L'ATPase-Ca2+ du réticulum sarcoplasmique est une protéine membranaire dont plusieurs conformations ont été résolues par cristallographie des rayons X. Ces structures ont été précieuses pour l'interprétation de nos études fonctionnelles sur le rôle du domaine A et de la boucle L6-7 de l'ATPase. Mais nous avons montré que les conditions de cristallisation aboutissent parfois à des structures paradoxales : la présence de concentrations importantes de Ca2+ pendant la cristallisation en présence d'AMPPCP conduit l'ATPase à adopter une conformation probablement différente de sa structure moyenne en solution; de même, dans les conformations de l'ATPase proches de l'état phosphorylé «E2P», les inhibiteurs généralement utilisés pour stabiliser l'ATPase bloquent de façon artéfactuelle l'ouverture des sites Ca2+ vers la lumière du réticulum. Nous avons tenté de comprendre les avantages et inconvénients de divers polymères amphiphiles conçus pour stabiliser en solution les protéines membranaires.

Ce document d'habilitation est consacré à l'étude de séries temporelles d'images de télédétection à basse (LSR) et à très haute résolution spatiale (VHSR). Les phénomènes étudiés concernent la météorologie et l'océanographie (données LSR) et l'agriculture et le milieu urbain (données VHSR). La fréquence d'acquisition des données satellites est inversement proportionnelle à la résolution spatiale. Ainsi, pour des données LSR, la cadence d'acquisition est élevée (une images pour $15min$ avec le satellite MSG --Météosat Seconde Génération) et cela autorise l'étude des mouvement atmosphériques turbulents observés à travers le mouvement des nuages, la circulation océanique, ... Les problèmes d'analyse d'images associés concernent l'estimation du mouvement, le suivi de courbe ou encore l'interpolation de données manquantes. En ce qui concerne les données VHSR, la période séparant deux images peut varier de quelques semaines à quelques mois. Les études associées sont alors dédiées à la détection de changements structurels entre deux images. Du point de vue méthodologique, l'analyse de données LSR est principalement réalisée en introduisant des connaissances physiques a priori dans les outils classiques d'analyse d'images. Une part importante est dédiée à l'utilisation de techniques d'assimilation variationnelle de données. Pour l'analyse de données VHSR, nous proposons des descripteurs spécifiques permettant de caractériser les motifs texturés que l'on a à manipuler. Ces descripteurs sont ensuite utilisés pour résoudre différents problèmes d'analyse de données VHSR tels que la segmentation, la classification, la détection de fronts texturés ou encore l'estimation de l'orientation. Enfin, un chapitre est consacré à la détection de changements où nous proposons des techniques pour le détection binaire et multi-labels.

Le travail s'articule autour de trois grandes questions. 1 - Comment e st née l a géomo rpholo gie paraglaciair e ? La première partie relève d'une approche épistémologique de la géomorphologie paraglaciaire. Le premier chapitre reprend les contributions scientifiques fondatrices du concept de paraglaciaire des années 1970, et les replace dans une perspective sémantique en analysant les travaux conduits depuis le 19e siècle sur les milieux englacés et leurs marges. Church et Ryder (1972) définissaient le terme de paraglaciaire comme " non-glacial processes conditioned by glaciation ". En 2002, Ballantyne a proposé une définition plus large du concept : " earth surface processes, sediments, landforms, landsystems and landscapes that are directly conditioned by former glaciation and deglaciation ". Le deuxième chapitre analyse donc les apports de trente années de recherche en géomorphologie paraglaciaire, reprend le concept de géosystème paraglaciaire et analyse les sous-systèmes (gravitaire, fluvial, lacustre, éolien, littoral, marin et socio-spatial) face aux séquences paraglaciaires. 2 - Qu'est -ce qu'une crise paraglaciaire ? La deuxième partie se propose de délimiter les contours de la géomorphologie paraglaciaire dans le cadre d'une approche spatio-temporelle. Le troisième chapitre étudie les changements climatiques susceptibles d'être à l'origine des crises temporelles paraglaciaires. Le quatrième chapitre définit les crises paraglaciaires et met l'accent sur les temporalités de ces moments clés dans l'histoire des environnements englacés. Sur le plan temporel, le paraglaciaire désigne avant tout une séquence morphologique, une crise d'érosion, qui suit la séquence glaciaire précédente. Ces crises s'illustrent par des temporalités variées, des accélérations des transferts sédimentaires