Cette thèse porte sur l'agrégation de la convection dans le modèle de circulation générale LMDZ5A à l'équilibre radiatif-convectif (RCE). L'instabilité du RCE mise en évidence nous permet d'étudier les mécanismes d'initiation de l'agrégation et leur dépendance à la température de surface océanique (SST). A basse SST, l'agrégation résulte d'un couplage entre la circulation grande-échelle et les effets radiatifs des nuages bas. A haute SST, elle provient d'un couplage entre la circulation de grande-échelle et les flux turbulents à la surface. Le couplage de l'atmosphère avec une couche de mélange océanique rend l'initiation de l'agrégation moins dépendante de la SST et des mécanismes d'initiation, à l'exception des effets radiatifs des nuages hauts. L'impact de l'agrégation sur la sensibilité climatique et la température de surface est aussi analysé. En favorisant la formation de zones ciel clair sèches, l'agrégation refroidit fortement le système climatique. Toutefois, cet effet est limité par l'effet des changements de gradients de SST et de fraction de nuages bas qui tendent au contraire à faire augmenter la sensibilité climatique. Aux plus courtes échelles temporelles, en revanche, le couplage entre océan et agrégation de la convection est à l'origine d'une boucle de rétroaction stabilisatrice qui contrôle l'agrégation et renverse complètement son effet. Ainsi, l'effet de l'agrégation sur la sensibilité climatique est assez faible par rapport à ce que laissent penser les simulations où le couplage océan-atmosphère est absent. Ces résultats montrent l'importance de considérer le couplage océan-atmosphère dans l'étude du rôle de l'agrégation dans le climat. / This thesis focuses on the study of convective aggregation in LMDZ5A general circulation model, used in Radiative-Convective Equilibrium (RCE) configuration. The instability of the RCE allows us to look at the mechanisms controlling the initiation of convective aggregation and its dependence on sea surface temperatures (SST). At low SSTs, a coupling between the large-scale circulation and the radiative effects of low clouds is needed to trigger self-aggregation. At high SSTs, the coupling between the large-scale circulation and the surface fluxes controls this initiation. When the atmosphere is coupled to a slab ocean mixed layer, SST gradients facilitate the initiation of convective aggregation. Except for the high-cloud radiative effects, triggering mechanisms are less crucial. Convection also becomes less dependent on the SST.The impact of convective aggregation on the climate sensitivity and surface temperature is also analyzed. Convective aggregation is found to increase the area of dry clear-sky zones. Thus, it tends to cool the system very efficiently. However, the negative feedback associated with an increase in aggregation is generally balanced by offsetting changes in SST gradients and low clouds that tend to increase the climate sensitivity. In contrast, at shorter timescales, the coupling between ocean and convective aggregation also controls the strength of convective aggregation and overturn its effect. Thus the impact of convective aggregation may not be as strong as what can be inferred from experiments with uniform SSTs.These results emphasize the importance of considering ocean-atmosphere coupling when studying the role of aggregation in climate.

