Depuis plusieurs décennies, les populations font face à des changements environnementaux sans précédent. Afin de répondre à ces changements les espèces peuvent se déplacer vers un autre endroit (c’est la dispersion), répondre aux changements par plasticité phénotypique, ou encore s’adapter par sélection naturelle (c’est la réponse évolutive). Si la dispersion et la plasticité phénotypique permettent une réponse rapide face à un changement environnemental tel que le réchauffement climatique, seule la réponse évolutive permet une adaptation durable. Une réponse évolutive au changement climatique peut être attendue seulement si l'augmentation des températures occasionne une pression de sélection sur un et / ou des traits. Cependant, quantifier les pressions de sélection qui agissent sur les populations naturelles reste difficile, en particulier celles qui accompagnent le changement climatique.Au cours de cette thèse, j'ai cherché à quantifier les pressions de sélection reliées au changement climatique agissant sur une population sauvage de mésange bleue (Cyanistes caeruleus) suivie depuis 26 ans près de Montpellier. Dans un premier temps, j'ai exploré le biais induit par l'autocorrélation spatiale sur l'estimation de la sélection naturelle lorsqu'elle n'est pas prise en compte dans une population sauvage. Dans un deuxième temps, j'ai quantifier l'impact du réchauffement climatique sur la force de sélection agissant sur la date de ponte, un trait fortement relié au succès reproducteur chez la mésange bleue. Cependant, si le changement climatique est caractérisé par une augmentation des températures, il s'accompagne aussi d'une augmentation de la fréquence d'évènements extrêmes climatique (EEC). Dans un troisième temps, je me suis donc attaché à estimer l'influence des températures et des pluies extrêmes sur la force de la sélection naturelle. Concernant l'autocorrélation spatiale, nos résultats ont permit de mettre en avant un biais majeur sur l'estimation de la sélection naturelle lorsqu'elle n'est pas prise en compte. En effet, lorsque la valeur sélective est positivement spatialement autocorrélée, un modèle de sélection non-spatialisé surestimera la force de la sélection naturelle agissant sur les traits. Nous avons donc développé 4 modèles de sélection spatialisés, et nous les avons comparé entre eux sur la base de plusieurs paramètres. De plus, nous avons détecté un fort réchauffement dans notre population qui s'accompagnait d'une augmentation de la force de sélection naturelle agissant sur la date de ponte. En effet, nous avons quantifié une augmentation de 46% de la force de sélection naturelle tout les +1°C de la température maximum du mois d'Avril. Au delà des températures moyennes, nous avons mis en évidence un fort impact négatif de la présence / absence de journées extrêmement chaudes durant l'élevage des oisillons au nid sur le succès d'envol. Plus intéressant encore, ces EECs augmentaient significativement la force de sélection naturelle agissant sur la date de ponte, indépendamment de l'augmentation des températures moyennes.Ainsi, ma thèse a contribué à une meilleure compréhension méthodologique de la sélection naturelle, ainsi que de l'impact sélectif du changement climatique. Le premier chapitre a permit de mettre en évidence un problème méthodologique majeur lorsque on estime la sélection naturelle dans les populations sauvages, ainsi que de proposer des solutions concrètes. Le second chapitre a permit de confirmer l'impact sélectif du changement climatique, laissant entrevoir une possibilité de réponse évolutive au réchauffement. Enfin, le troisième chapitre démontrait la sélection naturelle reliée à l'apparition d'EEC, et en quantifiait les effets, un résultats encore jamais montré. Nous espérons que cette thèse ouvrira la voie à plus d'études explorant l'impact du changement climatique sur la sélection naturelle, permettant peut être de prévoir les réponses évolutives futures. / Global change results in an increase in temperature mean and variability and generates new environmental conditions for wild populations. In order to respond to this new treat, wild populations can move to another place (dispersion), change their behaviour or their phenology (phenotypic plasticity) or respond by evolutionary change (involving changes in alleles frequency). However, phenotypic plasticity or dispersion are unlikely to sustain population responses to climate change over the long term, contrary to the evolutionary response. Wild populations could evolutionary respond to climate change only if the increase in temperature represents a selective pressure on fitness-related traits. Yet, quantifying the selective pressures acting on wild populations remains challenging, especially in response to climate change.During this PhD, I focused on the selection pressures related to climate warming during a 26-year monitoring of blue tits (Cyanistes caeruleus) in southern France. First, I explored the bias inducted by spatial autocorrelation on estimation of natural selection in the wild when it is not taken into account. Second, I quantified the impact of climate warming on natural selection acting on laying date. Along with a rise in mean temperatures, climate change is also characterized by an increase in the frequency of extreme climatic events (ECE). Hence, I finally explored the impact of multiple