surtout dans les matériaux meubles et une extension des emprises spatiales des phénomènes associées à la disparition des glaciers puisque le ruissellement redistribue les sédiments des zones proglaciaires jusqu'à la mer. Les versants sont soumis à des stress physiques générant des décohésions des parois. Les dépôts de versants sont affectés par des ravinements majeurs. Les systèmes fluviaux enregistrent des aggradations ou des dissections en fonction de la variabilité des apports, de l'énergie des processus, de la variabilité des niveaux de base locaux, régionaux ou globaux. Ils connaissent de profondes métamorphoses qu'illustrent les adaptations des variables morphologiques. Les littoraux meubles paraglaciaires bénéficient d'un apport tel en sédiments qu'ils progradent sur les marges des secteurs en phase de déglaciation. Des crises volcaniques sont également associées à ces crises climatiques et un volcanisme paraglaciaire s'observe dans des régions comme l'Islande. Les apports majeurs à la compréhension de ces crises paraglaciaires viennent des progrès technologiques pour évaluer les bilans sédimentaires et pour les dater. Une crise paraglaciaire est définie par des indicateurs comme les taux d'ablation, taux d'incision, taux de production primaire de débris, taux de transferts sédimentaires, taux de sédimentation. Ces indicateurs montrent qu'ils dépassent pendant un laps de temps t, d'un facteur n, les résultats enregistrés pendant la séquence t-1 et t +1. Cet écart est variable d'un indicateur à l'autre et d'un système à l'autre. La durée de la séquence paraglaciaire est donc d'une grande variabilité, mais doit être limitée à cette rupture temporelle dans l'évolution d'un environnement au cours duquel il est perturbé. 3 - Quels sont les apports de la géomorphologie paraglaciaire à la compréhension de l'évolution des milieux froids ? La troisième partie interroge des modelés des milieux froids pour appréhender la part du paraglaciaire ; du glaciaire et du périglaciaire dans leur évolution. Le cinquième chapitre détermine les formes paraglaciaires au sens strict. Les deux processus paraglaciaires par excellence sont d'une part la décohésion postglaciaire qui affecte les parois rocheuses et d'autre part, le ruissellement alimenté par la fonte de la glace des glaciers et celle de la glace morte qui remobilise les sédiments meubles. Ainsi, des formes d'ablation et d'accumulation associées à ces dynamiques sont elles représentatives de cette dynamique paraglaciaire (grands glissements, écroulements, éboulements massifs). En revanche, le ruissellement très actif au cours de la séquence paraglaciaire est à l'origine de la construction de formes de ravinement, d'incision et d'accumulation (cônes de déjection...). Les signatures sédimentologiques sont alors différentes et les vitesses de sédimentation sont plus élevées que lors des autres séquences morphogéniques. Toutes les zones de stockage (bas de versant, lacs, plaines alluviales, fjords...) offrent des espaces propices à l'évaluation de ces temporalités et des bilans sédimentaires associés. Le sixième chapitre reprend les grandes formes du " panthéon " glaciaire (cirques, vallées en auge, fjords, moraines, drumlins, eskers, kames) et périglaciaire (glaciers rocheux, tabliers et cônes d'éboulis) pour évaluer la part des séquences paraglaciaires dans la genèse et l'évolution de ces morphologies. Le terme de parapériglaciaire est défini. Le paraglaciaire est un concept clé pour comprendre l'évolution des milieux ayant été englacés et il recouvre une réalité très large sur le plan spatial puisqu'il peut s'appliquer à tous les espaces à la surface de la terre ayant été englacées au cours des séquences froides du Pléistocène et leurs périphéries, et qui ne le sont plus aujourd'hui, soit environ 40 % de la surface terrestre, auxquelles s'ajoutent les espaces de sédimentation offshore. Par ailleurs, il reste aujourd'hui environ 10 % d'espaces englacés, dont une fraction est susceptible de connaître une séquence de déglaciation dans le contexte actuel de réchauffement climatique. Né dans les années 1970 au Canada, le concept de paraglaciaire apporte incontestablement une clé de lecture pour la compréhension de l'évolution des paysages applicable à toutes les zones ayant connu directement ou indirectement des phases de glaciation-déglaciation. À l'heure d'une réflexion sur l'impact des changements climatiques sur les environnements, le concept de paraglaciaire ouvre des perspectives et renouvelle les approches géomorphologiques classiques en mettant l'accent sur les stocks sédimentaires, les flux, les bilans, les rythmes et les crises.

