La présente thèse entend examiner les interactions présentes et futures entre l'industrie sidérurgique européenne et son environnement, avec pour objectifs principaux, l’amélioration de la prise de décision et l'élaboration de politiques industrielles en matière de durabilité et de circularité. La thèse contribue à l’émergence de propositions contribuant à façonner l'avenir de l'acier dans l’Union Européenne. L'industrie sidérurgique européenne est utilisée ici comme un cas d’école, visant à explorer les avantages potentiels pour l’économie circulaire et l’écologie industrielle, d’une intégration d’un outil (Analyse du Cycle de Vie – ACV) dans une méthodologie (Dynamique des Systèmes – SD). Un modèle modulaire pour l’industrie sidérurgique européenne a été construit et, pour 4 des 5 articles développés dans la thèse, 21 simulations ont été effectuées. 12 simulations ont permis d’identifier les contraintes potentielles et les avantages des stratégies de fin de vie; 5 d’évaluer les avantages et les inconvénients des différentes stratégies d’intégration de la chaîne d’approvisionnement (SCI) dans la filière européenne de l’acier; et 4 de traiter des interactions entre les dynamiques biophysiques et économiques sur le marché de l'acier. Le dernier article s’appuie sur une nouvelle méthodologie – les Cercles de Durabilité et le Métabolisme Urbain Durable – pour évaluer les défis et les contributions de l'acier dans le cadre de l’éco-fonctionnalité en milieu urbain. Les résultats ont montré que l’intégration de l’ACV dans les stratégies de développement durable permettait de reproduire assez fidèlement les résultats et les scénarios d’études scientifiques antérieures, tout en suggérant des apports méthodologiques relativement novateurs. Cette recherche opérationnelle est susceptible d'intéresser les managers et des chefs d’entreprises qui s’attachent aux questions d’efficience et de résilience de l’outil industriel, ainsi que les décideurs politiques qui souhaitent cerner les enjeux d’une pénurie de matières premières ou d’une politique de recyclage de l’acier à l’échelle européenne. D'après les résultats de chaque article, il a été observé que (a) le recyclage et la réutilisation pourraient générer des résultats intéressants à moyen et à long terme en matière de circularité, en abandonnant notamment les combustibles fossiles et en développant un tout nouveau marché autour des services de fin de vie; (b) différentes approches en matière de chaine logistique intégrée semblent être prometteuses d'un point de vue environnemental et stratégique; (c) six variables biophysiques clés peuvent avoir une incidence notoire sur les cours au comptant, les cours à terme, les marges d'EBITDA, l'utilisation des capacités de production, la distribution des dividendes et les coûts de fabrication de l'acier; et (d) la dynamique servicielle dans le cadre de l’éco-fonctionnalité peut apporter des avantages significatifs aux villes durables, tout en modifiant considérablement la structure de l’offre sur le marché de l’acier. / The present thesis delved into the current and future interactions within the European Steel Industry and of it with the environment it is a part of, with the main objective of supporting decision- and policy-making efforts oriented towards sustainability and circularity, helping to shape the future of steel in the European Community. The thesis used the European Steel Industry as a case study to explore the potential benefits of integrating Life Cycle Assessment (LCA) into System Dynamics (SD) under the scopes of Circular Economy and Industrial Ecology. A model representative of the European Steel Industry was built modularly in Stella Architect, following ILCD and ISO guidelines and standards for LCA. Throughout 4 of the 5 articles developed for the present thesis, 21 simulation runs were performed on the aforementioned model: 12 on identifying potential constraints and benefits of End-of-Life policies; 5 assessing the advantages and disadvantages of different Supply Chain Integration (SCI) strategies along European steel supply chains; and 4 addressing the interactions between biophysical and economic dynamics in the steel market. An additional article was developed using the methodologies of Circles of Sustainability and Sustainable Urban Metabolism to appraise the challenges and contributions of steel as part of servitization initiatives in urban environments. Overall results indicated that integrating LCA into SD was not only feasible and capable of reproducing results, trends and behaviors from previous scientific studies, but also of contributing to both methodologies in different levels. This approach has potential to interest policy-makers who seek more granularity within the European Steel Industry as well as decision-makers searching for a broader understanding of their operation’s dynamics beyond the gates, notably regarding raw material scarcity, resource self-sufficiency, and resource ownership retention. From the results of each article it was observed that, (a) pushing for recycling and reuse could generate interesting medium- to long-term results for circularity, transitioning away from fossil fuels and developing a whole new market around end-of-life services; (b) different SCI approaches can be environmentally and strategically promising; (c) six key biophysical variables can distinctively affect spot prices, future prices, EBITDA margins, capacity utilization, dividend payouts, and costs of steelmaking; and (d) servitization can provide significant benefits to sustainable cities, while also being able to substantially alter the supply-side dynamics of steelmaking, highlighting how important it is for steelmakers to pay close attention to the service-providing initiatives that may concern their clients and products.