ECEs such heavy rainfalls and extremes temperatures on the strength of natural selection acting on laying date.Our results showed that spatial autocorrelation is severely biasing our estimation of natural selection in the wild if it is not taken into account. In fact, natural selection is continuously overestimated by a non-explicit spatial model when the fitness is spatially autocorrelated. Hence, we developed 4 spatially-explicit models of selection, and we compared them in order to assess their reliability. Also, we detected a strong warming in our study site, which was correlated with an increase in natural selection strength. In fact, our results indicated an increase in the strength of selection by 46% every +1°C anomalies in maximum April temperature. Beyond this selective impact of the warming trend, we detected an impact of the extreme hot days occurrence during the nestlings stage on the fledglings success. More interesting, these ECEs significantly increased the strength of selection acting on laying date, independently form the mean temperatures.To conclude, my PhD helped to a better understanding of natural selection estimation in the wild, and the selective impact of climate warming. The first part allowed to develop specific models of selection in order to take into account spatial autocorrelation, a universal phenomenon present at any scale. The second part confirmed the selective impact of warming, pointing out a potential evolutionary response to climate change in the future. The last part demonstrated and quantified the selective impact of multiple ECEs, which has not been demonstrated before. We call now for more studies assessing the selective impact of climate warming, which could allow to predict the evolutionary responses in the future.

Étudier les précipitations et leur lien avec la circulation atmosphérique augmente notre connaissance de leurs caracteristiques et aide à anticiper leur comportement futur. Des méthodes de déscente d'échelle sont développées pour fournir des informations météorologiques locales et importantes pour l'hydrologie à partir des informations issues des réanalyses ou des projections globales du climat. La méthode SANDHY (Stepwise ANalogue Downscaling method for HYdrology) est étendue à l'ensemble de la France métropolitaine en optimisant les domaines pour le prédicteur géopotentiel pour les 608 zones climatiquement homogènes en France en utilisant un algorithme qui permet de prendre en compte l'équifinalité. Une grande diversité des domaines pour le prédicteur géopotentiel a été trouvée. Trois voies pour augmenter la cohérence spatiale et diminuer l'espace des paramètres sont explorés : prendre en compte les domaines optimisés pour des zones voisines, rassembler des zones en utilisant des algorithmes d'aggregation et utiliser un preditant moins asymétrique pendant l'optimisation. Utiliser de l'information issues de zones voisines permet de compenser certaines limitations de l'algorithme d'optimisation. Une méthode de vérification spatiale (SAL) est ici adaptée pour les précipitations probabilistes simulées par SANDHY. Des mesures de performance derivées de cette version probabiliste du SAL sont ensuite utilisées pour évaluer différentes stratégies de déscente d'échelle concernant la cohérence spatiale à l'échelle d'un bassin versant. Les domains optimisés localement pour le prédicteur géopotentiel permettent de mieux localiser les précipitations dans le bassin tandis que des domains uniformes sur tout le bassin apportent une structure des précipitations plus réaliste. Les simulations de débit pour le bassin de la Durance sont le plus sensible à la localisation des précipitations ce qui souligne l'interêt d'une optimisation locale des domaines des prédicteurs. / Studying past and present day precipitation and its link to large scale circulation increases our understanding of precipitation characteristics and helps to anticipate their future behaviour. Downscaling techniques are being developed to bridge the gap between large-scale climate information from global reanalyses or GCM global projections and local meteorological information relevant for hydrology. The stepwise analogue downscaling method for hydrology (SANDHY) is extended to the whole mainland of France by optimising the geopotential predictor domains for 608 zones covering France using a multiple growing rectangular domain algorithm that allows to take equifinality into account. A high diversity of predictor domains has been found. To increase the spatial coherence three ways are explored to reduce the parameter space: assessing the skill for predictor domains found for other zones, form groups of zones using cluster algorithms and using a less skewed predictand variable during optimisation. Using information from neighbouring zones allows to counterbalance in part limitations of the optimisation algorithm. A feature based spatial verification method (SAL) is adapted for probabilistic precipitation simulation as provided by SANDHY. Skill scores derived from the probabilistic SAL are used to assess different strategies for spatially coherent precipitation downscaling at catchment scale. Locally optimised predictor domains lead to a better localisation of precipitation in the catchment and higher local skill while uniform predictor domains for the whole catchment lead to a more realistic spatial structure of the simulated precipitation. Streamflow simulations for the Durance catchment (Southern Alps) are most sensitive to the realistic localisation of precipitation which highlights the interest of locally optimising predictor domains.STAR

