Th.--Sciences--Univ. de Neuchâtel, 1974. / Résumés en anglais, allemand et français (p. 294-299). Bibliogr. p. 300-314. Index.

Thèses présentées à la Faculté des sciences de Grenoble pour obtenir le grade de docteur ès sciences naturelles. / Bibliogr. p. 441-451.

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Les pelouses alpines à Carex curvula (laîche courbée) constituent l'une des formations les plus emblématiques de l'étage alpin des montagnes européennes. Cette thèse se présente comme une contribution à l'étude des patrons de la diversité génétique de Carex curvula et des patrons de la diversité floristique des pelouses alpines à Carex curvula en Europe.<br /> Dans un premier temps, ce travail examine la variabilité floristique des pelouses dominées par C. curvula et tente d'identifier les forces qui ont joué le rôle le plus important dans la structuration des espèces de l'étage alpin acidiphile européen. Les résultats des analyses montrent qu'il existe une variabilité importante pour la distribution de la diversité interspécifique et seulement une correspondance partielle entre la position des barrières biogéographiques de l'étage alpin et les grandes distances géographiques qui séparent les massifs montagnards. Il ressort nettement que les forces qui ont joué le rôle le plus important dans la structuration floristique de l'étage alpin acidiphile européen sont de nature historique et dans une moindre mesure de nature écologique.<br /> Ensuite, nous explorons la distribution de la diversité génétique dans les populations de C. curvula dans un contexte phylogéographique. L'impact des glaciations quaternaires correspond à deux histoires différentes pour les flores alpines dans les montagnes de l'ouest et de l'est du continent européen. Chez C. curvula, les mécanismes de recolonisations postglaciaires auraient impliqué un large vague de migration est-ouest dans les Alpes et une migration verticale beaucoup plus locale dans les Carpates. Les Pyrénées auraient été colonisé plus récemment, à partir d'un refuge secondaire localisé dans les Alpes du Sud-Ouest.<br /> Enfin, dans un troisième temps, nous nous intéressons au problème des relations entre la diversité génétique et floristique, en analysant la diversité locale des espèces dans les pelouses à C. curvula et la diversité génétique de l'espèce dominante. Le manque de corrélation positive entre les deux niveaux de la diversité est expliqué par des réponses différentes des gènes et des espèces aux grands changements climatiques qui sont intervenus au cours du Quaternaire.<br /> Nous concluons sur les perspectives de biogéographie comparative ouvertes par ce travail, en particulier sur l'articulation souhaitée entre les efforts de modélisation de la distribution biologique, la phylogéographie et l'écologie évolutive.

Les aérosols atmosphériques jouent un rôle important dans le système climatique de la terre. Ils sont aussi à l'origine de certains problèmes de pollution atmosphérique en zone urbaine. Toutefois, leur influence sur le changement climatique global, de même que leur propriétés chimiques en zone urbaine, sont encore très mal connues. L'une des principales raisons à cela est que l'un des constituants majeurs de cet aérosol, la matière carbonée, est à ce jour très peu renseignée. Ce travail s'inscrit donc dans la problématique d'une meilleure connaissance de la matière carbonée particulaire. Cette étude présente des résultats de mesures de matière carbonée (OC et EC) contenue dans l'aérosol (PM10), et réalisées dans le cadre du programme POVA, entre février 2001 et juin 2003 à Chamonix et St Jean de Maurienne (Alpes françaises). Cette série constitue l'une des premières de ce type pour des sites de fond de vallées alpines, caractérisés par des émissions localisées en fond de vallées et de fortes inversions de température en hiver, limitant la dispersion des polluants. Le programme POVA, axé sur l'étude de la pollution atmosphérique dans ces vallées, a été proposé suite à la fermeture du tunnel du Mont-Blanc, en 1999. L'un des principaux objectifs était d'établir les sources de pollution par les particules, en particulier la part due au trafic poids lourds international. Nous avons pu établir que, sur les deux sites et alors que le trafic poids lourds international n'était pas rétabli en vallée de Chamonix, cette source représentait environ un tiers de la masse des particules observées, et était à l'origine d'une plus faible fraction de la masse de matière carbonée. Le caractère extrêmement primaire de la matière carbonée est une spécificité remarquable de notre site. La source de matière carbonée constituée par les véhicules légers n'a pas pu être étudiée. Il apparaît par contre que les combustions de biomasse (probablement les feux de cheminées) jouent un rôle important, et accru en cas de faibles températures, sur les niveaux de pollution par les particules. Enfin, l'impact potentiel de la condensation de matière semi-volatile aux faibles températures reste une hypothèse à tester. Sur le plan plus général de l'étude de la matière organique, il apparaît plusieurs résultats : 1. Le facteur de conversion de masse de carbone organique à masse de matière organique est sans doute très variable pour un site donné (en particulier, sa variabilité est probablement largement supérieure à 0,2). 2. Les hypothèses généralement admises pour le calcul de la fraction secondaire de OC se sont révélées fausses dans le cas de notre étude, et la méthode semble dans le cas générale très incertaine. 3. La fraction soluble de OC (WSOC) est très importante sur nos sites, et la source primaire de combustion de biomasse est une source primaire importante. Ce résultat est en désaccord avec l'hypothèse générale que WSOC est secondaire.

