Grâce aux technologies de l’information et aux systèmes de positionnement par satellites (GNSS), l’agriculture de précision raffine l’échelle d’observation et d’intervention, du champ à la plante individuelle. La télédétection, notamment à travers les images satellitaires, a également permis de surveiller l’évolution de la culture, avec une fréquence temporelle et une résolution spatiale accrues. La vigueur de la culture est un paramètre crucial de la fertilisation, permettant d’optimiser l’apport en intrants et de générer des retombées économiques et environnementales. Plusieurs manières d’estimer la vigueur sont possibles. Pour une culture en rangs comme le maïs (Zea Mays L.), nous avons privilégié la biomasse qui servira de proxy à la vigueur. Notre étude s’appuie sur l’hypothèse que l’avènement des drones agricoles ouvrira la voie à une meilleure estimation de la vigueur. Nous supposons que la flexibilité de la plateforme combinée avec la très haute résolution spatiale (THRS) des images droniques permettra un suivi plus précis de l’évolution de la vigueur, tant dans l’espace que dans le temps – conditions critiques pour le déploiement de l’agriculture de précision. Les recherches des 15 dernières années s’appuient sur le drone pour collecter des images THRS, dont le traitement fait appel principalement à la méthode des indices de végétation, tel le NDVI. Plusieurs questions se posent : – Le recours au NDVI est-il la manière la plus efficiente d’exploiter la THRS des images droniques ? Si non, comment exploiter autrement et mieux cette imagerie ? – Attendu les contraintes de temps, la quantité de données et les impératifs logistiques, la méthode de traitement adoptée sera-t-elle suffisamment robuste ? Les concepts utilisés seront-ils simples et compréhensibles pour obtenir l’adhésion des utilisateurs finaux, c’est-à-dire les agriculteurs ? – Les capteurs à bord des drones pouvant être orientés assez librement, quels sont les effets des angles de visée sur les résultats ? D’abord, nous avons évalué la pertinence de l’approche classique, consistant à utiliser l’indice NDVI pour déterminer les paramètres de la culture. Pour cela, la plateforme dronique est comparée avec le capteur de proximité GreenSeeker. Il en découle que le drone se montre moins performant que le GreenSeeker pour l’estimation de la biomasse du maïs. Nous avons ainsi délaissé l’approche classique et opté pour un indicateur de surface apparente, extrait à l’aide des techniques de vision par ordinateur appliquées à des images RGB. Cette méthode tire profit de la THRS offerte par l’imagerie dronique et produit un proxy robuste de la biomasse, au niveau surfacique (par mètre carré) et linéaire (par rang). Nous avons aussi constaté que les résultats n’étaient pas affectés par les angles d’acquisition des images (au nadir et obliques). Partant, cette recherche ouvre la perspective à des applications de la dronautique en agriculture de précision, pour l’estimation de la vigueur et d’autres paramètres fondamentaux entrant dans les algorithmes d’optimisation des intrants. Elle offre également la possibilité d’imaginer des plateformes non-droniques pour l’acquisition des images THRS dans le contexte de la fertilisation. / Thanks to information technologies and GNSS (Global Navigation Satellite System), precision agriculture is refining the scale of observation and intervention, from the field to the individual plant. Remote sensing, in particular through satellite imagery, has also made it possible to monitor the crop dynamics, with increasing time frequency and spatial resolution. Crop vigor is a crucial parameter allowing the optimization of inputs, and consequently economic and environmental benefits. Several ways to estimate crop vigor are possible. For a row crop such as corn (Zea Mays L.), aboveground biomass has been favored and will serve as a proxy for vigor. Our study is based on the hypothesis that the recent advent of agricultural UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) will pave the way for a better estimation of crop vigor. We assume that the flexibility of the UAV combined with the very high spatial resolution of their images will allow a more accurate monitoring of crop vigor, both in space and time – conditions which are critical for the deployment of precision agriculture. Research over the past 15 years has relied on the UAV to collect images of very high spatial resolution. However, the processing of those images is mainly based on vegetation indices, especially the NDVI. Several questions arise from the above observations: – Is the use of NDVI the most efficient way to exploit the spatial resolution of UAV images? If not, is there a better way to exploit this imagery? – How to respond to time and logistical constraints in the image processing so that it is ultimately adopted by farmers? – Since UAV-borne sensors can be oriented quite freely, what are the effects of the acquisition angles on the results? First, we assessed the relevance of the traditional approach which uses the NDVI index to determine crop parameters. To do that, we compared the UAV platform with the GreenSeeker proximal sensor. The results showed that the UAV is less efficient than the GreenSeeker in estimating corn biomass. We thus moved away from the traditional approach and opted for a method extracting the apparent leaf area, through computer vision techniques applied to RGB images. This method took advantage of the very high spatial resolution offered by UAV images and produced a robust proxy for corn biomass, at the surface (per square meter) and row levels. We also found that the results were not affected by the acquisition angles of the images (nadir and oblique). Therefore, this research opens the perspective to UAV applications in precision agriculture, for the estimation of vigor and other fundamental parameters used in input optimization algorithms. It also offers the possibility to imagine non-UAV based platforms for the acquisition of very high resolution images in the context of fertilization.