Cette thèse aborde le problème de la détection de changements sur des images de scènes urbaines en télédétection. Les expériences ont été menées sur des couples d'images satellitaires panchromatiques haute résolution (< 1 m). À travers ce thème général, plusieurs problématiques, correspondant aux divers niveaux d'une chaîne de traitement, sont abordés, depuis la création d'un masque de changements jusqu'au raisonnement à un niveau objet. Dans ce manuscrit, nous abordons premièrement le problème de la détermination d'un masque de changements. Après avoir étudié les limites d'un algorithme de détection de changements, fondé sur l'analyse en composantes principales, nous proposons un algorithme tirant parti de l'invariance des lignes de niveau, fondé sur un modèle d'illumination et des hypothèses sur la régularité de la scène. Par la suite, nous abordons la classification des zones détectées comme changées au cours de l'étape précédente. D'abord, nous nous fondons uniquement sur les radiométries des couples de pixels. Enfin, nous étudions l'intérêt d'une composante géométrique dans la classification. Plus précisément, nous appliquons un algorithme d'approximation polygonale sur les zones connexes issues de la classification précédentes, puis nous classifions les formes obtenues compte tenu des orientations des côtés des polygones obtenus.

Human activities may have, through land use and management changes, an impact on the large amounts of carbon sequestered in soils. Increasingly, inventories of Soil Organic Carbon (SOC) stocks are requested at the regional/national level for countries involved in the Kyoto Protocol and as input in biogeochemical models. However, SOC is characterised by a high spatial variability and a slow temporal dynamic, which reduce our ability to detect and explain SOC stock changes. At the regional scale, local (e.g. land use, topography) and global (e.g. climate) driving factors interact in a complex way and are likely to generate high uncertainties. This thesis represents an effort in assessing and detecting SOC stocks and SOC stock changes at the regional scale. Specifically, our objective was to explore two possible strategies to cope with spatial variability: (i) increase the sampling density using a fast analytical technique (reflectance spectroscopy) and (ii) use information on land use change history to decrease spatial variability in landscape units. In the first part of the thesis, we investigate the capabilities of laboratory, portable and imaging spectroscopy to determine SOC concentrations in croplands. It is shown that laboratory and portable spectroscopy can reach accuracy levels comparable to a standard analytical method (Walkley & Black). Imaging spectroscopy, even with somewhat lower performance, can enhance the estimation of mean SOC stocks by providing a very large sampling density. Outside of the controlled environment of a laboratory, portable and imaging spectroscopy fail to demonstrate reasonable calibration stability over a range of soil types and surface conditions. In the second part of the thesis, we found after re-sampling a soil database collected in 1950-1960 that land use change history has a significant impact on SOC dynamic in forest. Building on this, a bookkeeping model based on historical land use maps (1868-2005) and SOC response curves was developed to assess the temporal evolution SOC stocks. A small carbon sink was observed in the study area due to the reclamation of heathland and the establishment of coniferous plantations.