À l’échelle d’un terroir viticole, le climat présente des variations significatives et joue un rôle important sur les caractéristiques des vins produits. L’adaptation de la filière viticole au changement climatique en cours nécessite la connaissance de l’évolution du climat à l’échelle locale. Cette étude vise à intégrer cette échelle dans les projections climatiques en se basant sur l’utilisation combinée de modèles dynamiques et géostatistiques. Dans un premier temps, l’utilisation d’un modèle climatique régional à haute résolution (1 km) dans les vignobles de Marlborough (Nouvelle-Zélande) a permis de cartographier les températures d’une région viticole. Les limites et les incertitudes de l’utilisation de ce type de modèle, notamment pour la représentation des variations thermiques les plus locales, ont également été étudiées. Par l’utilisation des données issues d’un réseau dense de capteurs de température, une seconde étape a consisté au développement d’un modèle statistique non linéaire permettant une cartographie fine des températures sur les appellations Saint-Émilion, Pomerol et leurs satellites. Enfin une méthode d’intégration de l’échelle locale dans les projections de changement climatique est proposée, associant modèles dynamiques et modèles géostatistiques. Cette thèse a mis en évidence que l’utilisation simultanée de différentes méthodes de modélisation des températures peut représenter une piste intéressante pour pallier aux manques qu’elles peuvent représenter individuellement et limiter ainsi l’incertitude. / At vineyard scale, climate variability can be significant in magnitude and play a key role in vine and wine characteristics. Adaptation of viticulture to climate change requires knowledge about future fine-scale climate evolution. This study aims to integrate local scale in future climate projections, coupling dynamic and statistical modelling. A first step consisted in producing temperature maps at 1 km resolution using WRF in a vineyard area (Marlborough, New-Zealand) and evaluating model uncertainties. It revealed that dynamical models do not represent well local climate variations. Using a high density temperature data logger network, the second part is dedicated to developing a non-linear statistical model to map temperature at very fine scale in famous sub-appellations of the Bordeaux vineyard area (Saint-Émilion). Following, a method, coupling dynamical and statistical modelling, is proposed to integrate local scale in climate change projections. This thesis highlights that using simultaneously statistical and dynamical models can be an approach to reduce model uncertainties.

L'objectif est de comprendre comment la synergie entre la transformation du territoire et le changement climatique pourra affecter la biodiversité des Alpes-Maritimes à l'horizon 2100. Cette thèse comprend quatre chapitres. Dans le premier chapitre sont présentées les notions, les bases théoriques et conceptuelles ainsi que la problématique générale de recherche. Le deuxième chapitre est consacré à l'étude des processus d'artificialisation et de transformation territoriale. Dans cette partie sont évalués le processus de dispersion ainsi que les facteurs qui interviennent dans les phénomènes d'artificialisation du territoire et les tendances futures de changement sur les Alpes-Maritimes. Les règles de transition spatiale ont été extraites à partir de l'étude de la transformation territoriale des 40 dernières années pour comprendre les trajectoires de changement, mais aussi dans le but d'avoir une base de connaissances solide permettant de faire la simulation par automate cellulaire. A partir de ces connaissances et de l'interprétation des règles de transition sont élaborés les scénarios de transformation future du paysage aux horizons 2050 et 2100. Les résultats montrent la possible expansion de l'artificialisation selon le comportement et les tendances historiques observés sur le territoire. Les résultats de ce chapitre montrent que les surfaces artificielles pourraient doubler pour 2050, et tripler pour 2100 par rapport à leur occupation actuelle. Le troisième chapitre concerne l'évaluation de la perte de biodiversité selon les pressions anthropiques et climatiques. La première partie du chapitre trois est dédiée à la définition de la diversité écosystémique à partir des unités du paysage. Pour cette définition ont été considérés les différents facteurs écologiques qui ont une influence sur la répartition des écosystèmes tels que la géomorphologie, le sol, le climat et la végétation. Avec les informations obtenues dans la partie précédente, est étudié l'impact potentiel de la transformation territoriale sur la biodiversité. La deuxième partie de ce chapitre consiste en la réalisation d'un étalonnage bioclimatique des unités du paysage, afin de comprendre les limites écologiques de tolérance des expressions écosystémique aux conditions climatiques et géomorphologiques. Au total sont définies 236 unités du paysage sur lesquelles sont estimés les impacts synergiques de la transformation territoriale et du changement climatique