La couverture paléogène du Pelvoux (zone externe des Alpes occidentales françaises) a été étudiée du col du Lautaret au Champsaur oriental. Une analyse séquentielle, une étude des micro faciès et des microfaunes ont été réalisées sur 49 coupes complètes levées dans cette région après qu'une cartographie détaillée en ait été dressée. Une analyse structurale fine et une étude géochimique ont complété l'examen de quelques secteurs . .\ :. La trilogie nummulitique (dépôts successifs de sédiments de nature calcaire puis marneuse et enfin gréseuse) est transgressive sur le socle cristallin du Pelvoux ou sur des lambeaux de Mésozoïque conservés malgré les érosions antérieures. La découverte d'une microfaune bartonienne dans le SE du massif (où le plus souvent la base du Paléogène est priabonienne) et les reconstitutions paléogéographiques que nous avons effectuées, permettent de cerner le diachronisme de la transgression qui chemine du S vers le N et d'E .Un détritisme omniprésent se manifeste dans la série,provoqué par deux facteurs : 1- une alimentation en débris fins provenant, d'une part, des affleurements de Cristallin constituant à l'époque un Pelvoux embryonnaire, et d'autre part, des nappes internes qui se mettent en place dans la partie orientale du bassin marin tertiaire. 2- une alimentation en détritiques grossiers,d'origine très locale et liée à l'existence de fractures à jeu synsédimentaire Nl70-l8O. L'héritage structural triasique, liasique, néocrétacé et/ou paléocène, joue un rôle fondamental dans la paléogéographie éocène de cette région, comme d'ailleurs lors de la structuration postnummulitique du Pelvoux. Il consiste plus particulièrement en une fracturation probablement issue du rifting téthysien (N30- 40 et NI70- I8O) et, à l'E, par la reprise en chevauchement avant le Nummulitique, de grands accidents subméridiens tel celui du rocher de l'Vret. La situation géographique de ce dernier au front du poinçon que représente le Pelvoux, a permis son écaillage postérieurement au dépôt des sédiments tertiaires. Au SE, on observe la reprise dextre de fractures N50- 60, le faisceau des Grésourières qui s'engagent dans l'accident d'Ailefroide (N30-40) dont le jeu décrochant permet le chevauchement du Sirac vers l'WSW sur le synclinal de Morges . Ces déformations s'accompagent d'un train de plis dans les Grès du Champsaur, d'une schistosité de flux et d'un étirement des Marnes nummulitiques qui constituent un niveau au décollement privilégié dans la série tertiaire, et enfin de dissolutions importantes dans les calcaires nummulitiques. Tous ces phénomènes sont essentiellement liés à la progression des nappes internes versl'extérieur de l'orogène . Ils sont beaucoup plus discrets au N où l'on note seulement le jeu sénestre du faisceaude failles du Lautaret N110, symétrique de celui de Grésourières, au sud du poinçon du Pelvoux.