La préparation de surface avant projection thermique est une étape très importante pourl’adhérence des revêtements. Conventionnellement, le dégraissage et le sablage sont les deuxprocédés utilisés pour ce type de préparation, mais l'impact environnemental important de cesprocédés conventionnels, ainsi que les couts désormais associés, et la modification despropriétés des matériaux ductiles ont mené au développement de nouvelles méthodes.Le procédé de texturation par laser est alors apparu comme une alternative intéressante et"propre" à la technique conventionnelle. Ce procédé permet la préparation de la surface parablation de la matière jusqu’à création de microcavités de forme conique à la surface dusubstrat. Cette texturation permet alors d’augmenter la surface de contact entre le matériau etle revêtement et de mieux ancrer mécaniquement le dépôt. Ce procédé permet également letraitement de la surface dans un temps très court, et surtout il n’engendre aucun déchet dansl’environnement.L’approche suivie dans cette étude, a permis de caractériser les effets de chaque paramètreopératoire du laser à travers un protocole d’optimisation par plan d’expériences. La démarcheconsiste, tout d’abord à apprécier le niveau de modifications morphologiques de la surface dusubstrat, ainsi que l’effet thermique induit par l’irradiation laser avant d'évaluer lesperformances des texturations réalisées en termes adhérence et de ténacité d'interface. Cetteapproche a pour objectif de définir les conditions opératoires qui proposent la meilleureadhérence du revêtement et a permis d'atteindre des niveaux supérieurs à ceux proposés parle procédé conventionnel.Enfin, l’analyse de l’impact environnemental du procédé de traitement de surface partexturation laser permet de définir le niveau de respect de l’environnement, de la santé ainsique l’écosystème du procédé en comparaison au procédé conventionnel. / The surface preparation before thermal spraying is a very important step for coating adhesion.Conventionally, degreasing and sandblasting are the two processes used for this surfacepretreatment, but the significant environmental impact of these conventional methods, theircosts and the possible modification of the properties of ductile materials lead to thedevelopment of new methods.The laser texturing process appears as an attractive and "clean" alternative to the conventionaltechnique. The method allows the surface preparation by ablation of material to create microcavities with a conical shape at the surface of the substrate. This texturing process willincrease the surface of contact between the substrate surface and the coating and lead to abetter mechanical anchoring of the coating. This process also allows the pretreatment of thesurface in a very short time without generating any waste.The approach followed in this study aims at characterizing the effects of each operatingparameter of the laser through a optimization protocol by experimental design strategy. Theapproach consists in assessing the level of modifications of surface substrate morphology aswell as the thermal effect induced by laser irradiation before evaluating the performance oftexturing by carrying out tenacity and interface adhesion tests. This approach aims atdetermining the operating conditions that provide the best adhesion of the coating and allowto reach adherence levels higher than those proposed by the conventional methods.Finally, analysis of the environmental impacts of the laser texturing pretraitment process isused to define its effect on the environment, health and ecosystem in comparison with theconventional methods.

L'agriculture représente 10-15 % des émissions anthropiques de gaz à effet de serre (GES), ce qui justifie que ce secteur soit amené à jouer un rôle dans la lutte contre les changements climatiques. Les échanges de GES entre agro-écosystèmes et atmosphère font intervenir trois composés : le protoxyde d'azote (N2O), le méthane (CH4) et le dioxyde de carbone (CO2). La prédiction de ces échanges de GES nécessite de prendre en compte les processus sous-jacents au sein du système sol-plante, qui sont fortement régulés par les conditions agro-pédoclimatiques. L'utilisation de modèles biophysiques est actuellement une approche très prometteuse en ce sens, mais encore en émergence. La problématique centrale de ce travail de thèse est l'estimation du pouvoir de réchauffement global des agro-écosystèmes, basée sur une modélisation biophysique des agro-écosystèmes et de leurs échanges de GES avec l'atmosphère. Le développement du modèle CERES-EGC a permis d'estimer ses paramètres, grâce à une méthode originale de calibration bayésienne, et d'évaluer son erreur de prédiction pour la simulation des flux de N2O et de CO2 à l'échelle de la parcelle. Ce modèle est désormais en mesure de prédire le bilan de GES des systèmes de cultures. L'application du modèle sur des sites expérimentaux aux conditions pédoclimatiques contrastées a permis de quantifier le pouvoir de réchauffement global de systèmes de cultures à l'échelle de rotations et de tester différentes stratégies de mitigation. L'utilisation et le développement du modèle dans une perspective d'extrapolation spatiale permet de produire des inventaires d'émissions de GES par les surfaces agricoles à échelle régionale.