afin d'évaluer les risques de perte de biodiversité vers la fin du siècle. Les résultats montrent que 68 unités du paysage (soit presque 30% de la diversité́ des Alpes-Maritimes) seront affectées par ces deux phénomènes d'ici la fin du XXIème siècle et 5 d'entre elles devraient disparaître, que ce soit en raison du changement climatique ou de la dynamique de l'artificialisation du sol. Le dernier chapitre propose une méthode permettant l'intégration des impacts du changement climatique et des impacts de la transformation territoriale dans les processus de conception et définition de politiques de conservation dynamique de la biodiversité. De plus, ce chapitre propose la possibilité d'intégrer les deux phénomènes dans la conception de réseaux écologiques de conservation, notamment dans le cadre de la Trame verte et bleue. / The work aims at understanding how the land transformation and climatic change synergy could affect the Alpes-Maritimes biodiversity. This thesis contains four chapters. In the first chapter, the purpose is to provide the conceptual basis and the framework that support the scientific foundations of this thesis and the main conceptual definitions of the studied problematic. In the second chapter, the purpose is to study the artificialization process in the French Riviera area, its probable potential dispersion, the conditions and the factors involved in the phenomenon in order to give an intuitively understanding of the landscape transformation and their principal trend. The landscape transformation of the last 40 years has been studied with the aim of identifying the spatial transition rules that have been introduced in the cellular automata model. We present a synthesis of landscape transformation in the French Riviera up to 2050 and 2100. The resulting scenarios provide information about future urban expansion according to historic behavior and the evolutionary patterns. The results of this part show that urban surfaces could double by 2050 and triplicated by 2100 compared with 2011. In the third chapter we assess the biodiversity loss according to land use dynamic and climate change. We first defined the ecosystem diversity by the landscape units. The landscape units are composed by the different ecological factors that have had an influence on ecosystems repartition like geomorphology, soil, climate, and vegetation. Then, we studied how landscape transformation could affect the biodiversity in the future by the spatial superposition of the first and second chapter results. Next, we realized a bioclimatic calibration for the landscape units with the aim of understanding the limits of ecological tolerance to the climatic conditions and the different ecological conditions like geomorphology, soil, and aspect. The bioclimatic calibration of the landscape units has allowed the definition of climatic change impact on ecosystem biodiversity for 2050 and 2100.The synergy between climatic change impact and landscape transformation shows that almost 30% (68 ecosystem expressions) of Alpes-Maritimes biodiversity could be affected at the end of the XXIst century, and at least five ecosystems expressions could disappear for 2100 due to both forces or some of these driving forces.In the fourth chapter we propose a method that allows the integration of climatic change impacts and landscape transformation on conservation process and politic assessment. Moreover, this chapter proposes the possibility to integrate both phenomena into the ecological networks structuration, especially into “Trame verte et bleue” in France.

Depuis des décennies, les dépôts atmosphériques azotés sont connus pour agir de manière sévère sur le fonctionnement des écosystèmes forestiers. Ils influent en effet la biogéochimie du sol, l’équilibre des éléments nutritifs et, en conséquence, la croissance des espèces végétales, la biodiversité végétale de sous-étage et plus globalement la santé des forêts. Dans le cadre de la convention internationale de Genève visant à limiter la pollution atmosphérique transfrontalière à longue distance, le concept de « Charges Critiques », défini à la fin des années 1980, a été retenu comme outil permettant d’évaluer la sensibilité d’un écosystème aux contaminants. Il permet d’estimer la quantité maximale de polluants atmosphériques acceptable par l’écosystème avant apparition de conséquences néfastes à son fonctionnement. De plus, en raison de l’impact des changements globaux sur les processus biogéochimiques régissant le fonctionnement des écosystèmes, l’influence des dépôts atmosphériques et du changement climatique doit être considéré de manière simultanée pour évaluer l’évolution de l’état des écosystèmes au cours du temps. Dès lors l’enjeu majeur est de pouvoir prédire l’effet combiné de ces facteurs sur les écosystèmes forestiers français. C’est l’objectif de ce travail de thèse. Des modèles dynamiques couplés biogéochimiques – écologiques, tels que les modèles ForSAFE-VEG ou PROPS, ou écologiques (basés sur la base de données EcoPlant) ont été développés ou adaptés à ces fins, et appliqués à différentes échelles locale, régionale et nationale, selon différents scénarios de dépôts et climatiques. L’application et la calibration du modèle couplé ForSAFE-VEG sur des placettes forestières permanentes du réseau RENECOFOR ont permis de prédire l’évolution de la composition