Dans un contexte de réduction des impacts des pratiques agricoles sur la santé humaine et sur les écosystèmes, il est nécessaire de bien prendre en compte la volatilisation d’ammoniac (NH3) dans les inventaires d’émissions, la compréhension du devenir de l’azote après fertilisation et la modélisation de la qualité de l’air. Etant donné le poids de la fertilisation azotée (55%) dans le total des émissions nationales de NH3, cette dernière constitue un levier important pour réduire les émissions de NH3. Les inventaires nationaux actuels, basés sur l’utilisation de facteurs d’émission par défaut, souffrent d’un manque de description spatiale et temporelle, rendant difficile l’élaboration des politiques de réduction efficaces des émissions. Par ailleurs, même s’il existe à l’heure actuelle des modèles qui simulent de manière globale le devenir de l’azote sur le cycle de la culture, la volatilisation de NH3 n’est pas toujours prise en compte, et si elle l’est, les modules de volatilisation sont souvent relativement frustres et n’ont été que partiellement validés. Il existe pourtant des modèles dédiés exclusivement à la volatilisation de NH3 au champ, mais leurs exigences en données et paramètres d’entrée et leur temps de calcul limitent leur utilisation à grande échelle (exemple, échelle nationale…) sur de nombreux sites géographiques pendant plusieurs années, ainsi que leur intégration dans des modèles opérationnels de prédiction de la qualité de l’air, ou des outils d’aide à la décision ou d’évaluation environnementale en termes de fertilisation azotée.Cette thèse propose des nouveaux outils. Le premier outil, CADASTRE_NH3, permet de décrire et d’analyser la variabilité spatio-temporelle des émissions de NH3 liées à la fertilisation azotée. Il couple le modèle de processus Volt’Air avec des bases de données géo-référencées sur les facteurs agro-pédoclimatiques à l’échelle nationale. Cette approche d’inventaires des émissions a montré sa capacité à capturer les variabilités spatio-temporelles de l’utilisation d’azote et des émissions de NH3 qui en résultent, et à prendre en compte l’effet des interactions des facteurs pédologiques et/ou climatiques sur les émissions. La confrontation des résultats de l’outil CADASTRE_NH3 avec les inventaires officiels français montrent de fortes convergences en ce qui concerne les quantités d’azote utilisé et les émissions de NH3 en France pour l’année 2005-06, mais aussi des divergences notamment pour le cas des produits résiduaires organiques. Le deuxième type d’outils correspond aux méta-modèles dérivés de Volt'Air pour prédire les taux d’émissions de NH3 après application d’engrais azotés. Ces méta-modèles présentent de nombreux avantages pratiques du fait de leur simplicité et opérationnalité. Ils ont des potentiels d’utilisation prometteurs pour accompagner la prise de décision en terme de conditions d’utilisation des engrais et également pour appuyer les politiques de réduction des émissions à travers par exemple la réalisation des tests de scénarios.Il serait cependant intéressant de confronter les outils développés dans le cadre de cette thèse avec des données expérimentales pour évaluer leur performance respective et valider l’ensemble de nos approches. Il serait également intéressant de développer des méta-modèles dynamiques dérivés du modèle Volt’Air capables de décrire la dynamique des flux de NH3 liés à l’application des engrais azotés pour être intégrés comme modules simples de volatilisation de NH3 dans des modèles agronomiques et atmosphériques. / In a context of reducing the impacts of agricultural practices on human health andecosystems, it is necessary to better account for ammonia (NH3) volatilization in the inventories of NH3 emissions, the understanding of the nitrogen behavior after fertilization and the modeling of air quality.Given the considerable weight of nitrogen fertilizer (55%) in the total national NH3 emissions, nitrogen fertilization is an important lever for reducing NH3 emissions. Current national inventories are based on the use of default emission factors (EF) and suffer from a lack of fine spatial and temporal NH3 emissions descriptions making it difficult to develop effective emission reduction policies. Moreover, even if there are currently models that globally simulate the fate of nitrogen on the crop cycle, their do not always take into account the volatilization of NH3, and if it is, the volatilization modules are often very frustrating and have not been validated. There are models dedicated exclusively to the volatilization of NH3 in the field, but their requirements for data and input parameters and their calculation time limit their large-scale use (e.g, at national scale) in many geographical locations for several years as well as their integration into airquality prediction models or decision support or environmental