Les Hautes Montagnes d’Asie (HMA) abritent la plus grande superficie de glaciers en dehors des régions polaires. Environ 15 % des ~100 000 km² de glaciers des HMA sont couverts de débris d’épaisseur variable. L’influence de cette couverture détritique sur la réponse des glaciers au changement climatique reste méconnue. Au-delà d’une épaisseur critique (quelques cm), les débris protègent les glaciers de la fonte par effet isolant. Mais ces glaciers présentent des structures qui pourraient sensiblement accentuer leur fonte : en surface ce sont les falaises où la glace est à nue et les lacs supra-glaciaires, alors qu’au cœur des glaciers c’est leur réseau hydrologique intra-glaciaire complexe. L’objectif de cette thèse est d’évaluer l’influence de la couverture détritique sur le bilan de masse des glaciers des HMA. Jusqu’à présent, cette influence a été évaluée à partir de changements de longueurs ou sur des échantillons de glaciers restreints, et aucune étude n’a quantifié l’influence de la couverture détritique sur le bilan de masse des glaciers à grande échelle.Nous avons d’abord traité plus de 50 000 couples stéréoscopiques du capteur ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) pour dériver des modèles numériques de terrain (MNTs) sur la quasi-totalité des glaciers des HMA. Nous avons mesuré ainsi le bilan de masse régional entre 2000 et 2016 avec une résolution jamais atteinte auparavant. La perte totale est de 16.3 ± 3.5 Gt a-1 soit un bilan de masse moyen de -0.18 ± 0.04 m équivalent (éq.) eau a-1, très variable spatialement, avec une perte de masse record pour le Nyainqentanglha (-0.62 ± 0.23 m éq. eau a-1) et un léger gain pour le Kunlun (+0.14 ± 0.08 m éq. eau a-1).Cette variabilité spatiale des bilans de masse reflète au premier ordre la variabilité des climats, différents d’un bout à l’autre des HMA. Pour s’en affranchir, nous avons découpé cette région en 12 sous-régions supposées homogènes climatiquement, où nous avons étudié l’influence de la couverture détritique sur le bilan de masse des glaciers de plus de 2 km² (>6 500 glaciers soit 54 % de la surface englacée totale). Statistiquement, la couverture de débris n’est pas un bon prédicteur du bilan de masse. Dans quatre sous-régions, les glaciers couverts ont des bilans de masse plus négatifs que les glaciers blancs, c’est l’opposé dans le Tien Shan alors que pour les sept sous-régions restantes, les bilans ne sont pas différents statistiquement entre glaciers blancs et couverts. Souvent, la couverture détritique a une influence plus faible que la pente de la langue ou l’altitude moyenne du glacier, car les langues couvertes de débris descendent plus bas en altitude, là où l’ablation est la plus forte.Ce type d’étude statistique est intéressant pour se forger une intuition, mais reste peu informatif en termes de compréhension des processus glaciologiques. Pour mieux contraindre les contributions des processus responsables de la fonte, nous avons travaillé en parallèle à une échelle plus fine en nous intéressant au glacier du Changri Nup (2.7 km²) situé non loin de l’Everest au Népal. A partir de MNTs haute résolution dérivés d’images des satellites Pléiades ou acquises avec un drone, nous avons montré que les falaises de glace, bien qu’elles n’occupent que 7 à 8 % de la surface de la langue de ce glacier, ont contribué à ~23 ± 5 % de l’ablation nette totale au cours de deux années contrastées. Ces falaises sont donc des zones d’ablation préférentielle mais couvrent des surfaces trop faibles pour compenser la réduction d’ablation induite par la couverture détritique environnante. Si l’on observe des taux d’amincissement similaires sur les langues couvertes ou non de débris, c’est que la vitesse d’émergence est plus faible sur les langues couvertes ce qui compense un bilan de masse de surface moins négatif que sur les glaciers blancs. Il est néanmoins nécessaire de mieux comprendre la dynamique des langues couvertes de débris. / High Mountain Asia (HMA) hosts the largest glacierized area outside the polar regions. Approximately 15 % of the ~100 000 km² of HMA glaciers is covered by a debris layer of various thickness. The influence of this debris on the HMA glacier response to climate change remains debated. In principle, the presence of a thick layer of debris reduces the melt of the ice beneath it, due to the insulating effect. However, other processes such as ablation of bare ice cliff faces, subaqueous melt of supraglacial ponds and internal ablation due to englacial hydrology could substantially contribute to enhance the debris-covered glacier mass losses. The aim of this PhD work is to assess the impact of the debris on glacier mass balance in HMA. Up to