Le but de ce travail de thèse est d'améliorer la compréhension des interactions aérosols -nuages. Pour ce faire, nous avons dû traiter des sujets aussi larges et divers que le développement de moyens instrumentaux, l'analyse statistique et la modélisation. Ainsi, nous avons été amenés à installer et à développer un échantillonneur d'air nuageux. Il permet maintenant un échantillonnage en nuages en continu à l'observatoire du sommet du puy de Dôme. Il s'en est suivi deux campagnes de mesures durant les hivers 2000 et 2001 aboutissant à la collecte de plus de 600000 échantillons. Grâce à ce large panel de conditions météorologiques et d'origines de masses d'air, nous avons pu quantifier un des points clés de l'étude des relations aérosol - nuage. Nous avons pu obtenir une relation entre la concentration totale de particules d'aérosol et, d'une part la concentration de gouttelettes de nuages, et d'autre part le rayon effectif du nuage pour un contenu en eau liquide du nuage constant. De plus, l'utilisation d'un modèle d'activation des gouttelettes de nuage appelé ExMix nous a permis d'avoir une meilleure compréhension de l'évolution de l'incorporation des particules dans le nuage. Ainsi, nous avons pu comparer ces variations avec le contenu en eau qui augmente ou avec le rayon effectif du nuage pour un contenu en eau constant des sorties du modèle à celles mesurées. Toutefois, cela a montré le manque important d'une mesure physico-chimique de l'aérosol avec une fréquence de mesure élevée permettant par exemple une meilleure prise en compte de la phase organique de l'aérosol. C'est pourquoi, un analyseur de la volatilité et de la granulométrie des aérosols a été développé, construit et testé durant la dernière partie de ce travail de thèse.

Depuis une quarantaine d'années le développement des Sciences Physiques a permis à la Préhistoire d'aujourd'hui d'élargir son champ d'investigation. En effet, la physique nucléaire a fourni des méthodes de datation absolue qui sont venues s'ajouter aux méthodes plus traditionnelles que sont la paléontologie humaine, la typologie ou encore la sédimentologie.<br /><br /> Dans ce travail, nous avons choisi d'utiliser la méthode de la Résonance de Spin électronique pour dater des sites acheuléens et moustériens du midi méditerranéen et ce pour plusieurs raisons.<br /><br /> La première est que c'est une méthode nouvelle.<br /><br /> La deuxième est qu'elle couvre une période qui s'étend pratiquement sur tout le Quaternaire et nous nous sommes attachés à vérifier que la méthode ESR pouvait fournir des repères chronologiques pour des périodes que les autres méthodes de datation absolue ne permettent pas ou rarement de dater.<br /><br /> En effet, la méthode du C14 a permis d'établir une chronologie détaillée pour les sites du Paléolithique supérieur. Mais compte tenu de la période relativement courte de cet élément, T = 5730 ans, il est difficile d'effectuer des datations allant au-delà de 35-40 000 ans.<br /><br /> Les méthodes de datation utilisant les déséquilibres des familles de l'uranium (Th-230/U-234, Pa-231/U-235), permettent de dater jusqu'à 300 000 et 150 000 ans respectivement.<br /><br /> Certains sites plus anciens de l'Afrique de l'Est notamment ont été datés par la méthode K/Ai grâce aux cendres volcaniques qu'ils contiennent. Il est également possible d'utiliser la méthode des traces de fission pour des sites anciens. Malheureusement, la rareté des cendres volcaniques et des minéraux formés à haute température comme le zircon constitue un obstacle à l'utilisation de ces méthodes.<br /><br /> Donc, pour dater des sites plus anciens que 300 000 ans, il fallait développer de nouvelles méthodes. C'est le cas de la TL et de l'ESR, qui reposent sur le même principe comme nous allons le voir.<br /> La TL s'avère assez précise pour dater des céramiques, roches volcaniques ou des silex brûlés.<br /><br /> Quant à la méthode ESR, elle s'applique à plusieurs minéraux comme le quartz, l'aragonite mais essentiellement à la calcite issue des planchers stalagmitiques qui sont nombreux dans les sites du Midi-méditerranéen.<br /><br /> Ce travail se compose de 2 parties.<br /><br /> La première est consacrée à la méthode ESR/<br /><br /> La deuxième concerne l'application de la méthode à la datation de sites préhistoriques.