assessment tools in terms of nitrogen fertilization.This thesis proposes new tools. The first tool, CADASTRE_NH3 makes it possible to describe and analyze the spatio-temporal variability of NH3 emissions from nitrogen fertilization. It combines the Volt'Air process-based model with geo-referenced databases on agro-soil-meteorological factors at the national level. This approach has demonstrated its ability to capture the spatio-temporal variability ofnitrogen use and resulting NH3 emissions, and to take into account the effect of soil and climate factor interactions on emissions. The comparison of CADASTRE_NH3 results with the official French inventories shows strong convergences regarding the quantities of nitrogen used and NH3 emissions in France for the year 2005-06, but also divergences especially for the case of organic waste products. Thesecond type of tool corresponds to meta-models derived from Volt'Air for predicting NH3 emission rates after nitrogen fertilizer applications. These meta-models have many practical advantages because of their simplicity and operability. They have promising potential uses to support decision-making in terms of fertilizer use conditions and also to support emission reduction policies through, for example, scenario testing.However, it would be interesting to compare the tools developed in this thesis with experimental data to evaluate their respective performance and validate all our approaches. It would also be interesting to develop dynamic meta-models of Volt'Air that can describe the dynamics of NH3 fluxes related to nitrogen fertilizer applications and to be integrated as simple modules of NH3 volatilization in agronomic and atmospheric models.

Nous avons étudié l'impact à moyen-terme du scalpage de l'horizon organique, de la fertilisation et de la pulvérisation d'herbicide, réalisés seuls ou combinés, sur la fertilité des sols et la croissance des plants de conifères. L'utilisation de la biomasse microbienne et du taux de minéralisation nette de l'azote comme indicateurs de la qualité des sols a permis d'identifier la pulvérisation d'herbicide comme étant le traitement le plus perturbateur. Ce traitement a entraîné une importante diminution des stocks d'éléments nutritifs et de l'activité enzymatique des horizons supérieurs du sol, ainsi qu'une augmentation de la croissance en hauteur et en diamètre des plants de conifère. L'augmentation de croissance pourrait s'atténuer dans les années à venir, en raison de la diminution des stocks dans les parcelles traitées. D'autre part, ce traitement, en uniformisant les conditions du milieu, a entraîné une diminution de la variabilité intrinsèque des sols et donc certainement une diminution de la biodiversité.

La sensibilité du lac Saint-Charles à l'eutrophisation a été démontrée. Des installations septiques sont soupçonnées de contribuer à son enrichissement en nutriments. La littérature révèle que certaines installations septiques âgées provoquent une contamination de la nappe, notamment en phosphore. Cette étude présente un modèle conceptuel de la contamination issue d’installations septiques basé sur la littérature et un portrait sommaire de l’hydrogéologie du bassin-versant du lac Saint-Charles. Des essais en colonnes ont été menés sur trois échantillons de sédiments récoltés dans la zone d’étude. Les résultats de ces essais suggèrent un épuisement éventuel des sites de rétention de phosphore et la libération de fortes concentrations de phosphore suite à l’introduction d’eau pure. La présence d’une zone oxydante augmente la quantité de phosphore retenue et diminue la réversibilité des mécanismes de rétention du phosphore. Les installations septiques contribuent probablement à l’eutrophisation du lac Saint-Charles, surtout lorsque leur conception ou utilisation ne favorisent pas l’oxydation de l’effluent. / The changes of Lac Saint-Charles toward eutrophication have been demonstrated. Septic systems are suspected to contribute to its enrichment in nutrients. Literature reveals that aged septic systems can lead to groundwater contamination, including release of phosphorus which is responsible for lacustrine eutrophication. This study presents a conceptual model of contamination from septic systems as described in the literature and a general description of the hydrogeology of lac Saint-Charles’ watershed. Column tests were carried out on three sediment samples from the study area. Results suggest an eventual exhaustion of retention sites and the release of important concentrations of phosphorus following the introduction of pure water. Presence of an oxidizing zone will increase the retention and diminish the reversibility of the phosphorus attenuation mechanism. Aged septic systems most probably contribute to lac Saint-Charles eutrophication, more importantly when their use or design do not favour effluent oxidation.

