L'analyse idempotente étudie les espaces linéaires de dimension infinie dans lesquels l'opération maximum se substitue à l'addition habituelle. Nous démontrons un ensemble de résultats dans ce cadre, en soulignant l'intérêt des outils d'approximation fournis par la théorie des domaines et des treillis continus. Deux champs d'étude sont considérés : l'intégration et la convexité. En intégration idempotente, les propriétés des mesures maxitives à valeurs dans un domaine, telles que la régularité au sens topologique, sont revues et complétées ; nous élaborons une réciproque au théorème de Radon-Nikodym idempotent ; avec la généralisation Z de la théorie des domaines nous dépassons différents travaux liés aux représentations de type Riesz des formes linéaires continues sur un module idempotent. En convexité tropicale, nous obtenons un théorème de type Krein-Milman dans différentes structures algébriques ordonnées, dont les semitreillis et les modules idempotents topologiques localement convexes ; pour cette dernière structure nous prouvons un théorème de représentation intégrale de type Choquet : tout élément d'un compact convexe K peut être représenté par une mesure de possibilité supportée par les points extrêmes de K. Des réflexions sont finalement abordées sur l'unification de l'analyse classique et de l'analyse idempotente. La principale piste envisagée vient de la notion de semigroupe inverse, qui généralise de façon satisfaisante à la fois les groupes et les semitreillis. Dans cette perspective nous examinons les propriétés "miroir" entre semigroupes inverses et semitreillis, dont la continuité fait partie. Nous élargissons ce point de vue en conclusion.

L'évaluation de la durabilité écologique et économique d'une exploitation forestière dans le contexte amazonien est l'objectif de ce travail. Deux sites ont été utilisés : 1)le site de Paracou en Guyane française sur lequel la dynamique forestière est suivie depuis 1984; 2) une forêt privée située au Pará, Brésil, offrant des données sur l'impact de l'exploitation et ses coûts et recettes. Premièrement, ce travail a consisté à améliorer le simulateur de la dynamique forestière Selva. 11 modèles spécifiques aux processus de mortalité et de recrutement ont été élaborés. Les processus de mortalité sur pied et par chablis utilisent respectivement des variables biologiques de l'arbre et des variables descriptives du peuplement. Des variables décrivant la structure et la composition floristique du peuplement ont permis de modéliser le recrutement de 30 espèces, surtout des pionnières/héliophiles. L'incorporation de ces modèles a permis d'intégrer 92 stratégies de vie dans le simulateur. La forêt virtuelle générée montre une structure et une diversité spécifique proches d'une forêt primaire. Dans le cadre de la législation brésilienne préconisant des cycles de 25-35ans, la simulation montre qu'il est possible d'exploiter 4 tiges/ha/cycle en maintenant une surface terrière 20% inférieure à l'originale. Si l'exploitation forestière engendre des bénéfices variant entre 147 et 239 US$/ha/an, la déforestation produit des bénéfices légèrement supérieurs (295 US$/ha/an). Un schéma de compensation financière de changement d'un système émetteur de carbone (déforestation) pour un autre (exploitation forestière) représenterait un coût d'abattement de la tonne du carbone supérieur à US$ 10

La déforestation en milieu tropical est considérée depuis plusieurs décennies comme un fléau écologique majeur. A tort ou à raison, les pratiques de défriche-brûlis sont fréquemment mises en cause. L'objectif de cette thèse est de caractériser et suivre l'évolution des défrichements agricoles en forêt amazonienne par télédétection multi-capteur. Deux types de défrichements sont abordés : les abattis en Guyane française et les fronts pionniers au Brésil. Ces modes de colonisation agricole relèvent de logiques différentes et provoquent une déforestation d'ampleur variable. Les fronts pionniers émanent initialement d'une volonté politique de " mise en valeur " organisée de la forêt, mais ils essaiment par la suite et leur suivi devient difficile. Les abattis, bien que de petite taille, se multiplient très souvent de manière non planifiée. Ces abattis étant en général spontanés et itinérants, le besoin de surveillance et de gestion de l'espace devient d'autant plus prégnant que le statut foncier est précaire et la demande en terres agricoles croissante. La méthodologie mise en œuvre pour évaluer et suivre les atteintes à la forêt comporte deux étapes principales. La première consiste à caractériser les configurations télédétectées des abattis et des fronts pionniers sur les images optiques (NOAA AVHRR, Spot 4 VEGETATION, Landsat TM, Spot XS, photographies aériennes) et radar (JERS et ERS). La deuxième porte sur l'utilisation des données multidates pour quantifier l'évolution des défrichements agricoles et expliquer les dynamiques d'occupation du sol. L'exploitation des images est menée alternativement avec l'analyse des données socio-économiques issues d'enquêtes et relevés de terrain. Ces deux étapes débouchent sur une proposition de veille aérospatiale pour la surveillance et la gestion de la forêt amazonienne. Cette veille est déclinée en niveaux de suivi correspondant aux caractéristiques des capteurs et à l'emprise spatiale des défrichements. Pour une surveillance opérationnelle, des traitements d'images adaptés aux spécificités géographiques et climatiques des régions tropicales humides sont proposées, ainsi que des indicateurs environnementaux et socio-économiques qui complètent les observations par satellites.

