Texte remanié de: Th. doct.--Géogr.--Aix Marseille 1, 1999. / Bibliogr. p. 287-301.

Le but de notre étude était de mettre en place une méthode qui puisse nous permettre d’identifier, en aveugle, des perturbateurs de voies biologiques, et qui soit d’une part généralisable pour toute espèce de poissons et d’autre part applicable quel que soit le cours d’eau considéré. Nous nous sommes intéressés aux gènes différentiellement exprimés dans le foie, en utilisant la technologie du séquençage Illumina de banques ADNc. Nous avons étudié trois espèces de cyprinidae (C. nasus, P. toxostoma, S. cephalus) dans le bassin de la Durance, servant à l’alimentation en eau de plusieurs millions de personnes. Nous avons mis en place une suite logicielle pour inférer un transcriptome pour chacune des trois espèces étudiées, et effectué un travail en bioinformatique pour l’identification des spécimens hybrides. Cette méthode nous permet d’assigner les 596 millions de séquences générées (293 spécimens) à l’une des trois espèces et à 16606 gènes identifiés. Les résultats biologiques montrent des variations de l’expression de gènes touchant des voies biologiques associées à des réponses aux xénobiotiques le long de l’axe amont-aval de la rivière. Ils montrent aussi que les spécimens échantillonnés dans le canal EDF présentent des réponses atténuées aux xénobiotiques par rapport aux individus en rivière. Ce résultat peut s’expliquer par l’effet de dilution des polluants dans une masse d’eau plus importante. Cette étude met en évidence les capacités adaptatives des populations de poissons à court terme, via des modifications de l’expression des gènes à un ensemble de perturbateurs environnementaux. Ce travail permet d’envisager la mise en place d’un outil de gestion incontournable. / The aim of our study was to establish a method that allows the identification (in blind) of biologicalpathway disrupters, for all species of fish and applicable regardless of the watercourse considered. Wefocused on differentially expressed genes (and the biological pathways in which they act) in the liver,using the Illumina sequencing technology of cDNA libraries. We studied three species of cyprinidae (C.nasus, P. toxostoma, S. cephalus) in the Durance basin that constitutes water resource for several millionpeople. We have implemented a pipeline to infer the transcriptome for each of the three species studied,and developed a bioinformatics framework for the identification of hybrid specimens. This methodallows us to assign the 596 million sequences generated (representing 293 specimens) to one of the threespecies and to 16,606 identified genes. The biological results display variations in the expression of genesaffecting biological pathways associated with xenobiotic responses (estrogens, Hap, heavy metals) alongthe upstream-downstream axis of the river. They also yield that the specimens sampled in the EDFchannel displayed an attenuated responses to xenobiotics, in comparison to individuals that inhabitethe river, possibly a benefit of the dilution effect of pollutants in a larger body of water. This studyhighlights short-term adaptive capacities (acclimation) of fish populations to a set of environmentaldisrupters via changes in gene expression levels. It will open a way to an essential tool for managementpolicies.

Th.--Lett.--Grenoble, 1944.