la méthode de datation ESR est une méthode paléodosimétrique, c'est-à-dire qu'elle utilise les échantillons comme des dosimètres naturelsqui ont enregistré la dose totale de radiation qu'ils ont reçue depuis leur formation ou leurenfouissement. Comme les méthodes de la luminescence, la méthode ESR est fondée sur l'accumulation au cours du temps d'électrons piégés dans des défauts du système cristallin des minéraux sous l'effet de la radioactivité naturelle. L'équation d'âge peut s'exprimer classiquement comme ceci : la dose totale de radiation D classiquement appelée paléodose est fonction de la dose de radiation reçue annuellement par l'échantillon da et du temps. Pour réaliser une datation ESR, il faut donc déterminer ces deux paramètres, paléodose et dose<br />annuelle.<br />La détermination de la paléodose se fait en utilisant la spectrométrie ESR. En fait, on va s'intéresser aux caractéristiques magnétiques des échantillons et notamment au paramagnétisme des électrons célibataires piégés. Les électrons sont animés d'un mouvement de rotation sur eux-mêmes, appelé spin, et qu'ils possèdent une charge négative, le spin entraîne la formation d'un moment magnétique. Si on place un électron dans un champ magnétique intense, il va s'orienter par rapport à ce dernier et deux positions vont alors être possible en fonction du sens de rotation. A ces deux orientations vont correspondre deux niveaux d'énergie, appelés niveaux Zeeman. Si maintenant on envoie une micro-onde sur notre échantillon, on va pour une certaine valeur de fréquence de celle-ci pouvoir induire des transitions entre ces deux niveaux d'énergie. On observera alors une absorption d'une partie de l'énergie de la micro-onde et la dérivée première de ce signal d'absorption correspond au signal mesuré par ESR. Chaque signal ERS est caractéristique de la matière analysé et fournira des informations sur la position au sein du cristal de l'électron correspondant.<br />Pour déterminer la paléodose, on utilise la méthode dite de l'addition. On vieillit artificiellement l'échantillon en l'irradiant à des doses croissantes puis on trace un diagramme reportant la variation de l'intensité ESR du signal considéré en fonction de la dose d'irradiation ajoutée. L'extrapolation de la courbe de croissance obtenue à une ordonnée zéro fournit la paléodose.<br />La détermination de la dose annuelle peut se fait en déterminant la contribution de chaque type de rayonnement (α, β, γ, cosmiques) auxquelles est soumis l'échantillon durant une année. K est un facteur correctif lié au fait que les rayons alpha entraînent la création de moins d'électrons piégés que les rayons bêta ou gamma. On peut également exprimer la dose annuelle en fonction de l'origine (interne ou externe) de ces rayonnements. La détermination de la dose annuelle nécessite la mesure des activités en radioéléments des différents échantillons et de leur environnement et une mesure de dosimétrie in situ par spectrométrie gamma ou pose de dosimètres TL.

La collection de micrométéorites des Monts Transantarctiques comporte des micrométéorites accumulées pendant plusieurs centaines de milliers d'années, dont un nombre exceptionnel de particules de diamètre >400 μm, qui nous ont permis de démontrer que leur distribution en taille reste la même sur la gamme 100–1600 μm, ainsi que d'en effectuer une caractérisation magnétique et isotopique : la magnétite qu'elles contiennent en abondance est formée lors de l'entrée atmosphérique, elle enregistre une aimantation thermorémanente – lors du refroidissement dans le champ terrestre – qui peut être suffisante pour causer des anomalies dans l'enregistrement paléomagnétique des sédiments dans lesquels les micrométéorites se déposent ; les rapports isotopiques de l'oxygène indiquent, contrairement au dogme actuel, qu'une partie des micrométéorites est apparentée aux chondrites ordinaires ou à des corps parents encore inconnus, et non aux seules chondrites carbonées.