L’objectif de ce travail est d’améliorer la productivité du maïs fourrager (Zea mays L.) dans les sols calcaires tunisiens. En effet dans ces conditions édaphiques la plante se heurte à des problèmes d’ordre nutritionnel limitant l’absorption des 3 éléments essentiels.<p>C’est pourquoi nous voulons mettre au point une nouvelle technologie capable de contourner ces contraintes. En effet la fertilisation par voie foliaire associé à un désherbage de pré émergence serait l’approche la plus logique, capable d’apporter les éléments en fonction des besoins de la plante et de constituer par conséquent une alternative à des apports traditionnels au sol qui présentent un faible coefficient d’efficacité.<p>Pour cela nous voulons :<p>- étudier l’effet de la dose, de la dilution de l’engrais et de son association à un herbicide de post émergence sur la biomasse et l’absorption des éléments nutritifs de la plante et comparer ces effets à ceux d’une application traditionnelle au sol.<p>- Déterminer l’équilibre NPK permettant d’obtenir une croissance optimale de la plante et ceci par le biais d’une expérimentation de type factoriel. <p>- Enfin transposer ce mode de fertilisation en conditions réelles au champ, en intégrant également un désherbage de post émergence. <p>Enfin rechercher et doser, les deux molécules présentes dans l’herbicide, dans deux substrats (le sol et la plante) et étudier leur rétention à court terme :caractérisation des mécanismes d’adsorption et de désorption des deux molécules dans les deux types de sol utilisés. <p>Les résultats obtenus en conditions contrôlées ont mis en évidence le fait que la biomasse de la plante ainsi que la quantité d’éléments exportés par celle-ci sont gouvernées par un effet variétal et un effet dose. De plus certaines associations herbicide-engrais favorisent mieux que d’autres la croissance de la plante ainsi que l’absorption des éléments appliqués. <p>Les résultats de l’expérience de type factoriel ont montré qu’à doses égales, l’effet positif d’un apport foliaire est supérieur à celui de l’engrais apporté au sol. Ces effets positifs sont observés sur les différents paramètres étudiés (biomasse, absorption d’éléments, nutritifs, quantités exportés et coefficients apparents d’utilisation des 3 éléments appliqués).<p>L’utilisation du logiciel SPSS montre que la relation de la biomasse (poids sec) et la quantité d’éléments apportée est de type polynomial. L’équation ainsi obtenue nous a permis de calculer la production de matière sèche et de représenter les différentes surfaces de réponse.<p><p>Les résultats obtenus en conditions réelles, au champ ont montré également que l’engrais apporté sur le feuillage est le mode de fertilisation le plus efficient. Ces résultats ont montré également que pour tous les traitements, la quantité d’azote exporté par la plante, suit une courbe unimodale avec un maximum situé au prélèvement III, effectué 34 jours après le semis. Par contre les quantités de P et les quantités de K exportés augmentent de façon continue, depuis le prélèvement I (26 jours après le semis) jusqu’à la récolte finale (97 jours après le semis). C’est (l’épi +tige) qui exporte la plus grande quantité (pratiquement le double). Un effet pompe dû au traitement foliaire a été également observé. Cet effet stimule l’absorption des éléments nutritifs par les racines et permet une meilleure valorisation des réserves du sol. <p>En plus le désherbage de post émergence associé à l’engrais a montré une plus grande efficacité à l’égard de la flore adventice présente, en comparaison à l’application de l’herbicide seul ou associé à l’engrais appliqué au sol. <p>Le dosage des deux molécules herbicides en HPLC a montré que les teneurs des 2 molécules dans la plante et dans le sol sont inférieures à la limite de détermination.<p>(les limites de détection et de détermination ont été estimées respectivement à de valeurs de 0,02 et de 0,05 mg/kg de sol). Les coefficients de corrélation des droites d’étalonnage obtenues, sont supérieurs à 0,99 et le pourcentage de recouvrement se situe entre 84 et 104% (intervalle de confiance est de plus ou moins 18%). <p>Les isothermes d’adsorption obtenues dans le cas du 2,4-D sont respectivement de type L avec Kf = 0,9 et n inférieur (sol A) et de type C, avec Kf = 0,8 et n voisin de 1 (sol B). Ces résultas montrent qu’en présence d’un pH (alcalin), la molécule entant qu’acide faible est dissociée. Cette forme est peu retenue par les colloïdes du sol ce qui favorise son transfert ainsi que sa dégradation. <p>La normalisation, du coefficient de distribution Kd, à la teneur en matière organique et à la teneur en carbone organique montre que pour des horizons de 0-30, 30 – 60 et 60 -120 cm, les valeurs de KOM et KOC dans le sol A, restent pratiquement identiques dans les 3 horizons. Par contre dans le sol B ces coefficients sont plus faibles dans l’horizon supérieur (0-30 cm).