Ma thèse s'inscrit dans le cadre de l'étude de l'impact des changements environnementaux sur la biodiversité marine, à une échelle intra-spécifique et inter-spécifique. Les modèles choisis sont des Octocoralliaires méditerranéens (corail rouge; Corallium rubrum, et gorgones Paramuricea clavata et Eunicella cavolini). Mieux comprendre les conséquences génétiques des fluctuations passées sur les organismes permet d'appréhender les conséquences génétiques à venir des changements environnementaux en cours. Durant ma thèse, nous avons donc étudié par une approche de phylogéographie comparée l'évolution de ces espèces : plusieurs marqueurs de séquences ont été utilisés afin de tenter de détecter des changements démographiques passés et de reconstituer l'histoire évolutive de ces espèces. L'étude du complexe d'espèces du genre Eunicella a mis en évidence que des limites d'espèces floues entre E. cavolini et E. singularis liés à de possibles flux de gènes entre elles. Par ailleurs, l'impact du changement climatique en cours a été étudié en conditions expérimentales. En aquarium, les résultats obtenus sur E. cavolini ont permis de détecter des phénomènes d'adaptation en présence de flux de gènes. En complément, l'étude de la phénologie de deux espèces, P. clavata et E. cavolini, a été initiée et suggère la possibilité de maintien de niveaux comparables d'effort reproducteur entre différents régimes thermiques. A travers diverses collaborations, cette thèse a permis à la fois de développer de nouveaux modèles mais aussi de réaliser une approche intégrative de l'étude de l'adaptation des Octocoralliaires de Méditerranée face au changement climatique passé et en cours. / My PhD thesis is in the context of the study of the impact of environmental changes on marine biodiversity, with an intra-specific and inter-specific level. Selected models are Mediterranean octocorals (red coral Corallium rubrum and gorgonians Paramuricea clavata and Eunicella cavolini). Better understanding the genetic consequences of these past fluctuations on organisms will help us understanding the potential future consequences of current climate change. During my PhD, we studied the evolution of these species through comparative phylogeography: several nuclear loci were used to try to detect past demographic changes and to reconstruct the evolutionary history of these species. The study of the Eunicella spp. species complex showed that genetic boundaries between E. cavolini and E. singularis were not clear with potential gene flow between them. Moreover, the impact of ongoing climate change has been studied in experimental conditions. In aquariums, the results obtained on E. cavolini have revealed adaptive processes in the presence of gene flow. Through various collaborations, this thesis has allowed both to develop new models but also to achieve an integrative approach of the study of the adaptation of Mediterranean octocorals facing past and ongoing climate change.

Cette thèse montre que bien que les gaz à effet de serre (GES) représentent une pollution de stock qui impose un cout virtuel du carbone croissant dans le temps, il peut être socialement désirable d'investir des maintenant dans le déploiement de mesures couteuses de réductions d'émissions de GES. Ce résultat découle uniquement de la prise en compte de l'inertie inhérente à l'accumulation de capital bas carbone, en l'absence de toute autre imperfection de marché. De plus, cette thèse montre que des gouvernements imparfaits (c'est-à-dire qui ne peuvent pas s'engager sur une trajectoire parfaitement crédible de prix du carbone, ou ne peuvent pas compenser parfaitement les perdants de la mise en place de ce prix) peuvent avoir intérêt à utiliser des instruments de politiques sectoriels qui influencent directement les décisions d'investissements. Ces instruments peuvent être plus effectifs et plus acceptables que le prix du carbone / This thesis shows that while greenhouse gases are a stock pollution that imposes a shadow carbon cost that increases over time, it may be socially desirable to invest now in the deployment of expensive emission-reduction measures. This results solely from taking into account inertia inherent to the accumulation of low-carbon capital, in the absence of any other market imperfection. This thesis also covers the choice of policy instruments that imperfect governments can use to ensure the market implement these investments. It suggests that if governments cannot commit credibly to a carbon price path, or cannot fully compensate the losers from the introduction of a carbon price, then sector-scale policy instruments that incentivize investment in clean capital may be more effective and more acceptable than the carbon price

L’écologie s’est imposée comme un thème clef dans notre société moderne depuis les années 60 et interroge notre rapport à la nature. Néanmoins, l’écologie a trouvé un écho différent en France et en Allemagne dès l’apparition des premiers mouvements écologistes. L’objectif de cette étude est de saisir la manière dont la pensée sociale se représente l’écologie et la manière dont les pratiques individuelles prennent sens. L’approche théorique développée dans cette étude est celle des représentations sociales (RS), approche dialogique de la connaissance, envisageant le rôle du contexte socioculturel et historique dans la construction et le partage des RS. La comparaison France/Allemagne est utilisée afin d’éclairer le rôle de ce contexte. Une analyse documentaire permet de saisir certaines différences dans la manière dont l’écologie a été thématisé dans les deux pays. Le plan méthodologique qualitatif mis en place fonctionne sur le mode de la triangulation. Des entretiens, des focus groups et une analyse de presse ont été menés, et différentes méthodes d’analyse ont été mises à contribution. Les résultats permettent de dégager une structure représentationnelle reposant sur quatre thêmata, mobilisés de manière différentielle au niveau individuel, et rendant compte de la pensée sociale. De même, on observe une objectivation morale de l’écologie en Allemagne, avec un ancrage autour des risques globaux et des risques locaux. En France, l’écologie