sustainability seem to be in opposition. The impact on the environment and human health from the intensification of agricultural practices with the increase in using chemicals has carry civil society and governments to query the sustainability of this development system and to question the scientific community to provide other types of production for sustainable development. How to build sustainable systems of agricultural production in the territories, while responding to the objectives of increased production to ensure an acceptable level of food security. This question as part of climate change today has become central to policy makers. Agriculture is associated to the concept of territory, environmental sustainability to a collective problem; modify the parameters for the formulation of public policy actions. We must now build integrated management approaches and collective agriculture in these territories, taking into consideration the local stakeholders, the potentialities and the specifications of the physical environment. To build a collective project, it is crucial to understand the representations that users and stakeholders in the management and the ecosystem uses should be done in dynamics and interactions between rules of practice and behavior of local actors. What tools and methods must implement policy-makers in the territories to meet these goals? The framework is at the interface of different scientific fields; agronomy, geography and economics. A model of the operation planning as an instrument of support for the dialogue seems to be appropriate for such approach; possible to simulate different alternatives and allow viewpoints. The first part of the thesis will focus on a literature review of existing instruments and methods in this area, particularly in terms of indicators of characterization and alternative solutions in terms of production. The choice in terms of generic method is oriented on elaborating of tools in spatially, collective and interactive simulation. The goal is to build a method for developing an agricultural strategic planning to allow the basis of a territorial public policy. The field of application will be the Bekaa region in Lebanon, which is an intensive farming area in Lebanon, and contributing very significantly to agricultural production in Lebanon.

Ce travail contribue à l'acquisition des connaissances sur les mécanismes et les facteurs contrôlant le transfert des éléments traces dans le système sol-nappes d'eaux souterraines. Le nombre de plus en plus important de sols contaminés par les éléments traces potentiellement toxiques suite aux activités industries a reçu beaucoup d'attention au cours des deux dernières décennies. Les polluants accumulés dans ces sols peuvent alors être transférés dans différents compartiments de l'environnement en fonction de leur origine, leur spéciation et les conditions physico-chimiques et biologiques du milieu. Ainsi, une des problématiques est la pollution des nappes d'eau souterraine par ces éléments traces. Les flux massiques d'éléments traces dans les sols vers les nappes d'eau souterraines sont un paramètre d'entrée important pour prévoir le devenir des pollutions des aquifères et donc à évaluer le potentiel de la contamination des ressources en eau potable. L’objectif de cette thèse a été de proposer une méthode de mesure des flux en laboratoire qui permette de simuler au mieux les conditions naturelles des transferts des éléments traces vers les nappes. Pour cela, nous avons mis au point une colonne de laboratoire non-saturée. Cette colonne a été testée dans différentes conditions de lixiviation, comparée aux méthodes de lixiviations normées et testée en condition d’immobilisation des éléments traces lors de l’apport d’amendements. Dans un premier temps, la colonne de laboratoire permet de diminuer l’erreur sur l’estimation des flux. Elle permet des mettre en évidence des phénomènes de sorption, désorption et complexation des éléments traces sur les substrats, contrôlant ainsi les transferts verticaux.Dans un deuxième temps nous avons évaluer l’effet d’amendements minéraux sur la mobilité des éléments traces sur deux sols contaminés par des extractions chimiques. Nous avons ensuite étudié la lixiviation de ces éléments suite à l’apport d’amendements: de l’hydroxyapatite et de la Grenaille d’acier dans ces deux sols en utilisant les colonnes de sol développés précédemment. L'étude de la localisation des éléments traces sur les minéraux nouvellement formés suite à l'apport de ces amendements minéraux et leur interaction avec les constituants minéraux d'origine des sols (microscopie couplé à des spectromètres de fluorescence X) nous a permis de comprendre et de déterminer les réactions mis en jeu au cours de la lixiviation de ces éléments. Ainsi, l’apport d’hydroxyapatite (HA) et de Grenaille d’acier (GA) ont permis de diminuer significativement les concentrations en Cd, Zn dans les lixiviats. En revanche, l’apport de HA et GA aux sols augmente significativement la libération de As (dans le cas de HA) et Pb suite a l’apport de GA et HA. Les phases minérales porteuses de ces éléments traces, ont pu être caractériser et ainsi les mécanismes responsables de l’immobilisation ou du relargage ont pu être identifiés. / This work contributes to the knowledge of the mechanisms and factors controlling the transfer of trace elements, particularly in the soil- groundwater pathway. Extensive soil contamination with potentially toxic traces elements from various industries has in many industrialized countries received significant attention over the last two decades. Mass fluxes of trace elements in soils to groundwater are important input parameter for predicting the fate of pollution of aquifers and thus to assess the potential for contamination of drinking water resources. The objective of this study was to propose a method for measuring the fluxes in laboratory to simulate the natural conditions. For this, we have developed an unsaturated soil column. This column was then tested in various leaching conditions (compared to standardized leaching methods and tested under conditions of immobilization of trace elements). At first, the laboratory column reduces the error in the estimation of flux. And allows to highlight sorption, desorption and complexation of trace elements on the substrates. In a second step we evaluate the effect of mineral amendments on the mobility of trace elements in two contaminated soils (extraction), the study their location on the newly formed minerals (microscopy coupled with X-ray fluorescence spectrometers) and finally the leaching of these. The addition of hydroxyapatite (HA) and Steel Shot (GA) have significantly reduced the concentrations of Cd, Zn and As (in the case of the contribution of GA). In contrast, the addition of HA and GA in soils significantly increases the release of As (in the case of HA) and Pb following the addition of GA and HA). Mineral phases carrying these trace elements have been well characterized and the mechanisms responsible for the retention or release have been identified.