biogéochimique de la solution du sol et en cascade de la composition floristique de trois sites, sous différents scénarios de dépôts atmosphériques et de changement climatique. Les principales évolutions des sites sont liées à leurs caractéristiques stationnelles. Si le changement climatique joue un rôle prédominant sur la réponse des espèces, les écosystèmes oligotrophes restent sensibles aux dépôts de N. A court terme, l’effet combiné des dépôts et du changement climatique sur le long terme est modulé par les effets de la gestion forestière. L’extrapolation du modèle couplé à plus large échelle nécessite une continuité dans la disponibilité des données d’entrée et de calibration de la réponse des espèces. Les données et scénarios de changement climatiques ont été complétés et actualisés à l’aide du modèle SAFRAN et des nouveaux scénarios RCP régionalisés. La calibration de la réponse des espèces végétales à l’échelle de la France a été réalisée à partir des mesures de la base de données phytoécologiques EcoPlant, par le développement de modèles de distribution d’espèces (SDM), en intégrant simultanément des variables climatiques, édaphiques, d’énergie et de nutrition. Le couplage entre le modèle ForSAFE et les SDM assure une modélisation robuste à l’échelle du territoire de la réponse des écosystèmes forestiers dans le temps, calibrée pour les conditions pédoclimatiques françaises. La modélisation des charges critiques d’acidité, d’eutrophisation et de biodiversité sur l’ensemble des sites RENECOFOR et la totalité des écosystèmes forestiers français montre des sensibilités variées aux dépôts de soufre et d’azote en fonction des écosystèmes, avec parmi les plus sensibles les Landes, la Sologne et le Massif Central. Des indices de qualité des habitats (HSi) ont été calculés à l’échelle de tous les écosystèmes par le modèle PROPS et les SDM. La sélection des espèces représentatives reste primordiale car elle conditionne la valeur finale de HSi. Ce paramètre est l’un des plus sensibles à prendre en compte dans la modélisation. Il est à mettre en relation avec les objectifs de protection des écosystèmes voulus par les gestionnaires.

Cette thèse propose une analyse épistémologique des théories de la complexité, une évaluation de leur portée générale et de leur utilité dans des domaines particuliers, et la mise au jour de leur contribution décisive à la question centrale du changement climatique. L’objectif est de cerner la nature de la complexité à travers tout l’éventail des disciplines, car les théories de la complexité ne cessent de s’éteindre et la liste des bénéfices qu’on leur attribue de s’allonger. L’étude de cas du changement climatique est riche, y sont impliqués de nombreux systèmes complexes d’importance décisive pour le genre humain, parmi lesquels l’agriculture, l’énergie, l’eau et l’économie. Le présent travail propose d’abord une définition de la complexité généralisée, comprise comme cadre général de la pensée fondé sur six grandes catégories. Il procède ensuite à l’analyse à travers ce cadre, des dimensions scientifiques, politiques et éthiques du changement climatique. Notre point de départ est constitué par un examen attentif du trois corpus importants : le rapport du GEIC « Climate Change 2007, » « le Millennium Ecosystem Assessment, » et l’éthique du changement climatique. Il s’avère que la mise en œuvre des théories de la complexité est nécessaire pour mesurer de manière rigoureuse la portée non seulement des aspects multiples des différents systèmes complexes impliqués, mais aussi de l’ensemble dans toutes sa signification polyvalente. En s’interrogeant sur le rôle et l’utilité des théories de la complexité dans des domaines et à des échelles multiples, nous mettons en lumière une série de principes-clés sur la nature et l’usage de ces théories. / This dissertation presents an epistemological analysis of complexity theories, an evaluation of their contribution, both generally and to specific domains, and a demonstration of their important contribution to climate change. The objective is to provide a description of complexity theories across the whole range of disciplines, as complexity theories continue to expand and the list of their proposed benefits continue to grow. The case study of climate change is rich, as it touches on a number of complex systems of primary significance to humanity, such as agriculture, energy, water, and the economy. The present work proposes first a definition of generalized complexity, comprised of a general framework of the field based upon six major categories. It proceeds to analyze, in light of this framework, the scientific, ethical and political dimensions of climate change. Our point of departure consists in a thorough examination of three important bodies of literature: the IPCC report “Climate Change 2007,” the “Millennium Ecosystem Assessment,” and the ethics of climate change. The dissertation shows that the use of complexity theories is necessary in order to measure in a rigorous manner the contribution, not only of the multiple aspects of different complex systems involved, but also of the framework as an ensemble, with its polyvalent signification. By examining the role and the utility of complexity theories in multiple fields at multiple scales, we reveal a series of key principles regarding the nature and usage of these theories.