vient s’objectiver sur le mode du risque (économique, politique, sanitaire…) et donne lieu à des formes d’ancrage multiples qui renvoient à des inscriptions historiques variés du mouvement vert. Par ailleurs, les risques écologiques, et notamment le changement climatique, viennent s’ancrer, dans les deux pays, sur le mode de l’étrange, autour de l’idée d’une nature dénaturalisée qui constitue une menace pour l’identité. Dans ce contexte, les pratiques écologiques renvoient à des motifs variés. Elles prennent sens au sein d’un système représentationnel, dans une sphère interpersonnelle, mettant en jeu un Alter-ego en Allemagne et un Alter en France. / Since the 1960’s, ecology has become an important question for our modern societies to deal with. Yet ecology resonates differently in France and in Germany since the ecological movements first appeared. The aim of this study is to understand how social thinking represents ecology and how individual practices sense-making. The theoretical approach is the social representations (SR), which considers knowledge in a dialogical way and takes the role of the socio-cultural and historical context in the construction and the sharing of SR into account. The French/German comparison is used to highlight the role played by this context. A documents analysis gives some relevant elements about the way ecology is accepted in both countries. The qualitative methodological design is based on triangulation. Interviews, focus groups, and media analysis were conducted. Different kinds of methodological tools from Social Psychology were used. A representational structure based on four thêmata is derived from our results and shows the content and the processes of social representations. Moreover, at an individual level, some of these thêmata are preferred and structure daily knowledge. We also observed a moral objectification of ecology in Germany, with an anchoring on local and global risks. In France, ecology is objectified into risk (economical, political, health…) and anchoring categories are diverse. They refer to different evolutions of green movements in France. Moreover, in both countries, anchoring ecological risks, and particularly climate change, maintains strangeness through the idea of a denaturalized nature, which threatens the identity. Ecological practices are guided by different motives; nature’s protection is only of them. These practices are embedded in an interpersonal sphere; an Alter-ego emerged in Germany whereas in France it is an Alter.

Le Gravettien est une grande tradition culturelle du début du Paléolithique supérieur présente à travers toute l’Europe à partir de 33 000 cal BP. Sa durée et sa vaste répartition géographique en font une entité complexe à définir tant du point de vue de sa culture matérielle que des dynamiques socio-culturelles ayant contribué à son maintien sur près de 10 000 ans. Cette période de temps a vu se succéder plusieurs grands changements climatiques dont les impacts sur les communautés animales et humaines restent difficiles à appréhender. Malgré la présence de traits unifiants (pointes à dos rectilignes, statuettes féminines), une forte régionalisation du Gravettien est perceptible. En France, l’étude des industries lithiques et osseuses se renouvelle, ouvrant de nouvelles pistes de recherches. Les données concernant l’exploitation des ressources cynégétiques, pourtant centrales dans l’économie des chasseurs-cueilleurs, restaient quant à elle encore parcellaires et peu souvent intégrées dans les discussions. Dans ce travail, l’étude archéozoologique de quatre gisements clés du Gravettien français a été entreprise (les Bossats, Le Flageolet, La grotte du Renne et Roc de Combe). Les résultats ont été confrontés à l’ensemble des données sur la faune disponibles en France pour cette période. La confrontation des spectres de faunes avec les autres données paléo-environnementales a permis de mieux évaluer l’impact d’événements climatiques importants et leur succession. Des stratégies de chasse variées, aux dépens d’une diversité de taxons (renne, cheval, bison) et anticipant les déplacements saisonniers des herbivores, ont été mises en évidence tout au long du Gravettien. Le traitement des carcasses, observable à partir du matériel osseux, atteste d’une exploitation intensive. L’ensemble de ces données, mises en perspective avec leurs contextes archéologiques respectifs (industrie, habitat) nous permet de discuter de la fonction des sites et de la mobilité humaine lors de cette période. / The Gravettian is a great cultural tradition of the Early Upper Palaeolithic, present throughout Europe starting from 33 000 cal BP. Its duration and its vast geographic distribution make it a complex entity to define, both in terms of the material culture and the dynamics that contributed to its preservation for almost 10 000 years. During this period, several successive climatic changes had an impact on the human and animal communities which are still difficult to apprehend. Despite unifying features (Gravette points, feminine statuettes), a strong regionalization is perceptible. In France, the renewal of studies on lithic and bone industries opens new perspectives of research. However, data on the archeozoological records are still fragmented and are seldom integrated into discussions. In this work, the archaeozoological study of four Gravettian sites was undertaken (les Bossats, Le Flageolet, La grotte du Renne and Roc de Combe). The results were compared with the existing data on Gravettian fauna coming from French deposits. The comparison of the faunal spectrum with other paleo-environemental data allows providing with a better assessment of the impact of some important climatic events, as well as their succession. Hunting strategies used for several taxa (reindeer, horse, bison) are diversified and take into account the seasonal movements of the preys. Carcasses treatment shows an intense exploitation of the animal resources. Together, this data gives perspective to their associated archaeological contexts (industry, habitat structure) and allows us to discuss the functions of the sites and the human mobility during this period.