La niche climatique des espèces joue un rôle important dans la distribution spatiale de la biodiversité mais la manière dont les niches climatiques évoluent reste encore peu connue. Ce travail vise à révéler la manière dont les niches climatiques évoluent en général, et plus précisément à déterminer comment certaines plantes se sont adaptées aux environnements alpins. En étudiant de nombreux groupes de plantes, de poissons, de mammifères et d'oiseaux, nous avons montré que les niches climatiques évoluent le plus souvent par à-coups et non pas de manière graduelle. Les niches climatiques restent en effet stables pendant des périodes de plusieurs millions d'années puis évoluent de manière extrêmement rapide avant de se stabiliser à nouveau dans une autre gamme de climat. Des simulations ont permis de montrer que les phases de relative stabilité n'étaient pas forcément causées par une sélection stabilisante sur les niches climatiques mais pouvaient également résulter de la présence de barrières géographiques qui empêchent les espèces d'expérimenter de nouveaux climats. L'étude de l'histoire des plantes du genre Androsace a révélé que les changements rapides de niches correspondaient au contraire à l'apparition de nouveaux traits, comme la forme de vie en coussin. Ce travail montre que de nombreux facteurs influencent l'évolution des niches climatiques et souligne la nécessité de tous les étudier ensemble. / Species' climatic niches play an important role in the spatial distribution of biodiversity but the way climatic niches evolve remains poorly known. This works aims at determining the general mode of evolution of climatic niches, and more precisely at revealing how some plants have adapted to alpine environments. The study of many groups of plants, fishes, mammals and birds has shown that climatic niches usually evolve by fits and starts but not gradually. Climatic niches indeed remain stable over million years before evoving extremely quickly and stabilizing again in a new range of climates. Simulations have shown that these phases of relative stability need not be caused by stabilizing selection but can also be caused by geographic barriers that impede species from experiencing new climates. The study of the history of plants of the genus Androsace has revealed that rapid niche shifts on the contrary resulted from the appearing of novel traits, like the cushion life form. This work shows that numerous factors contribute to the evolution of climatic niches and emphasizes the necessity to study them together.

Récemment, la qualité de l'air dans la région Rhône-Alpes est devenue un sujet sensible depuis sa mise en demeure par l'Union Européenne pour non respect des normes en vigueurs concernant les taux de particules fines (PM). Effectivement, certaines zones géographiques de la région connaissent de nombreux dépassements en PM10, particulièrement dans les vallées alpines durant la période hivernale. Ces dépassements en particules sont aussi accompagnés de fortes concentrations en composés organiques comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) constituants ces PM. Un accroissement des connaissances sur les sources de pollution atmosphérique particulaire et leurs dynamiques au sein des vallées alpines est alors nécessaire, ceci afin d'améliorer la mise en place des politiques de diminution des émissions grâce à une meilleure connaissance de l'influence des différentes sources au niveau régional. Ces travaux de thèse sont axés autour des émissions des sources industrielles encore mal connues et plus particulièrement l'industrie du carbone très présente dans les bassins industriels de ces fonds de vallées. Les approches classiques par les éléments métalliques n'étant pas spécifiques, l'exploration de la fraction organique a permis de proposer un profil chimique organique complet et d'avancer le benzo(b)naphtho(2,1-d)thiophène (BNT(2,1)), composé particulaire majoritaire de la famille des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques soufrés (HAPS) comme traceur de cette source. Ce composé a été détecté et quantifié sur plusieurs sites en proximité d'activités industrielles confirmant ainsi sa source potentielle. De plus le profil industriel a été introduit comme profil « source » afin d'évaluer sa robustesse dans les méthodologies de type modèle récepteur de bilan de masse comme le « Chemical Mass Balance » (CMB) et statistique comme la « Positive Matrix Factorization » (PMF). Les résultats ont confirmé l'intérêt de l'ajout des composés organiques à ces méthodologies. Ainsi, le profil industriel et les composés organiques HAPS ont permis de mieux tracer la source appelée génériquement « industrie du carbone » (combustions de charbon, de coke et de matériaux graphitiques) dans les vallées alpines mais aussi