<p>Par contre les isothermes d’adsorption de la carfentrazone ont mis en évidence l’absence de celle-ci et par conséquent la conversion de molécule en ses métabolites. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'infertilité affecte 11-15 % des Canadiennes et 8-20 % des couples ont de la difficulté à concevoir spontanément. Par conséquent, le recours à la procréation médicalement assistée (PMA) ne cesse d'augmenter, cependant la controverse demeure quant à ses risques sur la santé maternelle et celle des enfants. La PMA comprend les techniques de procréation assistée (TRA) (fécondation in vitro [FIV], insémination intra-utérine [IIU]) et les stimulateurs ovariens (SO), avec plus de 5 millions d'enfants issu d’une FIV au monde. La PMA a précédemment été associée à un risque accru d’issues adverses de grossesse incluant l’hypertension gestationnelle, les saignements utérins ainsi que les issues adverses affectant la santé de l’enfant, notamment les grossesses multiples, la prématurité, et le faible poids à la naissance sur lesquelles nous allons nous concentrer dans cette thèse de doctorat. Entre 05/08/2010-15/11/2015, le Québec fut la 1ère province Canadienne à financer un programme de remboursement universel pour la PMA, visant à augmenter le taux de natalité au Québec et réduire les grossesses multiples et leurs dépenses de santé associées en implémentant le transfert d'embryon unique. Le programme a été interrompu en 2015 dû aux dépenses de santé plus élevées que prévu. Nous avons identifié plusieurs lacunes de connaissances, que nous avons cherché à combler dans ce programme doctoral. Premièrement, aucun registre n’a été mis en place pour évaluer l'impact du programme sur les mères et les enfants. Deuxièmement, les études se concentrent sur les TRA ou combinent toutes les méthodes non-FIV, ce qui a des implications cliniques limitées. Les SO sont sous-analysées mais ont des implications cliniques importantes car ils constituent un traitement de première ligne pour l'infertilité. Enfin, les grossesses singleton sont moins évaluées alors qu’il est devenu évident qu'elles comportent des risques périnataux cliniquement importants. Cette thèse de doctorat est composée d'une revue de la littérature publiée et de trois études épidémiologiques effectuées dans la Cohorte des Grossesses du Québec (CQG). L'étude 1 quantifie les variations des tendances trimestrielles des issues obstétricales et périnatales 5 ans avant et pendant le programme québécois, et quantifie le risque de multiplicité associé au programme et à la PMA dans l’ensemble et par sous-types (SO seuls, TRA seuls, SO/TRA combinés) pendant ses années actives. Nous avons aussi étudié le rôle des grossesses multiples comme modificateur d'effet dans l'association entre la PMA et la prématurité. Entre 2005-2015, nous avons observé une augmentation de la prévalence de multiplicité par un facteur de 10. Les grossesses multiples ont augmenté significativement pendant le programme (rapport de cotes ajusté [RCa] 6,09, intervalle de confiance à 95 % [IC95%] 5,23-7,09) par rapport aux 5 ans avant. La PMA a significativement augmenté le risque de multiplicité (RCa 4,65, IC95% 3,84-5,62) par rapport à la conception spontanée. Les SO seuls augmentaient le plus le risque de multiplicité (RCa 6,28, IC95 % 4,56-8,64) par rapport à la conception spontanée. L’étude 2 quantifie le risque de prématurité associé à la PMA dans l'ensemble et par sous-type parmi les grossesses singleton survenues pendant le programme et dans une cohorte restreinte de grossesses PMA pour évaluer l'impact d’un biais d'indication (l’infertilité ou la sous-fertilité) potentiel. La PMA dans l’ensemble (RCa 1,46, IC95 % 1,25-1,72) et par sous-types : OS seul (RCa 1,47, IC95% 1,04-2,07), TRA seul (RCa 1,76, IC95% 1,01-3,06) et SO/TRA combinés (RCa 1,43, IC95% 1,19-1,73) étaient associées à un risque accru de prématurité par rapport à la conception spontanée. Enfin, l’étude 3 quantifie le risque de naitre petit/très petit pour l'âge gestationnel associé à la PMA dans l’ensemble et par sous-types. Connaissant l'association PMA/prématurité, nous avons aussi évalué le rôle de la prématurité comme modificateur d'effet dans l'association entre PMA et le fait de naitre petit ou très petit pour l'âge gestationnel. Bien qu'aucune association n'ait été observée entre la PMA et le fait de naitre petit ou très petit pour l'âge gestationnel, la PMA était associée à un risque accru de naitre petit ou très petit pour l'âge gestationnel (RCa 1,69, IC95 % 1,08-2,66) chez les prématurés spécifiquement. Nos résultats démontrent une augmentation significative des grossesses multiples pendant le programme, au-delà des seuils visés. Les SO seuls augmentent particulièrement