L’Afrique de l'Ouest est sujette à une variabilité climatique importante et elle connaît une longue période de sécheresse depuis les années 1970 dont l’impact sur les ressources en eau souterraine reste peu étudié. La présente étude porte sur le bassin versant du Kou au Burkina Faso qui abrite une grande réserve d’eau souterraine à l’origine de sources exceptionnelles. Cette ressource, essentielle pour les besoins de la population, présente pourtant des signes d'épuisement qui soulèvent une question essentielle : quelle est la part du climat et celle des prélèvements dans l’épuisement de cette ressource ? Pour répondre à cette question, nous avons utilisé des méthodes d’analyse statistique et la modélisation hydrogéologique. Les méthodes statistiques ont été appliquées aux chroniques de données climatiques, hydrométriques et piézométriques. Elles ont permis de décrire la réponse des eaux souterraines aux forçages du climat et d’identifier les facteurs explicatifs du comportement de la nappe. La modélisation hydrogéologique a pallié certaines limites de ces méthodes statistiques par une meilleure prise en compte de l’hétérogénéité spatiale de l’aquifère. Elle a en particulier montré que les pompages ont un impact significatif sur la ressource en eau. En somme, les déficits de précipitation, combinés aux pompages en croissance continue, mettent en péril la ressource. La gestion de cette dernière dans une perspective durable devrait donc revêtir une attention particulière. / West Africa is prone to critical climate variability and since the 1970s has been experiencing a long period of drought whose impact on groundwater resources is little studied. This study focuses on the Kou catchment in Burkina Faso which holds a large groundwater resource that lies at the root of exceptional springs. This resource, essential to fulfill the populations’ needs, shows signs of depletion that raises a critical question: what is the share of climate and that of withdrawals in the depletion of the resource? To answer this question, we used statistical analysis methods and hydrogeological modeling. The statistical methods were applied to climatic, hydrometric and groundwater level time series to describe the groundwater’s response to climate forcing and to identify explanatory factors of the groundwater’s behaviour. The hydrogeological modeling overcame some of the statistical methods limitations by better heeding the spatial heterogeneity of the aquifer’s characteristics. Particularly, it revealed that pumping have significant impact on the resource. To sum up, rainfall deficits combined with growing pumping endanger the resource. Hence, sustainable management of the resource should be a critical issue to pay attention to.