Pour permettre à de multiples acteurs de concevoir, réaliser, partager et améliorer un objet pédagogique (OP) spécifique en utilisant un vivier de connaissances qui stocke et indexe ses évolutions successives, une représentation des différentes étapes suivies par un OP et ses métadonnées au cours de son cycle de vie doit être établie. Différentes initiatives internationales traitant de ce problème sont étudiées et permettent de relever des différences significatives dans la terminologie utilisée et le séquencement des étapes. Nous en déduisons une représentation générique qui peut être appliquée dans n'importe quelle situation. L'étude des standards de la formation en ligne qui traitent de la description des OP permettent de suggérer des éléments de métadonnées et des vocabulaires complémentaires pour une prise en compte de notre représentation générique. Des mécanismes de propagation, d'extraction et de génération de métadonnées sont mis en place pour faciliter l'indexation. Plusieurs services sont proposés pour suivre le cycle de vie :<br />- une représentation des relations qui utilise des techniques de visualisation de l'information pour rechercher des OP et fournir aux utilisateurs une vue générale de la progression de la production ;<br />- un service de gestion des commentaires qui offre aux enseignants et aux apprenants l'opportunité d'exploiter, d'exprimer et de partager des évaluations et des suggestions d'utilisation d'OP dans le système adéquat au moment où elles sont pertinentes ;<br />- un service de gestion des évolutions qui sensibilise les enseignants et les responsables de cours aux divergences qui apparaissent entre les OP importés dans les plates-formes pédagogiques et leurs évolutions et dépendances qui sont stockées dans des viviers hétérogènes.<br />Cette approche, basée sur des objets pédagogiques de forte granularité, a été expérimentée au sein du campus numérique International E-Mi@ge.

Le contexte des dernières décennies se caractérise par la forte croissance des mobilités et le rôle central qu'elles occupent dans l'insertion sociale et professionnelle des individus. La société contemporaine produit de nouveaux impératifs de déplacement qui modifient en profondeur notre rapport à l'espace et au temps. Pour autant, nous ne disposons pas tous de capacités identiques pour faire face à ces exigences changeantes et complexes. Les inégalités observées en matière de mobilité méritent donc une attention particulière dans la mesure où elles participent à la production et à la reproduction des inégalités socio-économiques. Partant de ce constat, cette thèse tente de mieux cerner le lien entre inégalités de revenu et mobilités, en intégrant les différentes facettes des mobilités dites « réversibles », en désagrégeant l'analyse par groupe de cycle de vie et en faisant explicitement apparaître l'influence de l'accès à l'automobile. Nous proposons ainsi d'identifier, de mesurer et d'interpréter les inégalités de mobilités grâce à des indicateurs simples permettant, sinon de recomposer la complexité du phénomène, tout au moins d'en présenter les différentes dimensions. Nous présentons une analyse méthodique de l'impact du revenu sur les pratiques de mobilité de semaine, de week-end et de longue distance à partir des données disponibles grâce aux enquêtes statistiques classiques sur la mobilité (Enquête Ménages Déplacements de Lyon 1995, Enquête Nationale Transport 1994). Les résultats obtenus montrent que les effets du revenu sont très hétérogènes selon le type de mobilité observé. Notre approche apporte ainsi des éléments de compréhension et d'éclaircissement sur les inégalités économiques de mobilités. Des pistes de réflexion sont également formulées pour une meilleure prise en compte des préoccupations en matière d'équité sociale dans la gestion durable des mobilités.