les grossesses multiples, une technique de PMA ne pouvant être contrôlée par le transfert d’embryon unique. La PMA augmente le risque de prématurité, en particulier chez les singletons. Nos résultats confirment en outre qu’elle augmente également le risque de naitre petit pour l’âge gestationnel, en particulier chez singletons prématurés. / Infertility affects 11-15% of Canadian women, while 8-20% of couples report having difficulties conceiving spontaneously. As such, the use of medically assisted reproduction (MAR) has steadily increased, however controversy remains with regards to its risks on the health of mothers and children. MAR includes assisted reproductive technology (ART) (i.e. in vitro fertilization [IVF], intrauterine insemination [IUI]) and ovarian stimulators (OS), with over 5 million children born through IVF alone worldwide. MARs have previously been associated with an increased risk of adverse pregnancy outcomes including gestational hypertension, uterine bleeding as well as adverse child health outcomes including multiplicity, prematurity, and low birth weight. Perinatal outcomes will be the focus in this doctoral thesis. Between 05/08/2010-15/11/2015, Quebec was the first Canadian province to fund a universal MAR reimbursement program, which aimed to reduce multiplicity and associated health expenditures with the practice of single embryo transfers in the context of IVF and increase Quebec’s birth rate. The program was halted in 2015 following a higher than expected healthcare expenditure. We identified several knowledge gaps, which we have aimed to fill through this doctoral program. First, no database exists to assess the impact of Quebec’s universal MAR program on mothers and children. Second, evidence focuses on ART or combine all non-IVF (e.g. OS) methods together, which has limited clinical implications. OS are under analysed but carry clinical implications as they are a first line therapy for infertility. Lastly, singleton pregnancies are not always evaluated when it has become evident that they carry clinically relevant perinatal risks. This doctoral thesis is composed of a published literature review as well as three epidemiological studies conducted within the Quebec Pregnancy Cohort (QPC). Study 1 aimed to quantify the changes in quarterly trends of obstetrical and perinatal outcomes 5 years before and during the universal program in Quebec through an interrupted time series analysis, as well as quantify the risk of multiplicity in association with the program itself and MAR conceptions specifically during the active program years. In this first study we also aimed to evaluate the role of multiplicity as an effect modifier in the association between MAR conception and prematurity. Between 2005-2015, we observed a 10-fold increase in multiplicity. Multiplicity increased by 6-fold during the program (adjusted odds ratio [aOR] 6.09, 95% confidence interval [CI] 5.23-7.09) compared to 5 years prior. MAR significantly increased the risk of multiplicity by 4.7-fold (aOR 4.65, 95%CI 3.84-5.62) compared to spontaneous conception. OS alone increased the risk of multiplicity the most (aOR 6.28, 95%CI 4.56-8.64) compared to spontaneous conception. In Study 2, we quantified the risk of prematurity associated with MAR conceptions overall and by subtype (eg. OS alone, ART alone, OS/ART combined) among singleton pregnancies occurring during the program as well as in a restricted cohort of MAR-exposed pregnancies to evaluate the impact of indication (infertility/subfertility) bias. MAR conception was associated with an increased prematurity risk (aOR 1.46, 95%CI 1.25-1.72). All MAR types were associated with increased prematurity risk when compared to spontaneous conception: OS alone (aOR 1.47, 95%CI 1.04-2.07), ART alone (aOR 1.76, 95%CI 1.01-3.06), and OS/ART combined (aOR 1.43, 95%CI 1.19-1.73). Lastly, in Study 3, we aimed to quantify the risk of being born small/very small for gestational age (SGA, VSGA) associated with MAR overall and by subtype. In this study, knowing the MAR/prematurity association, we assessed the role of prematurity as an effect modifier in the association between MAR and SGA/VSGA. While no association was observed between MAR and SGA/VSGA, MAR was associated with an increased SGA risk (aOR 1.69, 95%CI 1.08-2.66) among preterms. Our findings show a significant increase of multiplicity during the program years, well above the thresholds targeted by the program administrators. OS alone particularly increases multiplicity the most, an MAR technique that cannot be controlled through single embryo transfer. MARs increase the risk of preterm, particularly among singleton pregnancies. Our results further confirm that they also increase the risk of SGA, specifically among preterm singleton pregnancies.