Les dérèglements climatiques engendrés par l’activité anthropique vont fortement perturber les écosystèmes naturels dans un futur proche. Les écosystèmes marins, déjà soumis à la forte variabilité de leur environnement, sont donc fortement menacés. Au sein de ces communautés, le phytoplancton a un rôle primordial dans les réseaux trophiques, ainsi que pour les processus régulant le climat. Comprendre l’évolution de ces communautés dans un monde en perpétuel changement est l’un des enjeux de l’océanographie. Parmi les facteurs influençant le phytoplancton, les virus jouent un rôle primordial de par leur capacité à induire une lyse cellulaire. Ils contrôlent ainsi la dynamique phytoplanctonique. Il est donc indispensable de comprendre comment l’impact des virus sur ces communautés va évoluer dans le contexte de changement climatique. Cette thèse explore ainsi le rôle de la température dans les interactions entre le phytoplancton et les virus grâce à une approche intégrée reliant expériences en laboratoire et modélisation mathématique. Dans notre travail, nous nous sommes intéressé plus particulièrement aux pico-eucaryotes du genre Micromonas. Dans une première étude, nous avons caractérisé la réponse à la température du genre Micromonas en étudiant 11 souches différentes. Nous avons montré le rôle primordial de la température sur l’écologie du phytoplancton. En particulier, nous avons démontré que la température océanique avait joué un rôle décisif dans l’évolution. Ainsi, nous avons pu prédire l’évolution de la biodiversité dans un océan en voie de réchauffement. Dans une deuxième étude nous avons montré que la température est un facteur clef dans le contrôle de la dynamique phytoplancton – virus. La température affecte notamment les taux de perte d'infectiosité et de dégradation des virus, ainsi que le taux de production de virus. En particulier, nous avons observé un changement de stratégie d’infection. Au-delà d’une température proche de la température optimale de croissance, les dynamiques deviennent plus complexes suggérant un changement de stratégie d'infection, qui passerait de lytique à chronique. Dans une troisième étude, nous avons modélisé ces interactions et avons pu reproduire les changements observés en fonction de la température. Nous avons discuté du rôle de la température sur les processus d’infection mis en jeux. / Climate changes induced by human activities will deeply impact natural ecosystems. Marine ecosystems, leaving in a highly variable environment, are therefore threatened. Within these communities, phytoplankton have a primordial role in the trophic web and in the regulation of climate processes. Understanding the evolution of these communities in a warming world is an issue of oceanography. Among factor affecting phytoplankton dynamics, viruses play a key role through their capacity to lyse their hosts. They are therefore controlling the phytoplankton population dynamics. It is then crucial to understand how the viruses impact will evolve in a warming ocean. In this thesis we explore the impact of temperature on these interactions with an integrative method combining laboratory experiments and mathematical modelling. We focus on the pico-eukaryote genus Micromonas. In a first study, we have characterized the temperature response of the Micromonas genus by studying 11 different strains. We have shown the primordial role of temperature on the ecology of phytoplankton. In particular, we have demonstrated that ocean temperature has played a decisive role in evolution. Thus, we have been able to predict the evolution of biodiversity in a warming ocean. In a second study we showed that temperature is a key factor in controlling the phytoplankton - virus dynamics. The temperature affects in particular the rates of infectivity loss and of virus degradation, as well as the rate of virus production. In particular, we observed a change in infection strategy. Beyond a temperature close to the optimal growth temperature, the dynamics become more complex suggesting a change in infection strategy from lytic to chronic. In a third study, we have developed a mathematical model representing these interactions. The model efficiently reproduced the observed changes as a function of temperature. Finally, we discuss the role of temperature on the involved infection processes.