Une typologie des structures est réalisée à partir d'un échantillon systématique de 3,12 ha et de cinq placeaux de 2 400 à 4 000 m2, représentant les principaux types d'organisation du peuplement. Cette analyse met en évidence des variations des structures spatiales (verticales et horizontales) et des structures floristiques, qui dépendent pour partie de la situation topographique au sein du dispositif, mais également de l'histoire locale du peuplement. L'analyse détaillée des modèles de répartition spatiale des individus et des processus (ponctuels) spatiaux qui permettent d'en rendre compte, montre qu'il convient alors d'envisager, pour les situations exemptes de perturbations majeures depuis longtemps, des mécanismes dynamiques alternatifs à la régénération dans les chablis. Il s'agit de phénomènes de substitution au sens large, qui ne font pas intervenir le potentiel germinatif ; le comblement de trouées de petite dimension, occasionnées par la mort sur pied d'un (ou de quelques) individu(s) de la voûte, est réalisé par les individus prééxistants. Les modalités de la substitution diffèrent en fonction de la situation topographique, en versants ou sur les crêtes. L'ensemble des résultats indique, que seule la prise en compte de l'hétérogénéité spatio-temporelle des mécanismes de renouvellement permettra de concevoir un modèle fiable de la dynamique de fonctionnement des forêts tropicales.

Le fonctionnement des écosystèmes repose sur la diversité fonctionnelle, complément de ladiversité spécifique. En forêt tropicale humide, les jeunes arbres croissent en sous-bois denseet stratifié. Cette thèse porte sur la diversité de réalisation de la fonction biomécanique desoutien. Les hypothèses sont que la "course" vers les strates plus éclairées contraint lasécurité mécanique des jeunes arbres, avec de nécessaires économies de matière et recours àdes processus de réparation (gravitropisme) et d'acclimatation (mécanoperception et réponse),et que la diversité est donc structurée par le besoin en lumière et l'affinité pour le risque desespèces. Avec un échantillon de 16 espèces sur le dispositif de Paracou, des traits fonctionnelspertinents - risque de non-autoportance et performance gravitropique - sont définis au traversde modélisations adaptées qui combinent forme des troncs, répartition des masses etpropriétés du bois. Ces traits varient entre espèces mais aussi avec le développement etl'environnement des arbres. Ces variations sont dues aux variations des traits élémentaires(forme, masses, bois) avec de forts effets géométriques. Les espèces les moins autoportantes(faible sécurité) ont les plus fortes performances gravitropiques. Ce sont aussi les plusdemandeuses de lumière. Une espèce Tachigali melinonii se distingue par de fortsélancements et une fréquente non-autoportance laissant supposer une adaptabilité forte àl'environnement mécanique. Une expérimentation (réponse de croissance au tuteurage) n'acependant pas abouti aux résultats supposés puisque c'est au contraire l'espèce à faible risque,Dicorynia guianensis, qui s'est montrée plus réactive.

Un simulateur de la dynamique forestière, basé sur un modèle d'arbre dépendant des distances, est élaboré, calibré et évalué à partir des données accumulées sur le dispositif sylvicole expérimental de Paracou en Guyane française. Il met en oeuvre des arbres, localisés au sein d'un peuplement et dotés de règles de vie décrites par des sous-modèles de croissance, de mortalité et de recrutement en fonction d'un pas de temps de trois ans.<br /><br />Le modèle de croissance est dérivé d'un type « potentiel x réducteur » adapté aux spécifités de la forêt dense tropicale humide de Guyane. Il prédit l'accroissement d'un arbre en fonction de son diamètre à l'instant t et de son environnement immédiat décrit par deux indices de compétition : l'un rend compte de la pression subie par l'arbre en début de période de croissance et l'autre de l'évolution de cette pression dans un passé proche. La prise en compte de quinze groupes d'espèces, homogènes du point de vue de la croissance, améliore considérablement son efficacité. Quatre modèles de mortalité prédisent la mort sur pied et la mort par chablis primaire, secondaire ou complexe d'un arbre, et un modèle de recrutement permet de gérer l'apparition de nouveaux individus sur des placeaux de 100m2 en fonction de la place disponible dans le peuplement.<br /><br />Le simulateur, programmé en langage SmallTalk-80 selon la technique des systèmes multi-agents, est doté d'une interface conviviale permettant à l'utilisateur : (i) de suivre l'évolution virtuelle dans le temps d'un peuplement et de chacun des individus qui le constituent par le biais de cartes et de graphiques ; (ii) de réaliser à tout moment une gamme très variée d'interventions de manière à tester des scénarios sylvicoles. Les différents essais réalisés montrent que le peuplement que nous avons généré présente un comportement satisfaisant quelle que soit l'intensité des perturbations imposées, mais que sa réactivité est faible au regard d'un modèle matriciel calibré à partir des mêmes données. Nous proposons différentes voies d'amélioration et soulignons l'intérêt que peut présenter ce type de modèle pour la communauté scientifique et, à plus long terme, le gestionnaire forestier.