La Corée est régulièrement touchée par des inondations et des sécheresses majeures qui affectent l’environnement naturel et impactent très sérieusement les activités économiques du pays. La mise en réseau des différentes ressources et infrastructures selon le concept des Smart Water Grid peut permettre d’atténuer l’impact de ces évènements. Gérer de manière dynamique les réservoirs, collecter les précipitations en milieu urbain à l’aide de réservoirs qui peuvent être utilisés pour stocker et limiter l’effet du ruissellement sont des mesures qui peuvent contribuer significativement à améliorer la gestion de l’eau. De même, les ressources de surfaces, souterraines et issues des unités de purification ou de désalinisation peuvent être combinées et associées pour répondre à la demande. Cette approche est celle du concept de Smart Water Grid qui est l’objet de ce travail de recherche. La majorité des sites urbains en Corée sont alimentés à partir de ressources superficielles. Dans le cas de l’île de Youngiongdo qui accueille l’aéroport international d’Incheon et toutes les installations aéroportuaires, l’alimentation en eau est réalisé à partir du fleuve Han et après traitement. Cependant, le système d'approvisionnement en eau est particulièrement vulnérable puisque l’eau est acheminée à partir de la ville d’Incheon située sur le littoral continental. Aucune ressource n’est mobilisée sur l’ile. Cette recherche a permis de préciser le concept de Smart Water Grid et de développer un modèle global permettant d’évaluer la disponibilité des différentes ressources à l’aide de différents modèles hydrologiques et hydrauliques. Cette approche a été appliquée sur le site de Youngiongdo. / Korea repeatedly experiences floods and droughts that cause traumatic environmental conditions with huge economic impact. With an approach and solution such as Smart Water Grid these problems can be alleviated. Tapping into the retention ponds behind dams, rainfall harvest facilities in urban areas and any other structures installed to store rainfall water during flood events will mitigate the damage of flooding and provide a new source of national water resources. Similarly, purified waste water, ground water and desalinated sea water can also be feasible to use as alternative water resources. In this research, the water balance assessment model is being developed as a Smart Water Grid concept. In fact, large proportions of water resources in Korea rely on a river fresh water. Also in the Youngjongdo Island, tap water from water purification plant which use original source from the Han river. However the water supply system in the island is quite dangerous since the water purification plant is located in Incheon city and the water comes to island through the sea and no other source is used in the island. Therefore, once the accident at main water pipe in the sea, no water is available in this island. Information on water availability and water needs are crucial to identify hot spots of quantitative pressures on water resources. In this study, all available alternative water sources are calculated by the model developed through this study. Several physical and stochastic models on hydraulic and hydrological approaches are nominated to investigate physical characteristics of catchments.

Le changement climatique devrait causer un déclin des populations d'arbres forestiers résidant à des faibles latitudes, en marges chaudes de la distribution de l’espèce. En effet, le réchauffement et le stress dû au changement de l'équilibre hydrique devraient entraîner une réduction de la croissance et de la reproduction des arbres, et une augmentation de la mortalité. Cette thèse de doctorat étudie la structure démographique et génétique d'une population naturelle de hêtre (Fagus sylvatica) située dans un refuge climatique, en marge chaude de la distribution de l’espèce dans le sud-est de la France. Cette population persiste sur les pentes des gorges karstiques le long d’une rivière, le Ciron (Gironde), un lieu qui hébergeait déjà des hêtres pendant la dernière période glaciaire. L'objectif général de la présente thèse est de mieux comprendre comment cette population de refuge climatique a réussi à persister à travers les changements climatiques passés et comment elle pourrait répondre au réchauffement climatique. Le premier chapitre de thèse évalue la structure et la diversité génétique de l'ensemble de la population d'arbres adultes (n = 932) afin d’inférer son histoire postglaciaire. L'étude révèle que la population se compose de deux clusters génétiques avec différents niveaux de diversité. Cela peut refléter une population locale ancienne qui a été successivement colonisée par des génotypes d'immigrés. Le deuxième chapitre de la thèse étudie le système d'accouplement et les modèles de mouvement du pollen au sein de la population. Cela était possible en analysant les progénitures de graines provenant d'arbres mères sélectionnés (n = 30) tout le long de la population. L’étude montre que l'accouplement prédominant entre voisins génétiquement apparentés a entraîné une structure génétique spatiale très forte. Ce phénomène aide à expliquer le brassage lent des deux clusters génétiques présents dans la population. Le troisième chapitre de la thèse consiste en une analyse dendroécologique basée sur un tiers de la population adulte de hêtres (n = 317), plus 79 chênes pédonculés (Quercus robur) échantillonnés pour la comparaison. Les études sur les cernes annuels et la modélisation basée sur les projections climatiques révèlent que la croissance du hêtre a été relativement peu affectée par des conditions climatiques de plus en plus sèches. Une forte augmentation de la croissance radiale a été démontrée pour le hêtre entre 1860 et 1920 qui a atteint un plateau plus tard. Ensuite, la croissance a légèrement diminué depuis les années 1980, et cela ne sera probablement pas accentué à l’avenir d'après les scénarios climatiques futurs de la région. En outre, les analyses à des échelles fines, y