Les séismes glaciaires ont des magnitudes Mw~5 et sont liés au vêlage d’icebergs instables volumineux (km3). Dans le but de caractériser la force à l’origine des signaux sismiques longue-période (10-100~s) mesurés lors de tels évènements, nous développons une méthode d’inversion de la fonction source et un modèle mécanique numérique du phénomène. Grâce à l’analyse détaillée des histoires de forces inversées, nous mettons en lumière l’existence de plusieurs phénomènes responsables de la génération du signal sismique, à savoir (1) une avalanche de glace déclenchée par le détachement d’un iceberg, (2) le vêlage et le basculement de l’iceberg qui applique une force horizontale normale au glacier, et (3) l’accélération de l’ice-mélange dans le fjord. On montre que la magnitude des séismes glaciaires ne peut être interprétée de manière simple car elle englobe plusieurs processus distincts. D’après les résultats de modélisation numérique, l’amplitude de la force générée par un iceberg tournant contre un terminus ne varie pas de manière linéaire avec le volume de glace mais est largement déterminée par plusieurs facteurs qui influent sur la dynamique du mouvement. Ceci démontre que, l’estimation de la perte de glace lors des séismes glaciaires ne semble pas évidente à partir de leur magnitude. La comparaison des forces inversées et modélisées montre que nous sommes capables de reproduire les signaux sismiques et d’accéder ainsi à la dynamique du phénomène. Les informations contenues dans les variations temporelles de la force de vêlage permettent notamment d’inverser chaque paramètre individuel du modèle et d’estimer ainsi les dimensions et le volume de glace détaché / Glacial earthquakes have magnitudes Mw~5 and associated to the calving of large-scale (km3) unstable icebergs. In order to characterize the force at the origin of long-period seismic signals (10-100~s), we develop a source inversion scheme and a numerical modeling of iceberg capsize. Thanks to detailed analysis of the inverted force histories, we reveal the existence of several phenomena responsible for the seismic signal generation, being (1) an ice-avalanche triggered by the detachment of a first iceberg, (2) the calving and capsize of icebergs which apply a horizontal force normal to the glacial terminus, and (3) the ice-melange acceleration in the fjord. This shows that the interpretation to the event magnitudes is not straightforward as they represent the energy that is released by distinct mechanisms. With mechanical numerical modeling of the phenomenon, we show that the force amplitude does not linearly scales with the iceberg volume but also depends on various parameters that control capsize dynamics. This implies that the calving-induced mass loss cannot be estimated from the glacial earthquake magnitude only. Nevertheless, by comparing between seismic inverted forces and the modeling results, we are able to reproduce seismic signals and access the event dynamics. Informations that are contained in the force histories enable to invert each model parameter and thus estimate the iceberg dimensions and then volume

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La contribution des calottes polaires à l'augmentation du niveau marin est un sujet de préoccupation majeure. Dans le cadre du réchauffement climatique, la dynamique de leurs glaciers émissaires évolue et ceux-ci accélèrent leur décharge de glace vers l'océan. En tant qu'exutoires des calottes polaires et régulateurs de leur perte de masse, la prise en compte de leur fonctionnement dans les prévisions d'augmentation du niveau marin est capitale. Cependant, les processus qui régissent leur dynamique sont mal contraints et il convient alors de réduire les incertitudes qui y sont liées. Les rétroactions entre la dynamique du front et la dynamique du glacier en sont un exemple représentatif. Dans ce cadre, cette thèse se concentre sur la modélisation de la dynamique du front de vêlage, et vise à proposer une nouvelle approche physique des mécanismes aboutissant au vêlage d'iceberg. Le travail réalisé ici couple la mécanique de l'endommagement et la mécanique de la rupture. Il intègre ainsi la dégradation progressive des propriétés rhéologiques de la glace aboutissant à la formation d'un champ de crevasses et modélise ensuite la propagation des fractures caractéristiques de l'évènement de vêlage. Ce modèle nouvellement créé est contraint sur une géométrie 2D en ligne d'écoulement du glacier Helheim, au Groenland, dont on parvient à reproduire un comportement