Dicorynia guianensis (Angélique) est un grand arbre de la forêt tropicale humide du plateau des Guyanes et la première espèce exploitée pour son bois en Guyane. La gestion durable de cette ressource exige de pouvoir prédire à long terme le renouvellement du stock exploitable et pour cela, de mieux cerner les processus écologiques qui déterminent la dynamique de sa régénération. Le travail présenté est la synthèse d'études menées sur l'écologie de la graine et la démographie de la régénération de D. guianensis en forêt naturelle et en forêt exploitée sur le site de Paracou, en Guyane. Les connaissances acquises, à l'échelle de la population, sur la régénération de l'espèce ont permis de calibrer un modèle de recrutement à partir de la graine intégrant la variabilité des processus d'installation, de croissance et de mortalité. Ce modèle constitue le point de départ d'un simulateur de la dynamique des populations naturelles de D. guianensis sélectivement exploitées en Guyane.

Ce travail de thèse porte sur la description des aérosols stratosphériques et des mécanismes de transport responsables de leur évolution dans le temps à partir des deux premières années d'observations du lidar CALIOP embarqué sur le satellite franco-américain CALIPSO, lancé en mai 2006. Après adaptation des algorithmes de restitution aux faibles signaux de diffusion Mie des aérosols stratosphériques et correction de l'étalonnage rendue nécessaire par la présence d'aérosols dans la gamme d'altitude de l'étalonnage des produits standards, il est montré qu'il est possible d'obtenir des profils moyens zonaux de rapport de diffusion avec une précision de 2%. Après application de ces corrections ainsi que d'un masque de nuages reposant sur la dépolarisation du signal lidar, l'évolution observée des aérosols entre 15 et 40 km d'altitude de juillet 2006 à septembre 2008, conduit aux conclusions suivantes : a) l'approvisionnement souvent ignoré et fréquent de la stratosphère en aérosols par des éruptions volcaniques relativement mineures, d'indice d'explosivité de 3 à 4, se traduisant par des panaches autour de 19-20 km d'altitude, soulevés lentement par la suite par la circulation de Brewer-Dobson pour parvenir un an plus tard à 25 km ; b) le découplage entre la moyenne et la basse stratosphère séparées par une région de vitesse verticale faible ou nulle vers 20 km. En accord avec les idées prévalant sur le sujet, la moyenne stratosphère tropicale apparaît comme le siège d'un soulèvement lent à une vitesse de l'ordre de 300 m/mois, confiné dans le " tropical pipe ", suivi à plus haute altitude d'un échange méridional d'intensité modulée par l'oscillation quasi-biennale. Par contre et en contradiction avec le schéma aujourd'hui accepté de soulèvement lent produit par l'échauffement radiatif de l'air depuis le niveau du sommet des enclumes convectives vers 14 km, la région en dessous de 20 km apparaît être le siège de violentes injections d'air propre, depuis la troposphère et vraisemblablement lessivé dans les nuages, particulièrement intenses à l'équateur durant la saison convective la plus active de l'été austral. Dans la mesure où la TTL, Tropical Transition Layer, est définie comme la région de la stratosphère soumise à l'influence de la troposphère, ces observations suggèrent que son sommet se situe vers 20 km. Une conséquence du mélange avec l'air propre troposphérique est le nettoyage rapide dans cette tranche d'altitude des aérosols volcaniques qui peuvent s'y trouver. Enfin une autre observation inattendue est celle de la présence chaque année de couches aérosols entre 15 et 18 km limitées à l'Afrique de l'Ouest et à l'Asie du Sud durant leur saison respective de mousson, dont il est suggéré qu'il puisse s'agir de fines poussières minérales d'origine désertique.