La démarche HQE, puis l'émergence rapide et incontrôlée d'une volonté de "développement durable" dans le domaine de la construction, sont à l'origine de nouvelles exigences d'aménagement urbain. Or la prise en compte du concept de développement durable requiert une analyse holistique d'un projet urbain. Cela nécessite une échelle d'étude plus large que celle du bâtiment. Ce travail concerne la mise en place d'une méthode d'analyse multi indicateurs basée sur huit objectifs à l'échelle du quartier. La quantification des indicateurs associés aux objectifs permet au professionnel de la construction, l'aménageur ou la collectivité, d'évaluer quantitativement et de comparer différentes alternatives d'aménagement d'un quartier, à l'aide de diagrammes radars. Cette quantification est basée sur l'utilisation d'outils de simulation, sur des bases de données et sur des dires d'expert. La « méthode ADEQUA » est une contribution au projet national (du même nom) initié par le Ministère de l'Équipement et l'ADEME : le projet ADEQUA. La méthode proposée est également mise en situation grâce à un cas d'étude à La Rochelle.

La question traitée dans cette thèse a été celle de la fiabilité des résultats d'Analyse de Cycle de Vie (ACV) appliquée aux productions agricoles. La production porcine a été prise comme cas d'étude. Construite autour du fil conducteur de l'incertitude des résultats d'ACV, cette thèse a eu pour objet de rechercher et hiérarchiser les sources d'incertitude de ces résultats, afin de contribuer à leur réduction. Cette réduction de l'incertitude peut être atteinte par une meilleure prise en compte de la variabilité des systèmes à la fois anthropiques et environnementaux. A cette fin, des références ont été produites sur la performance environnementale et son incertitude (à l'aide de scénarios favorable et défavorable) pour trois modes de production de porc contrastés répondant respectivement aux cahiers des charges de la production conventionnelle raisonnée, du label rouge fermier d'Argoat et de l'agriculture biologique. L'influence de la qualité des pratiques de fertilisation a également été analysée en évaluant un quatrième scénario de production conventionnel sur-fertilisé. Pour ces scénarios moyens types, une distinction claire a été obtenue pour chaque indicateur, grâce à l'usage de références sur les émissions spécifiques des postes clé de ces systèmes. Le scénario label rouge est notamment apparu comme une alternative intéressante au scénario conventionnel. Pour chaque scénario des points faibles ont été mis en évidence, ainsi que d'importantes marges d'amélioration. L'incertitude liée aux modèles d'évaluation des impacts a été étudiée en analysant dans un premier temps les concepts sous-jacents et modèles employés en ACV pour les catégories d'impact affectant les écosystèmes (eutrophisation, effet de serre, toxicité, acidification). Dans un second temps, une analyse des sources de variabilité principales pour la catégorie eutrophisation aquatique, impact prépondérant pour les systèmes de production agricoles, a permis de proposer un cadre d'amélioration pour son évaluation. La mise en oeuvre de ces propositions pour l'étape du devenir du nitrate dans les bassins versants a confirmé l'existence d'une importante marge d'amélioration pour évaluer l'eutrophisation aquatique. Elle a également permis de montrer la sensibilité du résultat du changement climatique à l'usage de ces facteurs de devenir du nitrate et l'importance du transfert potentiel de pollution depuis le compartiment eau (nitrate) vers le compartiment air (N20) par le processus de dénitrification dans les zones humides. A l'échelle courante de mise en oeuvre de l'ACV, c'est à dire pour des systèmes de production moyens à une grande échelle (région, pays), la hiérarchisation finale des sources d'incertitude a permis d'identifier comme source principale d'incertitude, celle liée aux modèles d'évaluation des impacts. Pour produire une ACV comparative pertinente d'exploitations réelles, la connaissance et la modélisation des émissions directes sur le site d'exploitation, tenant compte des pratiques de l'agriculteur et du milieu, devraient être profondément améliorées.

L'éco-conception est aujourd'hui une démarche qui interpelle de plus en plus le monde industriel. C'est l'un des meilleurs moyens pour prendre en compte les impacts d'un produit sur l'environnement, i.e. les évaluer et les améliorer. Or intégrer l'éco-conception dans un processus de conception et pouvoir en faire dès l'avant-projet, s'avère extrêmement difficile lorsque les produits sont très complexes car soumis à de nombreuses contraintes (réglementaires, techniques, technologiques,...). C'est à cette problématique qu'ont été confrontés les concepteurs de DCNS, constructeur naval, et à laquelle, par le biais de cette thèse, nous avons essayé de répondre. En créant des briques de données, basées sur le modèle de briques technologiques auxquelles sont ajoutées les informations nécessaires à une évaluation environnementale, il devient possible d'intégrer le paramètre environnemental dans le processus de conception, en tant qu'outil d'aide à la décision. La méthodologie proposée permet alors s'affranchir des habituels points faibles d'une démarche d'évaluation environnementale (l'accès aux bases de données) et d'amélioration environnementale (le manque de connaissances métiers spécifiques aux produits). Ainsi, un outil d'éco-conception " complet ", l'OCEAN, basé sur l'ACV et dédié aux navires a été développé sur ce principe.