Depuis que la Communauté européenne a interdit la mise en décharge des déchets non ultimes, la recherche de nouveaux débouchés pour les boues d'épuration devient cruciale. En région méditerranéenne, les feux récurrents et les précipitations parfois violentes favorisent l'érosion et induisent l'appauvrissement des sols. Les sols calcaires dégradés sont souvent colonisés par des formations végétales stables à Quercus coccifera, adaptées à un faible niveau de ressources, ce qui ralentit l'installation naturelle des arbres. Dans de tels milieux, un amendement organique pourrait améliorer la fertilité du sol, modifier la dynamique et les relations de dominance de la végétation, et favoriser les processus de succession et de résilience, ainsi que la reforestation. Deux expérimentations ont été menées en Provence pour étudier les effets d'apports de compost de boues d'épuration urbaines et de déchets verts sur la dynamique d'un écosystème de garrigue. Premièrement, 0, 50, et 100 t.ha-1 de compost brut ont été épandues en surface dans le biotope naturel de garrigue, et les conséquences sur le fonctionnement de l'écosystème ont été étudiées. Les compartiments sol, végétation et microorganismes de la litière ont été suivis pendant deux ans après amendement (2002-2004). Deuxièmement, nous avons incorporé au sol trois doses de compost brut (0, 20, et 40 kg.ha-1) au pied de jeunes plants d'arbres. L'évolution des propriétés édaphiques et du développement des arbres a été suivie respectivement pendant trois ans (2001-2003) et deux ans (2002-2003). L'amendement a durablement (2 ans) et efficacement amélioré la fertilité du sol. Cependant, le sol a été fortement enrichi en P et Zn, ce qui pourrait entraîner des problèmes sérieux de pollution des eaux et de toxicité sur les microorganismes. Ces deux éléments limitent l'utilisation de compost de boues dans les milieux naturels, et des amendements répétés aux doses étudiées sont inenvisageables. Dans la plantation, l'amendement a globalement favorisé le processus de reforestation en améliorant la nutrition et la croissance des plants, et surtout en augmentant leur survie en période de sécheresse. En outre, l'apport de compost en surface a généré l'apparition d'îlots fertiles dans le biotope garrigue, au sein desquels les processus de succession végétale pourraient être localement optimisés, ce qui pourrait favoriser à terme la colonisation par la strate arborée, notamment par Pinus halepensis. Par ailleurs, l'amendement augmente la diversité fonctionnelle en garrigue du fait de son effet bénéfique sur les espèces semencières, ce qui pourrait améliorer la résilience de l'écosystème après incendie. Ces effets bénéfiques du compost se produisent surtout pour les doses intermédiaires. L'utilisation de compost aux doses maximales testées devrait être abandonnée, du fait d'une dépréciation de la colonisation fongique de la litière de Quercus coccifera observée pour 100t.ha-1, et du fait d'une augmentation des risques de pollution par le P et le Zn proportionnellement au taux d'apport. Cependant, la nature calcaire du sol expérimental et la maturité élevée du compost ont limité les phénomènes d'exportation vers les eaux et la contamination des plantes par les éléments potentiellement toxiques. L'apport de compost en surface a plutôt augmenté la sensibilité des plantes à la sécheresse, alors que celle-ci a diminué lorsque le compost a été apporté en mélange au sol. Enfin, l'apport de compost en garrigue a eu des effets multiples (fertilisation, écrasement, dépôt d'une couche fertile) et a permis de mettre en évidence les stratégies spécifiques des plantes dans la gestion des nutriments et de la productivité. Ce travail montre l'importance relative des espèces végétales sur le fonctionnement de l'écosystème, identifie les espèces clef pour le recyclage des éléments, et illustre la complémentarité d'utilisation des ressources qui existe au sein de l'écosystème naturel de garrigue.