Les Broméliacées sont une vaste famille de plantes à fleurs néotropicales dont certaines ont la capacité de retenir de l'eau et des détritus grâce à l'agencement de leurs feuilles qui forment un phytotelme (du grec phyto : plante et telma : mare). Elles fournissent ainsi un habitat pour de nombreux organismes aquatiques, depuis les micro-organismes jusqu'aux vertébrés. Dans cet écosystème aquatique, les détritus collectés sont le plus souvent de la litière qui constitue la base du réseau trophique dont dépend la Broméliacée pour l'acquisition des nutriments. Ces phytotelmes forment des microcosmes aquatiques naturels très nombreux et distribués dans des environnements très divers, allant du sous-bois de la forêt tropicale à des sites très exposés comme les inselbergs. De plus, certaines espèces entretiennent des relations mutualistes très poussées avec des invertébrés terrestres tels que les fourmis, alors que d'autres, qui ont évolué dans des environnements très pauvres en nutriments, ont eu recours à l'insectivorie. Si les communautés d'invertébrés de ces phytotelmes ont fait l'objet de nombreux projets de recherche en écologie, nos connaissances sur la structure des communautés de micro-organismes sont très parcellaires, et les facteurs de contrôle qui façonnent ces communautés sont le plus souvent déduits d'études réalisées dans d'autres écosystèmes aquatiques. L'objectif général de ce travail de thèse a été d'analyser l'influence de facteurs environnementaux et biologiques sur la structure et la diversité des communautés microbiennes aquatiques des phytotelmes des Broméliacées localisées dans des environnements contrastés de Guyane française. Nous avons examiné les communautés aquatiques de 8 espèces de Broméliacées à réservoirs situées sur deux sites en Guyane française, en considérant différentes variables abiotiques et biotiques, tels que les traits végétatifs des plantes, la taille de l'habitat, les groupes fonctionnels d'invertébrés, l'association mutualiste avec des fourmis, etc. Les résultats obtenus mettent en lumière l'ubiquité de différents groupes de microorganismes (virus, bactéries, champignons, algues eucaryotes et cyanobactéries, protozoaires et micro-métazoaires) dans cet écosystème et l'importance fonctionnelle d'organismes autotrophes dans ce réseau trophique considéré jusque-là comme exclusivement détritique. Ces plantes procurent ainsi une grande variété d'environnements aquatiques, depuis des écosystèmes exclusivement hétérotrophes (e.g. Guzmania lingulata) jusqu'à des écosystèmes ayant un fonctionnement autotrophe dominant, en particulier chez les plantes les plus exposées (e.g.Catopsis berteroniana). La structure du réseau trophique microbien des Broméliacées dépend en grande partie (1) de la structure de l'habitat, c'est-à-dire des traits végétatifs des plantes tels que la taille de celles-ci et le nombre de réservoirs, et (2) des conditions environnementales dans lesquelles sont situées les plantes, à savoir l'exposition à la lumière et l'approvisionnement en ressources détritiques. Pour la Broméliacée de jardins de fourmis Aechmea mertensii, l'identité de la fourmi associée conditionne la structure de l'habitat et la localisation de la plante, ce qui influence indirectement la structure du réseau trophique microbien. Les invertébrés aquatiques sont impliqués dans le contrôle des communautés microbiennes de par leur filtration sur les micro-organismes. L'analyse des patterns de distribution suggère toutefois que leurs activités d'excrétion, de fragmentation des détritus et de recyclage de la matière organique ont un effet positif sur le réseau microbien. Les communautés bactériennes de la Broméliacée insectivore Catopsis berteroniana, sont principalement modulées par le nombre de carcasses de fourmis, qui constituent l'essentiel des proies de cette plante. (...)

LA PREMIERE PARTIE DU TRAVAIL EST CONSACREE AU CLIMAT QUI CONDITIONNE LA DYNAMIQUE DES MILIEUX NATURELS, LES ACTIVITES HUMAINES ET L'ECONOMIE DES ETATS SAHELIENS. LA DEUXIEME PARTIE PRESENTE CES MILIEUX NATURELS. LA TROISIEME PARTIE EST CONSACREE AUX METHODES DE LA TELEDETECTION, UTILISEES POUR RENDRE COMPTE DES VARIATIONS DE L'ALBEDO DE SURFACE. LA DEFINITION SPECTRALE DES SURFACES ELEMENTAIRES INTRODUIT LA QUATRIEME PARTIE, ENTIEREMENT CONSACREE A L'EVALUATION DE L'ALBEDO DES REGIONS SAHELIENNES ET SAHARO-SAHELIENNES ENTRE 1966 ET 1982. AU TERME DU TRAVAIL, ON MONTRE COMMENT, A PARTIR DE LA TELEDETECTION, ON PEUT SAISIR LA COMPLEXITE DES PHENOMENES QUI REGISSENT LA NATURE SAHELIENNE ET COMMENT, ELLE REND POSSIBLE LA SURVEILLANCE ET LA GESTION DES RESSOURCES NATURELLES DE CES REGIONS, CONFRONTEES A UNE SITUATION GRAVE