Le bassin versant de la Durance assure 10% de la production hydroélectrique française, et alimente en eau potable de nombreuses villes du pourtour méditerranéen. Sa partie alpine contribue à près de la moitié des débits à sa confluence avec le Rhône. Connaître les impacts du changement climatique sur l’hydrologie de la Durance présente donc un enjeu de taille pour l’avenir de la population provençale. A cette fin, les modèles hydrologiques sont devenus des outils indispensables. Cependant, le manteau neigeux, de par sa forte variabilité spatiale, est particulièrement difficile à modéliser. Une attention particulière a été portée à la compréhension des processus nivaux, dominants dans la partie amont du bassin, et à leur représentation dans le modèle de surface continentale CLSM. L'analyse de mesures d’extension et de hauteur du manteau neigeux nous a amenés à modifier le schéma de neige de CLSM, en introduisant une hystérésis dans la relation entre ces deux variables. Nous avons ensuite évalué le potentiel devenir sous changement climatique de l’hydrosystème. Les résultats des simulations de CLSM, réalisées à l’aide de 330 scénarios climatiques, ont été confrontés à ceux de cinq autres modèles hydrologiques. Tous s'accordent sur une baisse significative des débits annuels, avec des modifications du régime hydrologique différentes selon les zones. L’incertitude reste importante sur la magnitude des changements de débits, principalement due aux scénarios climatiques. La part d’incertitude associée aux modèles hydrologiques varie selon les saisons, mettant en évidence une plus grande difficulté à représenter les processus nivaux et ceux liés à l’évapotranspiration. / The Durance watershed, located in the French Alps, generates 10% of French hydropower and provides drinking water to about 3 million people. The upstream part of this catchment, where snowfall accounts for more than 50% of the precipitation, is responsible for almost half of the total runoff whereas it accounts for only 25% of the area. To assess the impacts of climate change on the water resources, hydrological models are now commonly used. The snow cover is, however, difficult to simulate because it is highly variable in both space and time. Therefore, special attention has been given to understanding the snow processes in this alpine environment, and to their representation in a land surface model, the CLSM. The analysis of snow-cover extent and height observations has lead us to modify the snow scheme of the CLSM, by introducing a hysteresis in the snow depletion curve. Then, we quantified the possible evolution of the Durance hydrosystem using 330 climate change scenarios. The results of the CLSM are compared with those of five other hydrological models. All models are in agreement in predicting a significant reduction of discharge with some different modifications of the hydrological regime depending on the different zones of the catchment. Uncertainties remain important concerning the magnitude of discharge changes, mainly due to the climatic scenarios. The uncertainty related to hydrological modelling is indeed low but varies depending on the season. This highlights some of the difficulties in using hydrological models to correctly represent snow processes and evapotranspiration processes especially under water stress.

Le cadre spatial et temporel de l’étude est restreint : il s’agit de l’itinéraire suivi entrele Rhône et la plaine du Pô par l’armée carthaginoise sous les ordres d’Hannibal Barca aucours du second semestre de l’année 218 avant J.-C. L’événement auquel cet itinéraire serapporte fait très largement déborder le sujet du cadre énoncé ; le parcours de la traverséealpine, qui n’est pas précisément défini par les textes antiques, est perçu comme une desénigmes les plus attrayantes de l’Histoire ancienne. Les historiens modernes qui ont essayéde la résoudre en établissant des concordances entre la réalité géographique et les indicationsdu livre III des Histoires de Polybe (205 ? - 123) et du livre XXI de l’Histoire romaine deTite-Live (64 ? av. J.-C. - 17 après J.-C.) ont émis diverses hypothèses contradictoires parceque systématiquement basées sur une opposition entre les données polybiennes et les donnéesliviennes. Les objectifs de la thèse sont de définir le problème que pose cette énigme à partirdes différentes façons de la traiter depuis son apparition jusqu’à aujourd’hui, et d’en tenterune approche nouvelle, selon une démarche issue de la démarche scientifique classique, enémettant deux hypothèses qui laissent délibérément de côté les itinéraires basés sur uneremontée de la rive gauche du Rhône. L’étude détaillée des deux textes de référence révèleleur complémentarité et permet de percevoir l’origine de l’énigme. La reconnaissance d’unparcours le long de la Durance et à travers le Queyras débouche sur la découverte, au pied dela Crosennetta, dans la vallée du haut Pellice, d’un site unique qui confirme ces hypothèses. / When one examines the whole story, definite limits in time and space are set: in thecourse of the second half of the year 218 B.C., Hannibal Barca led the Carthaginian armyfrom the Rhone to the plain of the river Po. The event related to this itinerary shows that theabove indications are not that certain: the precise route followed to cross the Alps, which theantique texts do not describe in detail, is considered to be one of the most fascinatingenigmas of ancient History. Modern historians have tried to solve it by comparing thegeography of the area and the indications in “Histories”, Book III, of Polybe (205?-123) andin “Roman History”, Book XXI, of Livius (64? B.C.-17 A.D.). They have suggested severalcontradictory theories because these are systematically based on the differences betweenPolybien and Livien data. The aim of the thesis is to clearly state the problems arising fromthis enigma, because of the way it has been examined, from the very beginning right up tillnow, and to try a new approach: a suggestion (using classical scientific methods) whichtemporally abandons the idea of an itinerary on the left bank of the Rhone. The origin of thepuzzle is obvious after careful reading of the two texts referred to and which shows theircomplementary nature. A survey of the route that runs along the side of the river Duranceand crosses the Queyras region led to the discovery, at the foot of the Crosennetta Mountain,at the top of the Pellice valley, of a unique site which confirms these assumptions.