Depuis la détection de la première exoplanète en 1995 (autour d'une étoile de type solaire), près de 300 planètes extrasolaires et 25 systèmes multi-planétaires ont été observés à ce jour. La plupart de ces systèmes multi-planétaires se caractérisent par des planètes de type Jupiter, proches de leur étoile centrale et dont l'orbite est souvent très excentrique. Ces particularités peuvent conduire à de fortes interactions gravitationnelles entre les planètes. En conséquence, d'un point de vue dynamique, ces systèmes multi-planétaires compacts constituent une classe spécifique du problème général des N-corps. Des méthodes numériques spécifiques ont alors été développées afin d'explorer l'espace des paramètres à plusieurs dimensions de ces systèmes. Dans cette thèse, un bilan dynamique de plusieurs systèmes planétaires détectés est établi dans un premier temps, en utilisant deux méthodes d'analyse globale.<br /><br />Les planètes extrasolaires sont jusqu'à présent supposées être en révolution prograde autour de leur étoile mère. Cependant, cette thèse introduit une autre possibilité théorique conduisant à la stabilité de certains systèmes compacts. Nous explorons selon une approche numérique, des systèmes théoriques en résonance de moyen mouvement (MMR) comportant deux planètes en contre-révolution (ce qui signifie qu'une des deux planètes a un mouvement rétrograde par rapport à l'autre). En outre, je développe l'Hamiltonien du problème des 3-corps dans ce cas particulier de MMR rétrogrades. La problématique des résonances orbitales rétrogrades est donc analysée d'un point de vue à la fois numérique et analytique. Par ailleurs, afin d'étudier la consistance entre mécanismes théoriques impliquant des MMR rétrogrades et observations, des ajustements aux observations sont effectués pour une variété de systèmes observés. Outre les possibilités théoriques et observationnelles des résonances rétrogrades, une discussion portant sur la formation de systèmes contenant des planètes en contre-révolution est proposée.

Cette thèse consiste en l'établissement d'une méthode d'estimation des paramètres hydrodynamiques du sol par le biais d'une modélisation inverse d'une infiltration à disque pendant laquelle des mesures de résistivité électrique sont réalisées dans la zone du bulbe d'infiltration. Après avoir suggéré l'intérêt et les avantages d'une telle méthode, on a démontré, par le biais d'une étude numérique que la méthode peut conduire aux résultats escomptés. Pour cela des représentations de la fonction objective ont été proposées, et des scénarios d'inversion ont été testés. 3 paramètres hydrodynamiques et 2 paramètres pétrophysiques, qui assurent via la relation de Rhoades et al. (1976) la correspondance entre la teneur en eau volumique du sol et sa résistivité électrique, ont été inversés. On a montré que la méthode est adaptée à la détermination des paramètres hydrodynamiques, mais pas à celle des paramètres pétrophysiques. Enfin, des expériences de terrain et des inversions numériques associées ont été réalisées. Pour les 3 sols de textures différentes testés, 4 scénarios d'inversion ont été proposés. Il a été observé, que dans le cas du sol limoneux la méthode conduit vers une estimation correcte des paramètres hydrodynamiques, que les paramètres de Rhoades ne peuvent être inversés qu'avec une incertitude très large, tout comme la dispersivité. Pour les sols sableux et argileux, les paramètres hydrodynamiques ont été optimisés avec des incertitudes plus importantes que dans le cas du sol limoneux. Pour le sol argileux, l'optimisation de la dispersivité s'est révélée impossible. A ce stade de développement, la méthode semble bien adaptée pour les sols de texture moyenne.

Cette thèse a pour but d´analyser la multifonctionnalité de l'agriculture familiale d'un point de vue théorique et conceptuel à partir de sa reconnaissance par les politiques publiques et de son importance pour les régions semi-arides, défavorisées, comme une stratégie de développement régional. L'étude de cas est celle du Sertão semi-aride du Brésil, plus particulièrement le Territoire du Sisal, dans l'État de Bahia et selon la méthode de l'Analyse-Diagnostic des systèmes agraires. Nous étudieons la multifonctionnalité agricole dans ses dimensions publiques, à partir de l'approche territoriale, économique, sociale, environnementale et culturelle. Nous envisageons également une autre dimension publique, celle de l'éducation, typique de l'agriculture familiale (paysanne). La notion de territoire est comprise dans une perspective régionale, soit par une approche institutionnelle, soit par une approche déterminée par les projets territoriaux des entreprises d´économie solidaire (EES), comme l'expérience de l'Association de Développement Durable et Solidaire de la Région du Sisal (Associação de Desenvolvimento Sustentável e Solidário da Região Sisaleira - APAEB). La notion