Le lac Saint-Pierre - un lac fluvial du fleuve Saint-Laurent - est vulnérable aux changements climatiques autant aux niveaux biophysique qu'humain. Considérant que les acteurs de ce territoire sont aux premières loges des transformations hydriques et en raison de l'incertitude engendrée par les modifications du climat, le besoin de développer des stratégies d'adaptation en accord avec les gens de ce milieu semble primordial. Ce mémoire s'appuie sur les études en adaptation aux changements climatiques qui se fient au savoir de la communauté (community-based adaptation). Selon ce concept, l'adaptation nécessite l'implication, la concertation et le développement de la vision commune d'une variété d'acteurs afin d'augmenter et d'ajuster la capacité d'adaptation et les connaissances sur les transformations climatiques. Cette recherche, de nature qualitative et inductive, permet d'analyser l'interaction et la communication des acteurs de l'espace communicationnel du lac Saint-Pierre. Pour ce faire, ce mémoire se base sur l'approche de la communication politique qui considère la relation entre les acteurs des sphères des médias, du politique et de la société civile, auxquelles la communauté scientifique s'est greffée. Le but est d'observer si un espace de délibération entre les acteurs peut réduire les barrières de l'interaction et de la communication. C'est donc à travers une analyse du cas du lac Saint-Pierre et vingt entretiens individuels et semi-dirigés avec les acteurs des quatre sphères que le bien-fondé d'un espace communicationnel, comme condition à l'élaboration de stratégies d'adaptation aux changements climatiques, a été évalué. Sur la base des résultats, la mise en œuvre d'un espace communicationnel axé sur le partage des données, la diffusion de l'information et le rapprochement des acteurs semble limitée par le manque de temps et de ressources et le travail en vases clos des individus. Néanmoins, les acteurs du lac Saint-Pierre ont la capacité de développer des mécanismes d'échange et de diffusion de l'information et de valoriser la communication et l'interaction réelles entre eux. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Changements climatiques, adaptation, communication, interaction, vulnérabilité, lac Saint-Pierre.

En Arctique, les changements climatiques se manifestent de façon plus perceptible qu'en n'importe quelle autre région du monde, en plus d'y défier, en rapidité, l'optimisme des prédictions et des scénarios climatiques. Les perturbations climatiques et biophysiques observées dans cette région ne sont pas sans effet sur les communautés autochtones qui y vivent. S'ils ont d'ores et déjà démontré une grande capacité d'adaptation face à leur environnement, la rapidité avec laquelle les changements climatiques se manifestent impose l'analyse des défis actuels en termes de vulnérabilité et d'adaptation. Cette recherche est le fruit d'une étude de cas, réalisée au sein de la municipalité inuit de Kuujjuarapik et du village nordique cri de Whapmagoostui, tous deux situés à la frange méridionale de l'Arctique québécois. Véritable figure d'exception au Canada, ces deux communautés partagent le même espace territorial, mais évoluent au sein de différents cadres institutionnels, situation issue notamment de la Loi sur les Indiens qui différencie les Indiens des Inuit, et de la Convention de la Baie James et du Nord Québécois (CBJNQ), signée en 1975. Deux objectifs alimentent ce travail de recherche : le premier vise à la compréhension de la vulnérabilité de ces deux communautés nordiques face aux changements climatiques alors que le deuxième s'intéresse aux effets de la cohabitation interethnique et institutionnelle sur les phénomènes de vulnérabilité et sur les réponses d’adaptation aux changements climatiques. Les résultats révèlent que la majorité des changements observés par les répondants se rapporte à la hausse des températures moyennes et ses effets (état de la glace, imprévisibilité du climat, apparition d'une faune nouvelle, décalage notable dans le cycle des saisons). La survie d'un mode de vie associé aux activités de chasse et de pêche ainsi que la pérennité et la transmission du savoir écologique traditionnel témoignent d'une sensibilité particulière à l'expression continue et progressive des stimuli climatiques observés. Des enjeux de santé et de sécurité, liés notamment à l'état de la glace, sont également source d'inquiétude. L'adaptation aux changements climatiques y est spontanée, réactive et se manifeste essentiellement au jour le jour. Les stratégies d'adaptation, prospectives et partagées par les deux communautés, ne sont, pour l'heure, pas envisagées. À cet égard, les nombreuses différences qui existent entre les deux communautés pourraient rendre difficile l'élaboration de stratégies communes, bien qu'elles semblent souhaitées par l'ensemble des répondants. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Changements climatiques, Nord, Inuit, Cris, communauté, savoir écologique traditionnel, vulnérabilité, exposition, sensibilité, capacité d'adaptation.