sur différents sites urbains français. En parallèle, un modèle de régression non linéaire multivarié (MRNL) a été développé pour la quantification des sources de HAP, basé sur l'utilisation de traceurs spécifiques de source (lévoglucosan, hopanes….) et de données météorologiques (gradient thermique). Son application a été validée sur un ensemble de sites alpins des vallées de l'Arve et de la Tarentaise. Un couplage entre ce modèle et les données de mesures optiques du carbone suie (BC) par aéthalomètre, a permis de proposer une solution aux mauvais résultats de corrélation entre les HAP mesurés et modélisés par le modèle MRNL sur le site de la vallée de la Maurienne. Ces faibles corrélations peuvent être liées à une mauvaise représentativité des composés organiques utilisés à tracer correctement les sources d'émission sur certains sites.Enfin, l'inter-comparaison de ces méthodologies pour la détermination des sources de HAP et plus particulièrement de la source industrielle permet de valider cette méthodologie dans une perspective opérationnelle de suivi des sources de HAP sur ces différents sites. Ces travaux réalisés au cours de cette thèse mettent en évidence l'intérêt de la caractérisation de la fraction organique des PM et les biais qui peuvent exister sur l'utilisation des composés organiques pour l'étude des sources d'émissions. Des alternatives y sont proposées afin de soulever ces ambiguïtés et d'améliorer l'étude des sources de HAP par les modèles récepteurs. / Recently, Air quality has become a sensitive topic for Rhône-Alpes region due to the formal notice which was addressed by the European Commission for non-compliance with legislation in force. Indeed, certain geographic areas in the region present a lot of overruns in PM10, especially in Alpine valleys during winter. These overruns particles are also accompanied by high concentrations of organic compounds such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), which constitute these PMs. An increase in khowledge about the sources of particulate air pollution and their dynamics in Alpine valleys is necessary, in order to improve the implementation of policies to reduce emissions through better knowledge of the influence of different sources at regional level. This thesis is focused around emissions from industrial sources still poorly known and particularly of the carbon industry highly present in these industrial areas of the valley bottoms. Traditional approaches by metallic elements being not specific, exploration of the organic fraction allowed to propose a complete organic chemical profile. In addition they led us to evidence the benzo(b)naphtho(2,1-d)thiophene (BNT(2,1)), the most abundant particulate compound of the family of sulfur-containing polycyclic aromatic hydrocarbons (PASHs), as a tracer of this source. This compound was detected and quantified on multiple sites in near industrial activities confirming its potential source. In addition the industrial profile was introduced as profile “source” in order to assess its robustness in methodologies of receptor model like the “Chemical Mass Balance “(CMB) and the “Positive Matrix Factorization” (PMF). The results confirmed the interest of the addition of organic compounds to these methodologies. Thus, the industrial profile and the PASHs compounds have allowed to better trace the source usually called “carbon industry” (coal, coke and graphite materials combustions) in the Alpine valleys but also in different French urban sites. In parallel, a non linear regression model (NLRM) was developed to PAH source apportionment, based on the use of specific molecular markers (levoglucosan, hopanes…) and of meteorological data (altitudinal temperature lapse rate). Its implementation has been validated on a set of sites of the Alpine valleys of Arve and Tarentaise. Coupling between this model and the optical measurements of black carbon (BC) by aethalometer, allowed to propose a solution to the poor performance of correlation between PAHs measured and modeled by NLRM model on this site of the Maurienne valley. These low correlations may be related to poor representativeness of organic compounds used to correctly trace the emission sources at some sites. Finally, the inter-comparison of these methodologies for the determination of PAH sources and especially of industrial source allows to validate this methodology in an operational perspective of monitoring of PAH levels on these sites. The work performed during this thesis highlights the interest of the characterizatin of the organic fraction of PM and the biases that may exist on the use of organic compounds for the study of the emission sources. Some alternatives are suggested to clarify ambiguities and improve the source apportionment of PAHs by receptor models.