Résumé Dans différents pays de l'Europe de l'Ouest, des carences en soufre sont de plus en plus couramment observées sur les grandes cultures. Actuellement, les références précises sur le soufre font défaut pour développer des outils de gestion du soufre dans les sols cultivés. Récemment, afin de mieux quantifier et de modéliser la dynamique de S, le rôle de la biomasse du sol et la relation avec la dynamique du Carbone, les recherches se sont développées. En première partie de ce travail une étude de laboratoire a été effectuée sur 22 sols différant par leur texture , leur teneur en matière organique et leur histoire culturale pour déterminer le taux de minéralisation du soufre, du carbone et de l'azote et établir la relation entre minéralisation de S et certaines propriétés du sol. Les résultats suggèrent que la minéralisation du soufre est principalement conduite par l'activité microbienne hétérotrophe. Une équation de prédiction est proposée à partir du C organique, du pH du sol, du taux d'argile et du sulfate initial. L'objectif de la deuxième partie de ce travail était de quantifier l'impact de la disponibilité du soufre minéral de sol sur la décomposition des résidus de récolte et l'organisation du soufre. Ceci a été étudié d'une part en faisant varier la quantité initiale de S-SO42- dans le sol en présence de paille de colza et d'autre part avec des quantités croissantes de paille de blé apportées dans le sol afin de faire varier la demande en S de la microflore. Les résultats n'ont pas permis de mettre en évidence une limitation de la décomposition par la disponibilité de S, suggérant des besoins en S très limités de la microflore du sol pour assurer la décomposition de résidus végétaux. Enfin les effets de la nature des résidus végétaux et de leur contenu en soufre sur la dynamique de S ont été étudiés en troisième partie de ce travail. Ces résidus sont représentatifs des systèmes de grande culture (blé, colza, moutarde), mais aussi de prairies (fétuque) et forêts (feuilles de hêtre). Une relation entre C/S des résidus et minéralisation nette de S a été obtenue. Il a été mis en évidence l'importance du contenu en sulfate soluble de certains résidus de plante sur la libération nette de sulfate dans les sols. Les perspectives ouvertes par ce travail ont été abordées sous l'angle de la modélisation. D'une part a été évaluée la possibilité d'adapter un module de décomposition (du modèle sol-plante STICS) pour prédire la minéralisation de S des résidus végétaux au cours de leur décomposition dans des conditions optimales. D'autre part les résultats ont été utilisés pour élaborer des termes de minéralisation d'un bilan du soufre minéral, appliqué à la gestion de la fertilisation soufrée.

Le rayonnement solaire réfléchi par la surface martienne dans la gamme spectrale du proche infrarouge permet l'observation de signatures de l'eau d'hydratation des minéraux du régolithe. Une succession d'instruments embarqués sur des sondes spatiales ont permis de caractériser les variations spatiales et saisonnières de ces signatures spectrales. L'interprétation physique des signaux spectroscopiques est cependant une tâche ardue dans le cas de la spectroscopie en réflexion. En effet, de nombreux paramètres de nature variée sont susceptibles d'influer sur le signal mesuré. Nous avons donc entrepris différentes études en laboratoire afin de déterminer les effets de la taille des particules, de divers modes de mélange ou des angles d'incidence, d'émergence et de phase sur la force de deux bandes d'absorption à 1,9 et 3 µm. En utilisant conjointement des mesures de spectres en laboratoire et une simulation numérique du transfert radiatif dans les milieux granulaires, nous avons pu établir des relations quantitatives entre les différents paramètres. Parallèlement à ce travail, nous avons développé une facilité expérimentale originale permettant de mesurer les isothermes d'adsorption et de désorption d'analogues du régolithe martien sous des conditions proches de celles de la surface de Mars. Dans le même temps, les spectres en réflectance dans le visible et le proche infrarouge sont mesurés. Les résultats obtenus renseignent d'une part sur les interactions possibles entre la vapeur d'eau atmosphérique et des analogues de différentes natures et d'autre part sur les propriétés spectroscopiques de l'eau d'hydratation. Nous présentons enfin des exemples d'analyse d'observations effectuées par l'instrument OMEGA / Mars Express montrant comment les résultats obtenus précédemment s'appliquent au cas de la surface martienne. Les causes possibles des variations spatiales et temporelles des signatures spectrales de la surface sont notamment étudiées.

Le mercure est un polluant global posant des problèmes de santé publique. Il est émis par des sources naturelles et anthropiques. Aux pôles, une chimie particulière amène à une oxydation du mercure de l'atmosphère qui provoque des dépôts de mercure divalent sur la neige.Ce travail de thèse propose d'étudier la composante microbiologique dans le cycle du mercure en zone polaire afin de comprendre si elle joue un rôle dans l'entrée du mercure dans les écosystèmes polaires. Pour réaliser cette étude nous avons travaillé sur différents types d'échantillons : micro organismes isolés de la neige comme des levures et des bactéries, plancton collecté en arctique, biofilms échantillonnés en arctique et en antarctique.Les résultats obtenus indiquent que les différents types de microorganismes semblent capable de réagir avec le mercure déposé.Ce type d'approche à l'interface entre la chimie et de la biologie était une première au laboratoire de glaciologie, les résultats obtenus ouvrent des perspectives intéressantes pour la compréhension du cycle du mercure en zone polaire.