Le secteur de la moyenne Durance, vaste espace de transition entre monde méditerranéen et zone alpine, est un territoire relativement mal caractérisé du point de vue des échanges pour la période romaine, malgré un réseau important d'axes de communication terrestres (passage de la via domitia) et un réseau fluvial dense (La Durance). Le point de départ de ce travail a été l'étude détaillée de l'agglomération secondaire du Bourguet à l'Escale (04), dont l'implantation au plus prés des rives de la Durance s'explique très probablement par sa fonction portuaire. Le mobilier céramique découvert sur ce site, qui couvre la fin du Ier s. av. J.-C. jusqu'au début du Ve s. ap. J.-C., constitue un premier panel du matériel céramique en usage pour cette période. Ce corpus a été dans un second temps largement augmenté par l'étude de plusieurs autres collections issues de différents sites de consommation et de production implantés sur le territoire qui nous intéresse. Ce travail permet aujourd'hui de cerner la composition et l'évolution du vaisselier en usage en haute Provence pour cette période et de mettre en évidence les relations et les échanges entretenus entre ce territoire et les régions qui l'entourent. / The region of the moyenne Durance, a great zone of transition between the Mediterranean land and the alpine zone, is a region which is relatively badly characterised for the roman period in relation to trade, despite a network of important communication links (pass of via domitia) and a dense river network (the Durance). The starting point of this work was the detailed study of the secondary agglomeration of the Bourget at L'Escale (04) thus the installation of the banks as close as possible to the Durance, explained most probably by it's function as a harbour. The ceramic furniture found on this site, which covers the end of the 1st century up to the beginning of the 5th century, forms a basic idea of the materials used during this period. This collection was also increased largely by the study of many other collections from different sites and established productions in the region which also interest us. This work allows the understanding of the make-up and evolution of the usage of the dresser in haute Provence for this period, and to show evidence for the relationships and correspondences maintained by this region and the surrounding regions.