compris les isotopes, montrent une grande hétérogénéité de performance entre les arbres en terme de croissance et d'efficience d'utilisation d’eau. Cela est en partie expliqué par la topographie locale de la vallée refuge, et pourrait également être influencé, dans une faible mesure, par le génotype des arbres.La combinaison des deux approches de recherche, la dendroécologie et l’écologie moléculaire, a permis à cette étude d'atteindre des meilleures connaissances sur cette population particulière de hêtres dans la vallée du Ciron et sur sa performance dans un environnement abiotique contraignant. Ces idées représentent des informations de base précieuses pour la conservation et la gestion de cette population et d'autres populations d'arbres forestiers dans un climat en évolution rapide. / Modern climate change is expected to cause a decline of forest tree populations that reside at the current low-latitude margin of species' ranges. Warming and a changing water balance stress are expected to result in reduced tree growth and reproduction and increasing mortality. This doctorate thesis investigates the demographic and genetic structure of a natural beech (Fagus sylvatica) population located in a climate refugium at the species' xeric range margin in SW France. This population persists on the slopes of a karstic canyon along the Ciron River (Gironde), a place that already harboured beech during the past glacial period. The overall goal of the present thesis is to better understand how this refugial population has managed to persist through past climate changes and how it responds to recent global warming.The first thesis chapter assesses the genetic structure and diversity of the entire adult tree population (n = 932) to infer its postglacial history. The study reveals that the stand consists of two genetic clusters with different levels of diversity, which are likely to reflect an ancient local population that is successively being colonized by immigrant genotypes. The second thesis chapter investigates the mating system and patterns of pollen movement within the population by analysing seed progenies from selected mother trees (n = 30). It shows that predominant mating between genetically related neighbours has resulted in a very strong spatial genetic structure, a phenomenon that helps explain the observed slow admixture of the two genetic clusters present in the population. The third thesis chapter performs an extensive dendroecological analysis based on a third of the adult beech population (n = 317), plus 79 Pedunculate oaks (Quercus robur) sampled for comparison. Tree-ring studies and modeling based on climate projections reveal that beech growth has been so far relatively slightly affected in an increasingly xeric climate conditions. A strong increase in radial growth has been shown for beech between 1860 and 1920 that ceased later on. Then growth has declined imperceptibly since the 1980s without showing any accentuated decreasing according to the future climate scenarios data of the region. Fine-scale analyses including carbon stable isotopes show great among-tree heterogeneity in performance (in terms of growth and water use efficiency) that is partly driven by the fine-scale topography of the refugial habitat and might also be influenced to a small extent by the tree genotype.Its combination of dendroecological and molecular ecological research approaches has enabled the thesis to attain important insights into the special character of the Ciron beech population and its performance within a constraining abiotic environment. Such insights represent valuable background information for the conservation and management of this and other refugial forest tree populations in a rapidly changing climate.

Un nombre croissant de conflits armés dans le monde est relié à une origine climatique. Les études sur les causes du conflit tiennent le climat, et plus spécifiquement le réchauffement, pour un multiplicateur de menaces. Mais, de par leurs résultats divergents, ces études répondent peu au défi posé par les perspectives alarmantes du réchauffement. Dans ce sillage, l’objectif de ce mémoire est d’étudier l’effet de la hausse de la température sur les conflits armés. Pour ce faire, le prisme de l’agriculture a d’emblée été privilégié, en raison de la dépendance des économies en proie aux conflits au secteur agricole. Suivant une approche de panel, et dans le cadre d’un modèle à effets fixes, un potentiel agricole a été défini pour chaque pays par sa capacité à cultiver des céréales d’une part et par une mesure de la rareté de l’eau dans les bassins versants, d’autre part. Les résultats des estimations confirment l’hypothèse d’un impact plus grand de la hausse des températures sur les pays à faible potentiel agricole. Ces résultats démontrent qu’un bon potentiel agricole, et notamment une bonne mesure de la rareté de l’eau, peuvent agir comme rempart contre l’incidence des conflits. Parmi les chiffres phares, il est à indiquer par exemple qu’un bon indice d’aptitude à la culture céréalière inhibe de plus de 4 % la probabilité d’incidence d’un conflit armé dans un pays donné. Inversement, un niveau très élevé de la rareté des ressources en eau, cette fois, exacerbe les conflits à hauteur de 21,53 %. Cette étude invite dès lors à prendre plus en compte le rôle de l’agriculture comme rempart contre l’incidence des conflits. Une meilleure gestion des ressources hydriques est tenue pour primordiale dans l’anticipation des hausses de température. Par ailleurs, il serait tout aussi approprié d’intégrer les mesures d’atténuation des crises alimentaires dans la réflexion sur les conséquences du changement climatique, surtout pour les pays les plus vulnérables. Cette estimation de l’effet de l’interaction du climat et de l’agriculture sur les conflits au niveau étatique est une première étape dans l’élaboration de modèles plus précis, intégrant des estimations davantage géo-localisées, à la fois de la violence armée et des variables agro-climatiques.