De par l'inéluctabilité des changements climatiques d'origine anthropique en cours et à venir du fait des émissions de gaz à effet de serre passées et futurs, l'adaptation des systèmes humains aux impacts issus de l'évolution de la variabilité climatique est désormais une priorité des agendas politiques municipaux. Néanmoins, la mise en pratique d'actions réduisant les vulnérabilités des populations et des territoires face à de tels impacts se heurte à plusieurs barrières, bien identifiées dans le dernier rapport (2007) du Groupe intergouvernemental des experts sur l'évolution du climat (GIEC), parmi lesquelles celles d'ordre cognitif, organisationnel et institutionnel. Dans le cadre de cette recherche doctorale, les 83 entretiens semi-dirigés menés à travers plusieurs groupes d'acteurs aux activités professionnelles en lien avec le dossier des changements climatiques entre Paris et Montréal confirment l'idée d'une mosaïque de représentations sociales générées par l'expression « adaptation aux changements climatiques », laquelle donne lieu à des interprétations et attitudes variées une fois la mise en œuvre engagée. L'analyse qualitative de ces données de terrain, complétée par l'apport de l'outil lexicométrique, permet de mieux saisir certaines logiques d'actions, notamment celles en arrière de dynamiques organisationnelles. Parallèlement à ces matériaux qui constituèrent la pierre angulaire de cet exercice doctoral, une recherche bibliographique approfondie sur le concept d'adaptation fut entreprise afin de mieux cerner les origines de la complexité de sa compréhension. Ainsi, alors qu'initialement portée toutes deux par un cadre politique de Développement Durable, la politique climatique de la Ville de Paris se distingue de celle de la Ville de Montréal par une subtile émancipation d'un tel cadre de référence : démarré à peu près dans le même temps, le Plan Climat de Paris 2007 est désormais en pleine expansion alors que l'Agenda 21 est à l'arrêt. Par ailleurs, l'étude approfondie de l'Atelier H responsable de l'élaboration du volet adaptation de ce même Plan Climat révèle qu'il fut le point d'achoppement entre acteurs sociaux, économiques et institutionnels locaux, mettant en lumière les enjeux potentiels de chacun associés à la question de la vulnérabilité parisienne face aux impacts climatiques, mise en lumière exacerbée du fait de l'ambigüité du terme « adaptation ». L'étude menée auprès des acteurs montréalais soulève également des enjeux municipaux internes autour de cette même question, bien que le cadre politique de Développement Durable représenté par le Plan stratégique de développement durable de la collectivité montréalaise soit le véritable chapeau à l'intérieur duquel évolue la politique climatique locale. Enfin, les analyses, effectuées à l'aide de l'outil lexicométrique Lexico3 sur l'ensemble des entrevues, montrent plusieurs différences, outre-Atlantique, mais également selon plusieurs paramètres (âge, sexe et secteur professionnel), aussi bien dans la représentation sociale que dans les implications conceptuelles générées par la signification opérationnelle de stratégies d'« adaptation aux changements climatiques ». À partir de l'ensemble de ces résultats, la recherche souhaite exposer que l'émergence du volet portant sur l'adaptation aux changements climatiques dans un contexte urbain de pays industrialisé d'importance tel que Montréal ou Paris ne peut être assimilé à un changement de paradigme, mais s'apparente davantage à un vecteur de mise en application des préceptes du Développement durable telle qu'initiée par les mouvements « durables » du Sommet de la Terre de Rio en 1992. Ainsi, bien qu'actuellement identifiée spécifiquement à la problématique climatique, le concept d'adaptation a le potentiel pour se révéler comme un angle de perspective pertinent dans la participation à la fabrique de la ville viable, notamment en s'axant autour d'une interdisciplinarité désormais incontournable dès lors qu'il s'agit d'évoluer en sciences de l'environnement. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : adaptation, changements climatiques, développement durable, sciences de l'environnement, sociologie des organisations, dynamiques organisationnelles, politiques municipales, milieux urbains, représentations sociales, lexicométrie.