now, the influence of the debris cover has been assessed through glacier front position changes or on a restricted sample of glaciers, and no large scale study of the influence of the debris cover on the glacier-wide mass balance is available.As a starting point, we derived glacier mass changes for the period 2000-2016 for the entire HMA, with an unprecedented resolution, using time series of digital elevation models (DEMs) derived from Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) optical satellite imagery. We calculated a total mass loss of -16.3 ± 3.5 Gt yr-1 (-0.18 ± 0.04 m w.e. yr-1) with contrasted rates of regionally-averaged mass changes ranging from -0.62 ± 0.23 m w.e. yr-1 for the eastern Nyainqentanglha to +0.14 ± 0.08 m w.e. yr-1 for the western Kunlun Shan.At the scale of HMA, the pattern of glacier mass changes is not related to the presence of debris, but is linked with the climatology. Consequently, we studied the influence of the debris-cover on mass balance within climatically homogeneous regions. Based on the mass balances of individual glaciers larger than 2 km² (more than 6 500 glaciers, which represent 54% of the total glacierized area), we found that debris-covered glaciers have significantly more negative mass balances for four regions out of twelve, a significantly less negative mass balance for one region and non-significantly different mass balances for the remaining seven regions. The debris-cover is generally a less significant predictor of the mass balance than the slope of the glacier tongue or the glacier mean elevation. The influence of the debris is not completely clear and complicated to untangle from the effect of the other morphological parameters, because heavily debris-covered tongues are situated at lower elevations than debris-free tongues, where ablation is higher.However, such a statistical analysis of the influence of the debris-cover on the glacier-wide mass balance variability is not very informative in terms of glaciological processes. In order to better constrain the contribution of the different ablation processes on debris-covered tongues, work at a finer scale is required. For the debris-covered tongue of Changri Nup Glacier, Everest region, Nepal, we quantified the contribution of ice cliffs to the ablation budget. Using a combination of very high resolution DEMs derived from Pléiades images and an unmanned aerial vehicle, we found that ice cliffs contributed to ~23 ± 5 % of the total net ablation of the tongue, over two contrasted years, although they occupy only 7 to 8 % of its area. Ice cliffs are large contributors to the ablation of a debris-covered tongue, but they cannot alone explain the so-called debris cover anomaly, i.e. the fact that debris free and debris covered tongues have similar thinning rates. This anomaly is probably due to smaller emergence velocity over debris-covered tongues than over debris-free tongues, resulting in similar thinning rates, despite less negative surface mass balance rates. We advocate for more measurements of ice thickness of debris-covered tongues in order to better understand their dynamics.

Les données de télédétection dans l'infrarouge thermique (IRT) sont une source indispensable d'information pour estimer les flux de surface et suivre le fonctionnement des agro-écosystèmes. Cependant, les mesures de température de surface sont sujettes à des effets directionnels très importants (présence de 'hot spot') pouvant entraîner une erreur allant jusqu'à une dizaine de degrés Celsius. Ils doivent être pris en compte en vue des applications opérationnelles. Le travail proposé ici vise à modéliser l'anisotropie directionnelle des couverts végétaux pour mettre au point des méthodes opérationnelles de correction des mesures satellitaires de température de surface. Il est largement motivé par les projets du CNES visant à élaborer une mission spatiale nouvelle combinant une haute résolution spatiale et des capacités fortes de revisite dans l'IRT. Deux étapes de travail ont été menées. La première repose sur l'utilisation du modèle déterministe de transfert Sol-Végétation-Atmosphère SCOPE (Soil Canopy Observation, Photochemistry and Energy fluxes), capable de simuler les radiances directionnelles dans l'optique et l'IRT. Dans ce manuscrit, il est validé par rapport à des mesures de terrain et sa capacité à simuler correctement les effets d'anisotropie démontrée. Il est ensuite utilisé pour étudier de façon systématique la sensibilité de l'anisotropie directionnelle à la structure de la canopée, à son état hydrique, au forçage météorologique et aux configurations angulaires solaire et de visée. Les conséquences en terme d'impact combiné des