L'objectif de cette thèse est d'étudier le rôle joué par les zones de cisaillement sur la localisation de la déformation et de l'exhumation de la croûte inférieure grâce à une série de modèles numériques thermomécaniques 2D et 3D que nous avons appliqué à deux cas d'étude: le craton ouest-africain (WAC) et les zones de failles alpines en Nouvelle Zélande. En ce qui concerne la localisation de la déformation dans la croûte supérieure, différentes orientations pour un système de décrochement en ramification ont été testées. Sous un régime compressif, les résultats montrent que les zones de failles internes, ainsi que les unités de roches présentes entre ces failles réagissent de façon plus fragile que les unités rocheuses présentes à l'extérieur de ces domaines. Pour le cas d'un régime de déformation en cisaillement simple, nous avons exploré le processus de réorganisation qui s'est produit aux limites de deux plaques (i.e. Australie et Pacifique) au sud de la Nouvelle-Zélande. Les modèles montrent que la déformation se concentre le long des zones de cisaillement étroites, situées au centre du modèle, lorsque les coefficients d'amollissement sont élevés. Inversement, la contrainte cisaillante ressort de façon plus diffuse à travers le modèle lorsque les coefficients d'amollissement sont faibles. Les cisaillements s'expriment alors sur l'ensemble du modèle bien que les taux de cisaillement restent les plus élevés sur les bordures du modèle. Afin de tester l'impact de failles héritées et de bassins préexistants sur l'exhumation de la croûte inférieure, des modèles 2D et 3D ont été testés avec différentes conditions aux limites (traduisant extension, transtension et compression). * En contexte extensif, dans les portions Est et Ouest des corridors fortement métamorphisés du Nord-Ouest Ghana, des roches partiellement fondues, issues de la croûte inférieure, ont pu être exhumées au sein des croûtes moyenne à supérieure. Dans la partie centrale du domaine de Bolé-Bulenga, des roches très métamorphisées ont été exhumées grâce au couplage de deux mécanismes: (1) la concentration de roches partiellement fondues entre les failles de Jirapa et de Bolé-Nangodi; ces failles convergent vers le sud, induisant un rétrécissement de l'espace disponible pour accueillir ce matériel fondu; (2) la concentration de roches partiellement fondues dans la partie centrale, induite par un jeu de failles héritées d'orientation Est-Ouest. * En contexte de transtension, dans le terrane de Sefwi au Sud-Ouest Ghana, le domaine de Kukuom-Juaboso (KJD), composé majoritairement par des roches à faciès de type amphibolite à migmatitique, semble s'être mis en place sous forme d'intrusions au sein d'une zone relais située entre les zones de cisaillements de Kenyase et de Ketésso. Ces deux zones de cisaillement sont marquées par un stade de croissance puis de maturation qui semblent être reliés aux phases de déformation D1 puis D2 reconnues régionalement. L'exhumation régionale des roches très métamorphisées dans le terrane de Sefwi s'est probablement produite en moins de 5 Ma. * En régime compressif, l'impact joué par les bassins volcano-sédimentaires sur le processus d'exhumation de la croûte inférieure a été testé numériquement. Les modèles suggèrent que de multiples injections de magmas granitoïdiques, dérivant soit de matériaux subductés, soit d'une fusion de produits crustaux ou de matériel mantellique accumulés en profondeur, ont pu être canalisées au sein de diapirs avant de venir nourrir la croûte supérieure. Ce modèle suggère également une asymétrie des structures entre la croûte supérieure d'une part, et la croûte inférieure à moyenne d'autre part: i.e. (i) les bassins de roches vertes faiblement métamorphisés de la croûte supérieure reposent sur les diapirs métamorphisés et (ii) les bassins de roches vertes très métamorphisés constituent le soubassement des dômes granitoïdiques de la croûte supérieure. / The objective of this thesis is to explore the role shear zones play in localization of deformation and exhumation of the lower crust by using a series of 2D and 3D thermo-mechanical numerical models using the West African Craton (WAC) and the Alpine Fault zones as study areas. With respect to the localization of deformation in the upper crust, different orientations of a system of branched strike-slip faults were studied. Under compression boundary conditions, the results show that the internal fault zones as well as the host rocks in between the faults behave as relatively weaker domains than the external regions. Under simple shear boundary conditions, we explored the process of self-organization of the Australian-Pacific plate boundary fault in southern New Zealand. The models show that deformation is focused along narrow high-strain shear zones in the centre of the model when the softening coefficients are high, whereas the strain is more diffuse with many shear zones spread over the model and possibly some high-strain shear zones focused near one border at lower softening coefficients. Regarding the role pre-existing faults and basins play in exhumation of the partially molten lower crust, 2D