La complexité des structures géologiques en Moyenne Durance rend difficile la caractérisation et l’évaluation du risque sismique dans cette région. La compréhension 3D des structures nécessite l’utilisation de techniques modernes de modélisation numérique pour réaliser des modèles 3D du substratum géologique qui soient cohérents à différentes échelles, pour effectuer des simulations des mouvements sismiques. Pour réaliser des modèles 3D géologiques, nous avons harmonisé des bases de données géologiques et géophysiques hétérogènes (forages pétroliers, sondages géotechniques, profils sismiques, profils géophysiques H/V, cartographie géologique haute et basse résolution, datations biostratigraphiques, ...) dans le géomodeleur 3D gOcad. La réalisation des modèles 3D permet de caractériser la géométrie 3D des principales structures tectoniques en Moyenne Durance, notamment la Zone de failles de la Moyenne Durance (ZFMD) ainsi que la géométrie haute résolution du substratum géologique de la vallée de Cadarache, notamment de son remplissage sédimentaire tertiaire. Notre étude permet de préciser la géométrie 3D de la ZFMD et son rôle sur les structures géologiques adjacentes. La ZFMD constitue une zone de transfert qui limite l’extension latérale et modifie la géométrie des plis et chevauchements. Les structures tectoniques en Moyenne Durance sont caractérisées par une déformation de type thin-skin. La tectonique salifère joue un rôle important dans cette déformation (niveau de décollement, formation et géométrie 3D des plis). A l’échelle de la vallée de Cadarache, l’étude géologique des affleurements couplée à l’étude géostatistique des sondages permet de réaliser une simulation en 3D de la répartition spatiale des faciès et de proposer un modèle sédimentaire 3D du remplissage tertiaire de la vallée. Il est caractérisé par une sédimentation en deux étapes : une première phase de remplissage par des apports détritiques importants en provenance du Sud-Est, liés au démantèlement du massif des Maures-Estérel, une deuxième phase de remplissage par des dépôts d’environnement fluviatile méandriforme à forte sinuosité et à dominante de sables. Enfin, l’imbrication multi-échelle des modèles 3D a permis d’expliquer la formation de la vallée de Cadarache dans le contexte géodynamique de la région de la Moyenne Durance au Tertiaire, et notamment sous l’influence de la compression pyrénéenne et de la ZFMD sur la région de la Moyenne Durance et sur la vallée de Cadarache. / The complexity of geological structures in Middle Durance region makes difficult the characterization and evaluation of seismic risk in this region. Understanding these structures in 3D requires to use modern techniques of 3D digital modelling in order to achieve the 3D geological models of the bedrock with coherence on different scales, to perform ground motion simulations. Building 3D geological models need to normalize heterogeneous geophysical and geological databases (oil boreholes, geotechnical boreholes, seismic profiles, H/V geophysical profiles, high and low resolution geological mapping, biostratigraphic dating,...) in the 3D software gOcad. The realization of 3D geological models allows to characterize the 3D geometry of main the tectonic structures in Middle Durance region, including the Middle Durance Fault Zone (ZFMD) and the high resolution geometry of geological bedrock of the Cadarache Valley, and in particular its tertiary sedimentary fill. Our study allows to specify the ZFMD 3D geometry and its role on the adjacent geological structures. The ZFMD is a transfer zone that limits lateral extension and changes the geometry of folds and thrusts. The Middle Durance tectonic structures are characterized by a thin-skin deformation. Salt tectonics plays an important role in this deformation (detachment level, training and 3D geometry of folds). At the scale of the Valley of Cadarache, outcrop geological study coupled with boreholes geostatistical study allows to perform a 3D simulation of the spatial distribution of facies and to propose a 3D sedimentary model for the Tertiary filling of the Cadarache Valley. It is characterized by sedimentation in two steps: a first step of filling by important detrital inputs from the Southeast, related to the erosion of the Maures-Esterel massif, a second step of filling by deposits of fluvial meandering sand-dominant environment with high-sinuosity. Finally, building multi-scale 3D models allows explaining the formation of the Valley of Cadarache in the geodynamic context of the Middle Durance region at Tertiary times, and particularly under the influence of the Pyrenean compression and ZFMD on the Middle Durance region and the Valley of Cadarache.

Afin d'étudier le cycle de l'eau à l'échelle régionale, le couplage d'ISBA (le schéma de surface de Météo-France) avec MODCOU (le modèle hydrologique de l'Ecole des Mines de Paris) a été mis au point sur le Rhône pour l'année 1987/88 par Habets (1998). En raison de la forte composante nivale alpine du bassin, CROCUS (le modèle de neige de Météo-France) a été rajouté dans le système complet. La simulation du bassin versant du Rhône a ensuite été étendue à 14 années (de 1981 à 1994). Les forçages atmosphériques ont été analysés à l'aide du système SAFRAN, spécialement conçu pour les zones de relief. Bien qu'aucun étalonnage sur les débits n'ait été réalisé, les résultats du système sont validés de manière satisfaisante par comparaison avec les débits quotidiens observés en 145 stations de jaugeage sur les grands cours d'eau du bassin versant du Rhône. L'enneigement simulé reproduit bien les hauteurs de neige observées quotidiennement pour 24 postes d'altitude. Le bilan hydrique du bassin apparaît très contrasté et met en lumière trois grands ensembles : les bassins nivo-pluviaux et humides du nord (Saône, Doubs, Ain), les bassins pluviaux et secs du sud (basse Durance, Ardèche) et les bassins alpins fortement enneigés (Isère, Drac, Haute-Durance). L'outil ainsi validé a ensuite été utilisé pour évaluer l'impact d'un changement climatique sur les grandes composantes hydriques du bassin versant. Une attention particulière a également été apportée à l'impact d'une augmentation de la résolution des calculs sur la qualité de la simulation du bassin nival de la Haute-Durance.