La conception de documents de qualité constitue l'un des enjeux majeurs d'une société nouvelle, placée sous le signe de l'information, de la communication et de la connaissance. Les préceptes qualité établis pour les industries de fabrication de produits manufacturés prônent le recours à l'analyse fonctionnelle pour l'établissement d'une liste de besoins à satisfaire sans référence aux solutions choisies pour y répondre. L'application de ces principes au "produit de communication" qu'est le document nécessite de définir en premier lieu les fonctions susceptibles de figurer au cahier des charges, les fonctions de service regroupant les fonctions d'usage traduisant la partie rationnelle du besoin, et les fonctions d'estime correspondant à sa partie subjective. La détermination d'un modèle systémique de l'individu récepteur fournit une réponse à ce problème, conformément à une visée projective propre à l'adoption d'une position épistémologique constructiviste. L'analyse fonctionnelle constitue dès lors la première étape de la conception de document suivant une approche qualité. Utilisée dans le cadre applicatif de la fabrication d'images numériques, elle montre les divergences des approches simulation et synthèse, conduisant à des critères d'évaluation, des niveaux et des flexibilités associés différents. Un modèle spécialement dédié à l'animation des images de synthèse prouve l'originalité de son apport face aux procédés relevant de la simulation. Enfin, le propos est élargi à l'ensemble du cycle de vie du document, que l'analyse fonctionnelle débute. L'établissement d'un programme conforme aux directives de la qualité fournit l'armature d'une stratégie de conduite de projet pour la conception et la réalisation d'un produit d'information. Un modèle conceptuel accompagne, depuis la phase d'avant-projet jusqu'à l'industrialisation, le processus évolutif d'élaboration et de transformation du récit tendant vers le document comme réalisation ultime. La scénistique désigne la méthodologie proposée en réponse aux contraintes propres au document dit "multimédia". Elle regroupe la détermination du potentiel scénaristique décrivant la diégèse, la conception du scénario régissant la structure événementielle, la construction de la scénation qui est la structure de surface proposée à l'interaction avec l'utilisateur, la scénique qui prépare la transposition du document abstrait en une réalité perceptible, et la mise en situation spécifiant les modalités concrètes de l'interaction. Des exemples illustrent l'ensemble des éléments théoriques proposés, depuis l'analyse fonctionnelle d'un cas de communication d'entreprise, jusqu'à la modélisation d'un scénario interactif. La visite guidée virtuelle d'un bâtiment historique disparu reconstruit en images de synthèse est également envisagée.

Les éco-matériaux présentent un certain nombre de caractéristiques intéressantes comparativement à des solutions techniques ou architecturales classiques. Les critères de différenciation utilisés étaient jusqu'alors souvent liés à la préservation de l'environnement et de la santé. L'objectif de cette thèse est d'étudier les caractéristiques techniques, économiques et financières présentées par ces matériaux plus respectueux de l'environnement en regroupant des informations de référence sélectionnées au sein d'un référentiel proposé. La première partie de ce travail situe la thématique des éco-matériaux dans le contexte de la conception de bâtiments à qualité environnementale. Une deuxième partie précise la place des éco-matériaux au sein des systèmes de management de la qualité environnementale du bâti (SMQEB) internationaux et Européens. Le cahier des charges d'une méthode d'aide au choix d'éco-matériaux y est exposé. La troisième partie concerne la conception d'un outil d'aide à la prescription technique, économique et financière d'éco-matériaux. La dernière partie recentre sur un territoire d'étude la méthodologie élaborée et testée : la région Nord Pas de Calais. Un système constructif élaboré, un rampant de toiture, est utilisé comme base pour la comparaison d'un assemblage de solutions éco-construites et conventionnelles. Les critères techniques, économiques, financiers, environnementaux et de santé utilisés sont in fine traduits en ratio coûts / bénéfices