caractéristiques orbitales des satellites, de la position géographique des sites observés et de la date d'acquisition sur l'anisotropie sont discutées. La seconde étape vise à proposer un modèle paramétrique simplifié (dit RL). SCOPE est ici utilisé en tant que générateur de données. Le modèle RL se révèle robuste et capable de restituer avec succès les signatures directionnelles sur le plan géométrique (position du hot spot) comme pour l'amplitude des effets directionnels. Une comparaison avec le seul autre modèle paramétrique utilisé jusqu'alors en télédétection IRT (le modèle de Vinnikov) confirme les qualités du modèle RL, ce qui en fait un candidat potentiel pour les chaines de traitement des futures données satellitaires. / Remotely-sensed data in thermal infrared (TIR) are an essential source of information to estimate surface fluxes and to monitor the functioning of agro-ecosystems. However, surface temperature measurements are prone to directional effects ('hot spot' phenomenon)which may result in an error up to 10°C. They have to be taken into account in the framework of operational applications. The work proposed here aims at modelling the directional anisotropy of continuous vegetated canopies in order to develop operational methods for correcting land surface temperature measurements carried out by TIR satellites. This work is mainly motivated by the CNES projects aiming at developing a new TIR spatial mission combining both high spatial resolution and high revisit time capacities. Two steps were carried out. The first is based on the use of the deterministic SVAT model SCOPE (Soil Canopy Observation, Photochemistry and Energy fluxes), able to simulate directional radiances at top of canopy in both optical and TIR domains. In this thesis, it is validated against experimental measurements and its ability to successfully simulate TIR directional anisotropy demonstrated. Then it is used to study the sensitivity of anisotropy to canopy structure, water status of soil and vegetation, meteorological forcing and solar and observer angular configurations. The consequences of the combined features of satellites orbits, geographical position of the scanned sites and acquisition date on anisotropy are discussed. In the second part, we propose a simplified parametric model (called 'RL'). SCOPE is used as a data generator. The RL model is deemed suitable and able to correctly reproduce directional signatures both in terms of geometry (hot spot position) and amplitude of these effects. A comparison with the only one parametric model previously used in TIR remote sensing (Vinnikov's approach) confirms the good capacities of the RL model. The RL model is thus a potential candidate to the future satellite processing chains.

Augmenter la diversité végétale au sein même du champ permet de réguler les populations de ravageurs dans de nombreux agroécosystèmes. Les mélanges variétaux (diversité intraspécifique) ou les associations de cultures avec une plante compagne (diversité interspécifique) sont considérées comme des pratiques agroécologiques prometteuses pour les systèmes de culture à bas intrants ou l'agriculture biologique. En effet, ces pratiques favorisent de nombreux services écosystémiques tels que la régulation des ravageurs, des maladies ou des adventices, ainsi que la fertilisation azotée. Cependant, le potentiel de régulation des ravageurs du blé par la combinaison de ces deux pratiques de diversification n'a pas encore été étudié.Nous avons combiné ces deux pratiques dans le cadre d'expérimentations menées en plein champ et sur deux saisons de culture, afin d'examiner leurs impacts sur les populations de pucerons et d'ennemis naturels. Nous avons également évalué le potentiel de régulation des ravageurs en mesurant les taux de prédation de proies sentinelles.La combinaison des diversités intra- et interspécifique n'est pas plus performante pour réduire les populations de pucerons que les pratiques prises séparément. L'association de culture blé-trèfle tend à être moins infestée par les pucerons, tandis que le mélange variétal est plus infesté que la variété la moins sensible. Les variations annuelles des conditions climatiques impactent fortement le développement du blé et du trèfle, ainsi que la date d'apparition du pic de puceron. Le rendement du blé, ainsi que le taux d'azote du grain sont réduits par l'association de culture par 7 à 10%, mais pas par le mélange variétal. La présence d'un couvert de trèfle dans les champs de blé, semble avoir favorisé la biodiversité fonctionnelle, particulièrement les ennemis naturels tels que les carabes, mais pas le mélange variétal. Les résultats sont variables selon la famille d'arthropodes