Géographiquement cette é ptude s'étend sur le Bassin de Digne-Valensole, Basse-Durance et la Crau. L'étude stratigraphique du Néogène et du Pléistocène inférieur duranciens, dépendance orientale du Néogène rhodanien, s'appuie sur une quarantaine de coupes classiques ou inédi tes, qui font ressortir un cycle miocène et un cycle plio-vi llafranchien . Chacun d'eux s'achève par la mise en place de puissants épandages graveleux continentaux, jusqu'à maintenant confondus en une seule entité appelée 'Poudingues de Valensole ". Sont examinés successivement : - le substratum du bassin, - le Miocène marin, - le Miocène continental ( "Sables de Vinon" ), - le Tortonien supérieur lacustre, - le Complexe de Digne-Valensole : malgré le caractère lenticulaire des dépôts, leur emboîtement et l'absence générale de faune, cinq formations stratigraphiques sont mises evidence. , allant du Tortonien supérieur au Villafranchien supérieur inclus, - les formations du Pléistocène moyen et supérieur. L'analyse pétrographique des galets du Complexe de Digne-Valensole a permis de dêfinir huit groupes de roches et révélé la variété du bassin versant paléo-durancien, du Tortonien supérieur au Villafranchien : toutes les assises allant du Paléozoïque au Miocène supérieur lacustre des Alpes méridionales et de la Provence (Maures et couverture) sont représentées. Une étude statistique des différents types de galets a été réalisée sur 119 stations. Pour chacune d'elles, 1. 000 individus sont inventoriés et un diagramme est établi. On en déduit l'origine des matériaux et l'évolution morphologique de l'arrière-pays au cours des phases successives de son édification et de son démantèlement. Pour les Alpes, seule la couverture sédimentaire subalpine participe au remplissage, les massifs cristallins externes ne commençant à alimenter la Durance qu'au Pléistocène moyen( Mindel ). La disposition collective des galets , étudiée en 392 stations, permet de préciser le sens d'écoulement des paléo-cours d'eau et de reconstituer le réseau hydrographique initial, différent de l'actuel (Pl. XX à XXV). Les matériaux proviennent exclusivement du Nord, de l'Est et du Sud. L'étude des matériaux argileux montre - de la montmorillonite (héritage alpin) dans le Miocène marin, dans la formation conglomératique du Complexe de Digne-Valensole et dans la formation de Puimoisson; - de la chlorite et de l' illite , héritées des Maures, dans le Miocène continental et la formation rouge de Moustiers. L'étude du Complexe de Digne-Valensole permet de reconstituer les orogenèses successives des Chaînes Subalpine~ Méridionales au Néogène et au Pléistocène ancien et leurs incidences sur le domaine provençal.

La Durance est une large rivière méditerranéenne à charge grossière et à lit divagant. Le fonctionnement hydro-sédimentaire de son bassin versant a été profondément modifié par la mise en place d'aménagements hydro-électriques et par les extractions de graviers, qui ont entraîné une rétraction de sa bande active et une incision marquée de son lit. Ces évolutions morphologiques correspondent à des enjeux majeurs en termes de gestion du territoire en moyenne et basse Durance, du fait de la nécessité du maintien d'une capacité d'écoulement du lit en crue, et de la mobilité latérale du lit, souvent incompatible avec l'occupation de la vallée. Cette thèse, basée sur la collecte de données de terrain, vise à développer un schéma de fonctionnement du transport sédimentaire dans les rivières à charge grossière de grande largeur, en intégrant les différentes échelles spatiales (et donc temporelles). Elle a également pour objectif de donner des clefs de compréhension pour la gestion des flux sédimentaires en Durance. Les mécanismes de la mobilité des particules sédimentaires et des formes fluviales sont étudiés dans une démarche ascendante de reformulation scientifique de questionnements opérationnels. / The Durance River (South-Eastern France) is a large and steep wandering gravel-bed river, deeply impacted by gravel mining and flow diversion in its whole catchment area. The Durance River is characterized by a sediment deficit that led to a reduction of active channel width and river bed degradation. These lateral and vertical dynamics lead to important issues in terms of landscape management, because of (i) maintaining the bed hydraulic capacity to evacuate flood discharges and (ii) planform evolution of the river that conflicts with landscape use. This field-based thesis aims at developing a functioning scheme of bedload transport in large gravel bed rivers at various spatial (and consequently temporal) scales and gives keys to understanding for sediment fluxes management on the Durance River. Particle and bedform mobility mechanisms are studied with a scientific approach closely linked to management issues.