cohérent de la partie terminale. Les tests de sensibilité menés sur chacun des paramètres introduits dans le modèle contraignent l'importance de chacun d'eux. On évalue ensuite l'impact sur la dynamique du front de deux forçages naturels couramment observés dans les fjords groenlandais : la fonte de la partie immergée du front et l'impact mécanique d'un mélange de glace (mélange de glace de mer et d'icebergs). Les résultats suggèrent que si la fonte affecte légèrement la dynamique du front, le mélange de glace provoque une réponse saisonnière d'une amplitude similaire aux variations observées dans la réalité. En frottant contre les parois du fjord, il empêche le vêlage et favorise l'avancée du glacier. On montre également que la fonte ne modifie pas le bilan de masse du glacier, mais que l'effet du mélange de glace est plus marqué. Enfin, nos résultats suggèrent que lorsque le glacier présente une extension flottante, un forçage élevé peut modifier l'équilibre du glacier et affecter plus considérablement son bilan de masse pluriannuel. / Polar ice-sheets discharge and subsequent sea level rise is a major concern. Warming climate affects the behaviour of tidewater outlets glaciers and increases their ice discharge. As they drain the ice flow toward the ocean, it is pivotal to incorporate their dynamics when modelling the ice-sheet response to global warming. However, tidewater glacier dynamics is still complicated to understand, as they are believed to involve many feedbacks. The one between calving margin dynamics and glacier general dynamics is fundamental. This PhD thesis focuses on modelling the calving front of outlet glaciers, in order to enhance the representation of physical processes occurring at their margin. To do so, we build up a new framework for calving based on damage mechanics and fracture mechanics. This allows us to represent the slow degradation of the ice rheological properties from a virgin state to the appearance of a crevasse field, as well as the rapid fracture propagation associated with calving events. Our model is then constrained within a 2D flow-line representation of Helheim Glacier, Greenland. We find some parameters sets for which the glacier behaviour is coherent with its past evolution. Sensitivity tests are carried out and they reveal the significance of each model parameter. This new calving law is then employed to study the impact of submarine frontal melting and ice mélange (heterogeneous mixture of sea-ice and icebergs) on glacier dynamics. These two forcings are usually suspected to be responsible for the seasonal variations of the calving margin. Our results show that both forcings impact the front dynamics. The melting, however, only slightly changes the front position, when the ice mélange can force the glacier front to displace up to a few kilometers. Additionally, if the melting at the front is not sufficient to affect the inter-annual mass balance, this is not obvious when forced by ice mélange. At last, our model highlights a feature which is specific to floating glaciers: for the strongest forcings, the glacier equilibrium may be modified, as well as its pluri-annual mass balance.STAR

Ces travaux de thèse présentent les processus de fracturation des glaciers émissaires menant au vêlage. Dans le cadre du programme CRAC-ICE, nous nous sommes intéressés à l'évolution du glacier émissaire Mertz, situé sur la côte George V en Antarctique de l'est. Avant son vêlage qui a eu lieu en Février 2010, libérant un iceberg de 80 km de long par 35 km de large, ce glacier était caractérisé par une langue de glace se développant sur l'eau. Cette langue de glace, séparée par une faille depuis le début des années 1990, était longue de 150 km par 35 km de large. Grâce à un ensemble de données in-situ, d'images satellite basse et haute résolution et le développement d'un modèle océanique (TUGO-Mertz), nous avons suivi l'évolution de ce glacier ainsi que le devenir de son iceberg. La première partie de ce travail a consisté à développer une stratégie de traitement de données GPS nous permettant ainsi d'obtenir la meilleure précision possible sur nos données in-situ. Ces données ont été traitées via le logiciel GINS et une technique de traitement appelée IPPP basée sur le positionnement absolu et la résolution des ambiguïtés en valeurs entière. La précision des résultats de positionnement nous a permis d'observer des oscillations d'am- plitude centimétrique et de période de quelques minutes, qui, comparées à un modèle de poutre d'Euler-Bernoulli, correspondent à