concernée et leur position au sein du couvert végétal (au sol ou dans le feuillage). Le couvert de trèfle et le champ ont influencé la composition de la communauté de carabes prédateurs. Les taux de prédation des proies sentinelles n'ont pas été impactés par les pratiques de diversifications.En laboratoire, nous avons évalué comment l'association du blé avec des légumineuses (trèfle ou pois) pouvait modifier le comportement du puceron du blé Sitobion avenae en terme de location de sa plante hôte et du développement de la population. Les pucerons ont résidé moins de temps sur le blé quand il était associé à du trèfle. Les populations de pucerons se sont moins développées dans les associations du blé avec une légumineuse par rapport à du blé seul, mais si l'on prend en compte la biomasse du blé, seulement l'association blé-trèfle a considérablement réduit les densités de pucerons sur le blé. Ainsi l'espèce associée et sa densité sont des paramètres importants qui devraient être pris en compte dans les études sur la diversité interspécifique, car ils pourraient expliquer la grande variation dans les résultats rapportés par les analyses bibliographiques.Nos résultats suggèrent qu'augmenter la diversité cultivée au sein du champ peut aider à réguler les pucerons dans une certaine mesure, mais la combinaison des deux pratiques de diversification ne résultent pas en un trade-off entre la régulation des ravageurs et les performances agronomiques particulièrement attractifs pour les agriculteurs. / Increasing intrafield plant diversity has been shown to regulate pest populations in various agroecosystems. Polyvarietal mixtures of a crop species (intraspecific diversity) or associations of a crop and a companion plant (interspecific diversity) are both considered as promising agroecological practices for low-input or organic agriculture systems by providing several ecosystem services such as pest, disease and weed control, and nitrogen fertilization. However, combining both diversification practices has not been studied yet in perspective of winter wheat pest control.In organic field experiments over two growing seasons, we combined both practices and examined the direct impact on aphid and natural enemy populations and on wheat production. We also investigated the potential pest regulation service through the assessment of the rate of predation by using sentinel preys.Results show that combining intra- and interspecific diversity did not outperform each practice individually in reducing aphid populations, thus not clearly showing synergetic effects. Taken separately, intercropping tended to have lower aphid infestation, while it the cultivar mixtures was more infested by aphids than the least susceptible cultivar. Yearly variation in climatic conditions strongly impacted wheat and clover development, as well as the appearance of aphid peaks. Wheat yields and grain nitrogen content were reduced in intercropping by 7 to 10%, but not in cultivar mixtures. Functional biodiversity, especially natural enemies such as ground beetles, tended to be positively correlated to the presence of a clover cover in the wheat fields (interspecific diversification), but did not respond to the wheat cultivar mixture (intraspecific diversification). Results varied according to the family of arthropods concerned and their position within the vegetation layer (ground dwelling or foliage dwelling arthropods). The cover of white clover and the field context influenced the community composition of predatory ground dwelling beetles. Rates of predation on sentinel preys were not influenced by any of the diversification practices.Under laboratory conditions, we evaluated how combining wheat and legumes (clover or pea) modifies the behaviour of the cereal aphid Sitobion avenae in terms of host-plant location, and population growth. We observed that aphids’ residence time on wheat was decreased when this host-plant was intercropped with clover. At the population level, wheat-legume intercrops reduced the number of aphids on wheat plants compared to wheat sole crops but if we take into account plant biomass, only intercropping clover with wheat significantly reduced aphid densities on wheat. The species used as non-host plants and their density are important parameters that should be taken into account in studies on intercropping systems and that may explain the large variability in the results observed in the literature.Our findings suggest that intrafield diversification may regulate wheat aphids to some extent, but combining the two diversification practices did not result in an interesting trade-off between pest regulation and wheat production in real farming conditions.