Les coraux constructeurs de récifs se développent généralement dans des eaux oligotrophes (i.e. : faibles concentrations en azote et phosphore (N, P)). Cette limitation se voit accentuée avec le réchauffement climatique. Cependant, aux abords des côtes, l'eutrophisation des eaux entraîne un excès de sels nutritifs, pouvant provoquer la rupture de l'association corail-dinoflagellés. Les buts principaux de cette thèse ont été d'évaluer: 1) l'utilisation de l'azote et du phosphore inorganique par les coraux dans diverses conditions environnementales; 2) l'effet d'une limitation ou d'un enrichissement en azote et/ou phosphore sur la physiologie corallienne. Les résultats ont montré que la forme et la source de N n'ont pas les mêmes effets sur la physiologie des coraux et que cet effet dépend également de la disponibilité en P. Sous faibles concentrations de P, un enrichissement en NH4+ stimule le métabolisme et maintient l'association symbiotique en période de stress. Au contraire, un excès de NO3- affecte négativement les processus de photosynthèse et de calcification, entrainant un blanchissement. Ces effets sont exacerbés en présence de matière organique particulaire, mais estompés en présence de phosphore. En effet, les résultats ont montré une très grande dépendance entre la présence en P et la santé corallienne. Ainsi, en période de stress thermique, les coraux ont la capacité d'augmenter leur taux d'absorption de phosphore. Ces travaux apportent des éclaircissements sur les relations existant entre la disponibilité en sels nutritifs et l'équilibre nutritionnel au sein de la symbiose, et devraient permettre d'affiner les stratégies de gestions des écosystèmes récifaux. / Reef building corals are usually thriving in oligotrophic areas, characterized by low concentrations in inorganic nutrients, such as nitrogen and phosphorus. More, nutrient starvation is known to increase with global warming. However, along the urban coasts, water eutrophication induces nutrient excess, which could lead to the breakdown of the coraldinoflagellate symbiosis. The major aims of this thesis were to assess: 1) the use and uptake capacities of inorganic nitrogen and phosphorus by tropical corals according to environmental parameters; 2) the effects of nutrient limitation or enrichments in nitrogen and/or phosphorus on reef coral physiology. Results showed that corals response differed according to the chemical form, source of nitrogen and to the availability of phosphorus in the reef environment. In the presence of low phosphorus concentrations, ammonium supplementation enhanced coral metabolism and allowed coral colonies to overcome thermal stress. Conversely, nitrate enrichments negatively impacted photosynthesis and calcification processes, increasing coral bleaching susceptibility. These deleterious effects were enhanced when combined with organic matter supplementation, but repressed with addition of phosphorus. Indeed, results highlighted the tight relationship existing between phosphorus availability and coral health. During thermal stress, corals were able to increase their phosphorus uptake, this latter nutrient being essential for the holobiont metabolism. These outcomes shed a light into how marine symbioses cope with eutrophication, which is urgently required to refine risk management strategies.

Les systèmes de production agricole sont exposés au changement climatique des lors qu’ils mobilisent des ressources dépendantes du climat. L’enjeu pour la communauté scientifique est de produire des connaissances permettant aux praticiens d’anticiper les effets du changement climatique sur leur système, et d’élaborer des méthodes et outils pour s’y adapter. Les systèmes d’élevage herbagers sont particulièrement concernes par le changement climatique étant donné qu’ils dépendent de la ressource fourragère, dont la saisonnalité et la productivité sont fortement liées au climat. Leur adaptation au changement climatique nécessite d’anticiper les tendances et la variabilité interannuelle. L’objectif de la thèse est de proposer une analyse de la vulnérabilité des systèmes d’élevage herbagers au changement et à la variabilité climatique, ainsi qu’une méthode de conception de ces systèmes. La thèse repose sur la spécification et l’application du cadre de la vulnérabilité à l’échelle de l’exploitation d’élevage, et la mise en œuvre d’une méthode de conception participative. La démarche d’ensemble articule la représentation de l’exposition au climat en lien avec les contraintes de gestion des élevages, l’analyse rétrospective des dynamiques des élevages et la construction participative de systèmes d’élevage moins vulnérables au changement et a la variabilité climatiques. Nous avons mis en œuvre cette démarche sur les élevages du Sud-Ouest de la France. Nous avons mis en évidence que ces élevages, bien qu’exposes a l’évolution de la saisonnalité de la production herbagère et des types d’années fourragères les plus fréquents, disposent de capacités d’adaptation structurelles et organisationnelles suffisantes pour faire face au changement climatique a horizon 2085. Nous avons également identifie les caractéristiques des exploitations les plus sensibles et les adaptations les plus efficaces face a la variabilité climatique. Outre son intérêt pour comprendre et réduire la vulnérabilité des élevages herbagers à la variabilité et au changement climatique, cette méthodologie a la fois réflexive et interactive pourrait être utilisée pour communiquer auprès des éleveurs et des organismes de développement agricole sur le changement climatique, ses effets et les adaptations possibles des élevages. / Agricultural systems are exposed to climate change since they use climate-dependent resources. The current challenge for research is to produce knowledge, methods and tools to help farmers to anticipate and to cope with the effects of climate change on their systems. Climate change influences fodder production in seasonality and productivity and thus grassland-based livestock systems. The adaptation of those systems to climate change requires anticipating trends and inter-annual variability. The aim of this thesis is to propose a vulnerability assessment of grassland-based livestock systems to climate variability and climate change, and a method to design such systems. The thesis specifies and implements the vulnerability framework to livestock systems and develops a participatory design method. The whole approach articulates the representation of climate exposure in relation with management constraints of livestock systems, the retrospective analysis of livestock farms dynamics and the participatory design of grassland-based livestock systems that are less vulnerable to climate variability and change. We implemented this approach on cattle systems in South-West France. We have demonstrated that those cattle systems will be exposed to a change in the seasonality of grassland production and in the most frequent forage years. However, they have enough structural and organizational capacities to cope with climate change by 2085. We also identified sensitivity sources to extreme climatic events and the most efficient adaptations to cope with it. This approach helps to understand and reduce the vulnerability of grassland-based livestock systems to climate variability and change. In addition, this interactive and reflexive approach is an opportunity to make farmers and rural development actors aware of climate change, its consequences and the possible adaptations of livestock systems.