Ce travail présente et évalue quelques développements méthodologiques de changement d'échelle dans la description des échanges d'eau et d'énergie à la surface des continents. L'étude est motivée par deux objectifs principaux : i) évaluer l'impact dans la modélisation des Transferts Sol-Végétation-Atmosphère (TSVA) de l'hétérogénéité des couverts végétaux et de la variabilité des caractéristiques de l'interface SVA, et ii) proposer des méthodes de transfert des formalismes et des paramètres de l'échelle locale vers l'échelle régionale. Dans un premier temps, nous avons cherché une représentation adéquate de l'hétérogénéité à très petite échelle de la couverture végétale. Les couverts épars sont souvent décrits au moyen de modèles TSVA « double-source » où le substrat et la végétation épigée sont couplés dynamiquement et organisés en deux couches superposées. Un indice de rugosité a été utilisé pour discriminer le taux d'éparsité à partir duquel une description « mosaïque », où substrat et végétation fonctionnent comme de simples sources juxtaposées horizontalement, devient nécessaire. Une Analyse Statistique a ensuite été conduite à l'échelle du paysage et à l'aide du modèle SiSPAT (Simple Soil Plant Atmosphere Transfer model) pour évaluer la sensibilité sur la saison puis l'année des diverses composantes du cycle de l'eau aux variations des paramètres de l'interface SVA. Quelques règles d'agrégation des paramètres pour relier les paramètres locaux à un paramètre « effectif » représentatif de la région ont été vérifiées ou invalidées par cette méthode. Pour régionaliser la représentation mono-dimensionnelle verticale, les distributions spatiales déterministes et stochastiques du modèle SiSPAT ont enfin été développés puis testés pour un bassin versant Australien au relief peu contrasté. Pour s'affranchir de la complexité analytique du modèle SiSPAT lorsque l'on s'intéresse à la spatialisation des processus, un schéma analytique simple de type capacitif a été construit et partiellement évalué.

L'objectif de ce travail est de proposer des solutions nouvelles dans le domaine de la détection de clusters d'évènements de santé. Ce type d'analyse est traditionnellement utilisé dans la surveillance de maladies dont l'étiologie est incertaine afin de localiser et mettre en évidence des agrégats ayant une densité anormalement élevée dans le temps et/ou dans l'espace. La détermination de ces clusters constitue généralement une étape préliminaire à la recherche de facteurs de risque.<br />Nous proposons une revue des méthodes existantes ainsi que notre contribution dans différentes directions. Deux approches sont proposées dans le cadre temporel permettant pour l'une d'éviter l'utilisation de simulations et pour l'autre de prendre en compte les données dont l'information temporelle est incomplète. Nous avons également mis au point une méthode de détection de clusters spatiaux de forme arbitraire permettant d'analyser des données dont on connaît la localisation géographique exacte. Cette approche a été appliquée sur des données particulières, celles obtenues par Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle. Les perspectives d'analyse spatio-temporelle sont finalement évoquées.