L'architecture du couvert constitue un levier susceptible de limiter le développement épidémique des mycoses aériennes des plantes. La grande variabilité des caractéristiques architecturales du pois fait du pathosystème Mycosphaerella pinodes/pois un candidat idéal pour une telle étude. Deux hypothèses sont testées pour expliquer la montée de la maladie de la base vers le haut du couvert en cours de culture : i) la présence d'un gradient de réceptivité des organes du pois liée à leur niveau de sénescence, et ii) la présence d'un gradient d'humectation avec une durée d'humectation plus longue à la base des couverts. Au champ, trois cultivars ont été semés à plusieurs densités afin d'obtenir divers scénarios architecturaux. Les couverts les plus denses présentent des niveaux de sénescence plus élevés générés par les indices de surface foliaire des étages supérieurs ainsi qu'un niveau de maladie plus sévère. Une étude analytique complémentaire, réalisée en conditions contrôlées, a montré la plus grande réceptivité à l'ascochytose des organes sénescents. Les mesures microclimatiques montrent une augmentation générale de la durée d'humectation au sein des couverts par rapport à l'extérieur durant les périodes pluvieuses, seules périodes favorables à l'infection d'après notre modélisation adaptée du modèle de Magarey et al. Nos résultats montrent ainsi que l'architecture impacte directement et indirectement le développement épidémique, mais ne peut fournir seule un échappement total à la maladie ; elle doit donc être combinée à d'autres méthodes de lutte.

La culture d’associations de variétés sensibles et résistantes au sein d’une même parcelle permet de réduire la propagation des maladies fongiques foliaires aériennes. L’architecture des plantes a un impact sur la dispersion de spores et le microclimat, mais est rarement prise en compte dans la conception des associations. L’objectif de cette thèse était de comprendre le rôle joué par l’architecture dans des associations de variétés différant par leur niveau de résistance à une maladie dispersée par éclaboussement, la septoriose du blé, causée par Zymoseptoria tritici. Une expérimentation en conditions contrôlées a permis de quantifier des relations entre interception de spores et architecture des couverts. Des différences de densité entre couverts purs et associés ont donné lieu à une réduction du niveau de maladie sur les plantes sensibles cultivées en association par rapport à celles cultivées pures. Lors d’une expérimentation au champ, les associations de variétés de hauteurs de tiges contrastées étaient moins malades que celles ayant des hauteurs similaires. Ces résultats ont été mis en relation avec des effets de l’architecture sur la dispersion de spores et la durée d’humectation au sein des couverts. Une approche de modélisation spatialement explicite a permis d’identifier des mécanismes de dispersion par éclaboussement liés à l’architecture des couverts associés. Dans des associations de variétés de hauteurs différentes, la quantité d’inoculum éclaboussée dépendait de la surface foliaire présente au dessus des feuilles malades (effet parapluie). La quantité d’inoculum interceptée par un étage foliaire était liée à la différence de hauteur entre la source d’inoculum et l’étage foliaire (effet hauteur). Les différences de hauteur de plantes entre variétés d’une association ont modulé l’interception de spores par des feuilles résistantes (effet barrière). Nos résultats suggèrent qu’une prise en compte de l’architecture des variétés dans la conception des associations variétales permettrait de mieux maîtriser les maladies par éclaboussement. / Growing mixtures of susceptible and resistant cultivars in the same field makes it possible to reduce the propagation of airborne fungal plant diseases. Plant architecture has an impact on spore dispersal or microclimate, but is rarely taken into account in mixture design. The objective of this work was to understand the role of canopy architecture in mixtures of cultivar of different levels of resistance to a disease dispersed by rain-splash, septoria tritici blotch, caused by Zymoseptoria tritici. A controlled conditions experiment made it possible to quantify relationships between spore interception and canopy architecture. Differences of canopy density between pure stands and mixtures led to a reduction in disease on susceptible plants grown in mixture, compared to the susceptible pure stand. During a field experiment, mixtures of cultivars with contrasted stem height were less diseased than those with similar stem height. These results were related to the effect of canopy architecture on spore dispersal and leaf wetness duration. A spatially explicit modeling approach made it possible to identify splash dispersal mechanisms related to the architecture of mixed canopies. In mixtures of cultivar with diverse plant height, the amount of splashed inoculum depended on leaf area located above diseased leaves (umbrella effect). The amount of inoculum intercepted by a leaf layer was related to its difference of height between the inoculum sources (height effect). Differences of plant height between cultivars composinga mixture modulated the interception of spores by resistant leaves, providing an increased protection of susceptible leaves (barrier effect). Our results suggest that considering cultivar architecture in the design of cultivar mixtures could make it possible to improve the management of splash-dispersed diseases.