L'augmentation probable de la fréquence des sécheresses au cours du 21ème siècle, en réponse au réchauffement climatique, pourrait faire basculer la forêt amazonienne d'un puits à une source de carbone, déclenchant ainsi une rétroaction positive sur l'accroissement de l'effet de serre. La sensibilité des cycles de l'eau et du carbone aux sécheresses représente donc un point critique dans la stratégie d'évaluation des modèles de climat et pour la crédibilité des scénarios climatiques. Cette thèse vise à évaluer la représentation et la réponse aux sécheresses des cycles de l'eau et du carbone en Amazonie par le modèle de surface ISBA-CC mis en oeuvre dans le modèle de climat du CNRM. Pour ce faire, nous avons utilisé, outre des mesures écophysiologiques, des mesures de tours de flux ainsi que deux expériences d'assèchement artificiel. La version originale du modèle n'étant pas satisfaisante, la paramétrisation des processus métaboliques et la sensibilité de la végétation au stress hydrique ont été modifiées, puis validées, sur ces sites, mais également à l'échelle du bassin en utilisant notamment des données de débits, des reconstructions d'évapotranspiration et d'assimilation de carbone, ainsi que des observations spatiales de variations de stocks d'eau et de fluorescence chlorophyllienne. Une analyse succincte des changements climatiques régionaux a été réalisée sur la base des modèles CMIP5, mettant en évidence un certain consensus à l'allongement et au renforcement de la saison sèche au cours du 21ème siècle. Ces scénarios, après calibration des sorties de quelques modèles, nous ont ensuite permis de tester en mode off-line la sensibilité des projections du cycle de l'eau et du carbone aux modifications apportées au modèle ISBA-CC. Les résultats montrent sans surprise l'influence prépondérante du choix du modèle forceur dans ce type de simulation, mais révèle également l'importance des paramétrisations liées à la végétation. / The likely increase in drought frequency as a result of climate change, might switch the Amazon forest from being a sink to a source of carbon, setting off a positive feedback on the increasing greenhouse effect. Hence, the drought sensitivity of the water and carbon cycles in the Amazon is a crucial point in the evaluation of climate models.In this PhD thesis, we evaluate in off-line mode, how the CNRM land surface model ISBACC, represents the water and carbon cycles and their response to drought in the Amazon. For this purpose, we used published ecophysiological data together with five Amazonian flux tower sitesand two artificial drought experiments. Since the standard version of the model was not satisfactory, we modified the parameterizations of the metabolic processes and the sensitivity of vegetation to water stress. We evaluated this new version against the flux tower and artificial drought sites, but also at regional scale using river discharge data, reconstructed evapotranspiration and carbon assimilation fluxes, and remotely sensed total water storage variations and chlorophyll fluorescence data. A brief analysis of the regional climate changes projected by CMIP5 models showed a relative consensus for longer and more intense dry seasons during the 21st century. Two of these climate scenarios were calibrated and used to test the sensitivity of the water and carbon cycle projections to our modifications of the ISBACC model in off-line mode. As expected, the results reveam the importance of the driving climate model, but also highlight the role of the vegetation parameterizations.