des modes de vibration de la langue de glace dans trois configurations différentes. Les périodes de ces oscillations s'échelonnent de 5 minutes à quelques heures. Dans ces gammes de valeurs, les principaux forçages océa- niques sont la houle et les ondes d'Infra-Gravité. De plus, nous avons pu démontrer que les mouvements associés à la vibration du glacier entraînent une torsion favorisant sa fracturation. A plus grande échelle, les courants de marée ainsi que la hauteur de surface impactent sur l'évolution de la langue de glace. Les effets des courants se concentrent principalement sur l'ouverture des crevasses principales tandis que la hauteur de surface tend à moduler la vitesse d'écoulement du glacier. Cette modulation représente environ 5 cm/jour soit 14 % de la vitesse moyenne. Par ailleurs, nous avons suivi l'évolution de la crevasse principale du glacier ; une originellement ouverte sur la partie est de la langue de glace et une ouverte sur la partie ouest. Elles ont ensuite continué son développement jusqu'au vêlage du glacier.Pour finir, nous nous sommes intéressés aux différents acteurs en jeu lors de la rupture de la langue de glace menant au vêlage. L'action de l'iceberg B09B et la modification des courants a joué un rôle lors de cet évènement même si la crevasse était en cours de développement. L'ensemble de ces résultats nous a permis d'identifier un large spectre de processus opérant avant et pendant un épisode de vêlage. Ces processus sont majoritaires dans l'évolution du glacier Mertz, mais ne sont pas encore pris en compte dans les modèles universels de vêlage.

Les vaches laitières en transition sont sensibles aux infections utérines en raison de l'immunité compromise autour du vêlage et de la contamination bactérienne importante dans l'utérus immédiatement après le vêlage. Les vaches atteintes d'infections utérines sont plus susceptibles de développer d'autres maladies périnatales, ce qui entraîne une baisse de la production de lait et une diminution de la fertilité. L'infertilité liée aux infections utérines est devenue la principale cause d'élimination d'une vache du troupeau. Jusqu'à présent, il n'y a pas eu d'approches efficaces pour traiter les infections utérines. Environ 90 % des vaches laitières subissent une contamination bactérienne post-partum de l'utérus. La plupart des vaches sont capables d'éliminer l'infection en 8 semaines au cours du processus d'involution, mais jusqu'à 20 % des vaches développent une métrite, qui est une infection de toute la paroi utérine ; et dans certains troupeaux, 30 à 50 % des vaches développent une endométrite, qui est une infection de la paroi interne de l'utérus. Il a été indiqué que le microbiome et les facteurs immunitaires innés de l'appareil reproducteur ont un effet sur la maladie utérine post-partum, mais le microbiome reproducteur bovin et son effet sur la fertilité suivante ne sont pas bien compris. Les maladies sont négativement corrélées aux performances de reproduction et, combinées au taux d'incidence élevé, elles sont coûteuses pour les agriculteurs. Les études traditionnelles basées sur la culture sont biaisées en faveur des bactéries qui se développent dans un environnement de laboratoire. Dans ce projet, la diversité bactérienne vaginale et utérine pendant la période d'attente volontaire a été étudiée par des méthodes de microbiologie moléculaire, principalement l'ARNr 16S et le séquençage de nouvelle génération. L'objectif de cette étude est d'étudier les variations du microbiote et des facteurs immunitaires innés tels que les populations IL1, IL8 et AGP pendant la période d'attente volontaire. L'objectif de la présente étude était de caractériser les communautés bactériennes de l'appareil reproducteur et la quantité de cytokines avant le vêlage et après le vêlage chez les vaches ayant développé ou non une endométrite. . De plus, notre deuxième objectif de la présente étude était de décrire la réponse immunitaire innée locale cellulaire et humorale lors de la cervicite clinique dans l'utérus et les échantillons vaginaux dans les périodes pré et post-partum des vaches laitières. Pour l'étude prospective de cohorte, un total de 61 vaches multipares ont été prélevées avec une cytobrosse dans le vagin 7 jours avant le vêlage (J-7) et dans l'utérus 7 jours (J+7), 21 jours (J+21), et 35 jours (J+35) après vêlage. Des échantillons de vaches en bonne santé (n = 11) et de vaches atteintes d'endométrite (n = 11) ont été traités pour l'extraction d'ADN et les gènes de séquençage de l'ARNr 16S. La diversité alpha