and 3D models with different boundary conditions were tested (including extension, transtension and compression). * Under extension, in the Eastern and Western parts of the high grade rock corridors in NW Ghana, partially molten rocks exhumed from the lower into middle-upper crustal levels are interpreted to have been dominantly facilitated by the km-scale high-strain corridors. In the central part of the Bole-Bulenga domain, the high grade rocks are interpreted to have been exhumed as a result of a coupling between two mechanisms: (1) the concentration of partially molten rocks between the Jirapa and Bole-Nangodi faults increases due to the reduction in space from north to south; (2) the concentration of lower partially molten rocks in the central part, as a result of inherited orthogonal (E-W) faults. * Under transtension, in the Sefwi terrane of SW Ghana, the Kukuom-Juaboso domain (KJD) composed of up to amphibolite-migmatite facies could result from the concentration of upwelling partially molten rocks in the relay zone between the Ketesso and Kenyase shear zones during transtension. The two shear zones probably underwent two main stages for growth and maturation from the D1 to D2 deformation phases. The regional exhumation of the high grade rocks in the Sefwi terrane probably occurred within a duration of less than 5 Ma. * Under compression, the role of volcano-sedimentary basin on spatial-temporal evolution of the lower crust exhumation was tested. The models suggest that a series of sheet-like granitoids possibly derived from either subducted mélanges, lower crust and/or mantle melting accumulated at depths of the subcontinental mantle would channel along diapirs before feeding the upper crust. When the granitoids arrive at the solidified lids of the diapirs, they would favour migrating horizontally and intruding into the upper crust through weakening zones between the diapirs. This model also suggests an asymmetry of structures between the upper and middle-lower crust, with the dome-like granitoids overlying high-grade sedimentary synforms and high-grade diapirs underlying low-grade greenstone belts.

La recherche en anthropologie biodémographique effectuée sur les communautés de Chiomonte(Haute Vallée de Suse), de 1670 à 1929, et de L’Argentière-la-Bessée (Hautes-Alpes), de 1690 à1889, a permis d’analyser les changements survenus tout au long de ces siècles pour ces deux pays.L’analyse des naissances a permis d’avoir un tableau général des deux populations, pouvant êtreinterprété tant au niveau biologique-démographique qu’au niveau économique-culturel.L’analyse des décès a mis en évidence l’importance des facteurs environnementaux sur l’évolutionde la mortalité, même si l’on peut reconnaître que, grâce à l’amélioration des conditions de vie, il ya eu une diminution du taux de mortalité infantile et infanto-juvénile ainsi qu’une augmentationprogressive des décès des personnes âgées.La culture, la société, l’économie et la religion sont les facteurs les plus importants qui influencentle comportement matrimonial; mais l’environnement aussi a joué un rôle important.La reconstruction des familles de Chiomonte nous a permis de constater que les changements auniveau économique et social qui se sont produits entre 1670 et 1830 ont eu des répercussions,quoique de manière différente, sur les aspects relatifs à la structure et à la descendance des familles.L’augmentation de la duré de la vie a produit une augmentation de la durée des mariages et ladécroissance de la mortalité infantile a déterminé un accroissement du nombre d’enfants quiatteignent l’âge reproductif. Restent, par contre, relativement constants l’âge des conjoints à leurpremier mariage, le nombre d’enfants l’intervalle protogénésique ainsi que l’intervalleintergénésique. / The research on biodemographical anthropology worked out on the community of Chiomonte(Haute Vallée de Suse), from 1670 to 1929, and of L’Argentière-la-Bessée (Hautes-Alpes), from1690 to 1889, has allowed the analysis of the changes in the periods considered in these twocountries.The analysis of births has worked out an overall view of the two populations both from a biologicdemographicperspective and from and economic-cultural one.The analysis of deaths has highlighted the importance of environmental factors on death, although ithas been possible to define that through better conditions of life, infantile and juvenile mortality ratecould decreased as well as old aged people mortality increased.Culture, society, economy and religion are the main factors which influenced marriage behaviors ;also environment played an important role.Families’ reconstructions in Chiomonte enabled us to understand that economical changes whichoccurred from 1670 and 1830 had different consequences on the structure and the lineage of thefamily. The increase of life time led to an increase of marriages and at the same time the decrease ofinfantile mortality determined the rise of children who reached the reproductive age.On the other hand, the age of partners at their first marriage, the number of children, theprotogenesic and intergenesic intervals remain constant.