La présente thèse s’inscrit dans le cadre théorique de l’Européanisation qui peut être saisi à travers la notion d’usages instrumentaux, stratégiques, cognitifs et légitimant. L’objet de l’étude est un examen comparatif de l’adaptation des deux régions au nouveau contexte politique, légal et financier qui résulte du développement et de l’extension de l’intégration de l’UE dans le domaine de l’énergie et du changement climatique. Les ‘usages’ réfèrent à la capacité et à la volonté des acteurs de saisir des opportunités et des contraintes européennes pour formuler des politiques nationales (et dans ce cas régionales) traduisant l’impératif de la décarbonisation. Nous avons cherché à mesurer jusqu’à quel point des exécutifs régionaux étaient capables de mobiliser des ressources de l’UE dans le but de poursuivre leurs stratégies dans le domaine de la décarbonisation, ainsi que de déterminer si leur capacité d’utiliser des ressources européennes dépend de leur appartenance à un ‘ancien’ ou à un ‘nouvel’ Etat membre de l’UE. Au final, il s’agit d’évaluer jusqu’à quel point leur capacité d’innover et d’organiser la résilience territoriale à l’aide d’outils européens est liée à la division Est/Ouest. L’analyse est conduite sur deux cas d’études : deux régions européennes qui sont aujourd’hui des émettrices majeures en CO2, parce qu’elles sont encore industrialisées, densément peuplées, qu’elles abritent des sites de production en énergie, et que les bâtiments et les logements (publics et privés) sur leurs territoires sont des passoires énergétiques. La haute Silésie en Pologne et le Nord-Pas de Calais en France peuvent toujours être considérés comme des territoires industrialisés et peuvent être comparés dans une perspective « nouveau/ancien » Etat membre de l’UE. La présente recherche examine les différences dans les usages dans les deux cas d’études. Nous recherchons des variables explicatives pour ces divergences qui peuvent être trouvées dans le passé de chacune des régions. En procédant de cette manière, nous plaçons notre modèle dans une perspective de dépendance au sentier et nous regardons ce qui est pertinent dans le dispositif régional. / The object of the study is a comparative examination of two regions' adaptation to the new political, legal and financial context that results from the development and extension of the EU integration in the field of energy and climate change – or decarbonisation agenda. The ‘usages’ refer to stakeholders’ ability and willingness to take advantage of the European opportunities and constraints provided to them to shape national (and in this case regional) policies. In addition to the intentional dimensions ‘usages’ also cover the actual practices observed in each region. We search to determine to what extent the ability of the regional executives to mobilise EU resources for the purpose of pursuing their strategies in the field of decarbonisation depends on whether they are situated in an ‘old’ or a ‘new’ member state of the EU. We attempt to assess to what extent their ability to innovate and to organise a territorial resilience is related to the East/West divide.The analysis is conduced on two case studies: two European regions that are today major CO2 emitters, because they are still industrialized, densely populated, they host energy production sites, and their housing requires deep and extensive thermal renovation. Two regions in Europe appeared particularly fitting that description, and cumulate all disadvantages (as regards the importance of CO2 emissions). Upper Silesia in Poland and Nord-Pas-de-Calais in France can still be considered as industrialized territories that can be compared in a “new/old” member state of the EU perspective. The present research looks at differences in usages in the two case studies. We search for pertinent explanatory variables for those divergences to be found in each region’s past, deconstructed in institutional, interest-related and ideational components. We place our model in a path-dependence perspective and we look at how it is relevant in a regional setting.