du microbiote utérin n'était pas significantment différente entre les groupes sains et malades. La diversité β n'était pas différente au niveau de l'UTO au cours de la même période d'échantillonnage entre les vaches saines et les vaches atteintes d'endométrite, mais le microbiote utérin était différent entre les groupes trois semaines après le vêlage. Les vaches malades avaient une abondance relative moindre de Firmicutes et de Bacteroidetes que les vaches en bonne santé et les vaches atteintes d'endométrite avaient une plus grande abondance relative d'Actinobacteria que les vaches en bonne santé. T. pyogenes, Peptoniphilus et Helcococcus étaient nettement plus abondants chez les vaches atteintes d'endométrite clinique. De plus, les concentrations d'interleukine 1α (IL1), d'interleukine 8 (IL8) et de glycoprotéine acide α1 (AGP) ont été déterminées. Les cas de CC avec des signes cliniques au temps +5w tels que des pertes vaginales purulentes et une endométrite subclinique ont montré la production de cytokines la plus élevée. En conclusion, le post-partum de 3 semaines est un point critique pour évaluer les cytokines et les protéines de phase aiguë ; où la variation d'IL1 et d'IL8 a gardé une relation directe avec le nombre et la fonction des neutrophiles. / Transition dairy cows are more susceptible to uterine infections due to the compromised immunity around calving and substantial bacterial contamination in the uterus immediately after calving. Cows with uterine infections are at higher odds of developing other periparturient diseases, resulting in lower milk production and impaired fertility. Infertility related to uterine infections has become the main reason for a cow to be culled from the herd and therapeutic approaches to treat uterine infections. Currently, about 95 are of limited success. Approximately 90% of dairy cows exhibit contamination in the uterine cavity during the first 2 weeks following calving. Up to 40% of dairy cows still have contamination in the genital tract 3 weeks after calving. When infection or inflammation persists in the uterus beyond 4 weeks postpartum, the infected uterus is associated with infertility. The microbiome and innate immune factors of the reproductive tract have been indicated to have an effect on postpartum uterine disease, however the bovine reproductive microbiome and its effect on fertility is not well understood. Diseases are negatively correlated to reproductive performance, and in combination with the high incidence rate, they are costly for the farmers. Traditional culture based studies are biased towards bacteria that thrive in a laboratory environment. In this project, the vaginal and uterine bacterial diversity during voluntary waiting period (time between parturition and the time at which the cow os first eligible for insemination) were investigated by molecular microbiology methods, primarily 16S rRNA next generation sequencing. The objective of the present study was to characterize the reproductive tract bacterial communities and the number of cytokines before and after calving in cows that developed or not endometritis. Also, the present study aimed to describe the innate immune response such as IL1, IL8 and AGP in the uterus and vaginal in the pre- and post-partum periods of dairy cows with clinical cervicitis. For the cohort prospective study, a total of 61 multiparous cows were sampled with a cytobrush in the vagina 7 days before calving (D-7) and in the uterus 7 days (D+7), 21 days (D+21), and 35 days (D+35) after calving. Samples of healthy cows (n=11) and cows with endometritis (n=11) were processed for DNA extraction and sequencing of the 16S rRNA gene. Alpha-diversity of uterine microbiota was not significantly different between healthy and endometritis groups. Microbiota composition (β diversity) was significantly different between healthy and endometritis cows three weeks after calving. Diseased cows, but not at the other sampling times. Disease cows had lower relative abundance of Firmicutes and Bacteroidetes and greater abundance of Actinobacteria than healthy cows. Trueperella spp, Peptoniphilus spp. and Helcococcus spp. were significantly more abundant in disease dairy cows. Additionally, in three weeks after calving the concentrations of interleukin 1α (IL1), interleukin 8 (IL8) and α1-acid glycoprotein (AGP) were determined. Cows with clinical and subclinical endometritis at time +5w (5 wks after calving) showed the highest cytokine production compared to the other sampling time ( -1week, +1 week and+3 weeks).