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Le terme de méta-analyse désigne l'analyse statique d'un large ensemble de résultats provenant d'études individuelles pour un même sujet donné. Cette approche est de plus en plus étudiée dans différents domaines, notamment en agronomie. Dans cette discipline, une revue bibliographique réalisée dans le cadre de la thèse a cependant montré que les méta-analyses n'étaient pas toujours de bonne qualité. Les méta-analyses effectuées en agronomie étudient ainsi très rarement la robustesse de leurs conclusions aux données utilisées et aux méthodes statistiques. L'objectif de cette thèse est de démontrer et d'illustrer l'importance des analyses de sensibilité dans le cadre de la méta-analyse en s'appuyant sur l'exemple de l'estimation des émissions de N2O provenant des sols agricoles. L'estimation des émissions de protoxyde d'azote (N2O) est réalisée à l'échelle mondaile par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC). Le N2O est un puissant gaz à effet de serre avec un pouvoir de réchauffement 298 fois plus puissant que le CO2 sur une période de 100 ans. Les émissions de N2O ont la particularité de présenter une forte variabilité spatiale et temporelle. Deux bases de données sont utilisées dans ce travail : la base de données de Rochette et Janzen (2005) et celle de Stehfest et Bouwman (2006). Elles recensent de nombreuses mesures d'émissions de N2O réparties dans le monde provenant d'études publiées et ont joué un rôle important lors des estimations d'émissions de N2O réalisées par le GIEC. Les résultats montrent l'intérêt des modèles à effets aléatoires pour estimer les émissions de NO2 issues de sols agricoles. Ils sont bien adaptés à la structure des données (observations répétées sur un même site pour différentes doses d'engrais, avec plusieurs sites considérés). Ils permettent de distinguer la variabilité inter-sites de la variabilité intra-site et d'estimer l'effet de la dose d'engrais azoté sur les émissions de NO2. Dans ce mémoire, l'analyse de la sensibilité des estimations à la forme de la relation "Emission de N2O / Dose d'engrais azoté" a montré qu'une relation exponentielle était plus adaptée. Il apparait ainsi souhaitable de remplacer le facteur d'émission constant du GIEC (1% d'émission quelque soit la dose d'engrais azoté) par un facteur variable qui augmenterait en fonction de la dose. Nous n'avons par contre pas identifié de différence importante entre les méthodes d'inférence fréquentiste et bayésienne. Deux approches ont été proposées pour inclure des variables de milieu et de pratiques culturales dans les estimations de N2O. La méthode Random Forest permet de gérer les données manquantes et présente les meilleures prédictions d'émission de N2O. Les modèles à effets aléatoires permettent eux de prendre en compte ces variables explicatives par le biais d'une ou plusieurs mesures d'émission de N2O. Cette méthode permet de prédire les émissions de N2O pour des doses non testées comme le cas non fertilisé en parcelles agricoles. Les résultats de cette méthode sont cependant sensibles au plan d'expérience utilisé localement pour mesurer les émissions de N2O.

La fertilisation et les amendements sont des pratiques courantes en agronomie dont l’intérêt a été prospecté dans le domaine forestier. Des dispositifs expérimentaux de fertilisation ont été mis en place et étudiés par le passé. Le but de ces dispositifs était de déterminer si l’apport d’éléments nutritifs dans des milieux forestiers initialement pauvres ou acides pouvait augmenter la croissance voire restaurer l’état des cimes des arbres en situation de dépérissement. Par ailleurs, des études physiologiques ont montré l’implication de l’eau dans l’absorption des éléments nutritifs du sol et leur transport par la sève brute mais aussi via des effets combinés dans divers processus tels que la croissance cellulaire ou la régulation stomatique. Récemment, des épisodes de sécheresse extrême, responsables de vagues de dépérissement sur de nombreuses essences forestières, ont suscité l’inquiétude des gestionnaires. De plus, les modèles climatiques prédisent une augmentation de fréquence et d’intensité de l’aléa sécheresse dans un futur proche et la gestion forestière doit être adaptée pour y faire face. Dans ce contexte et grâce aux connaissances déjà acquises sur les interactions entre nutrition minérale et hydrique, nous cherchons à savoir si l’apport d’éléments nutritionnels pourrait atténuer les effets négatifs des déficits hydriques en agissant à la fois sur les capacités à supporter les sécheresses et à retrouver des niveaux de croissance optimale après l’aléa, c’est-à-dire améliorer la résilience des arbres. A l’inverse, la vulnérabilité des arbres aux déficits hydriques se trouverait-elle augmentée ? Pour répondre à cette problématique, nous avons exploité des dispositifs expérimentaux de fertilisation situés dans trois forêts en France sur deux essences forestières, le chêne sessile et le sapin de Douglas. Sur chacun de ces sites, des arbres sélectionnés ont été carottés à cœur afin de tracer les variations annuelles de croissance radiale à partir de mesures des largeurs de cernes. Ces courbes de croissance ont servi de base au calcul des indices de résistance, récupération et résilience de la croissance à des déficits hydriques du sol, calculés quant à eux à l'aide du modèle de bilan hydrique BILJOU©. Sur le site de Bercé, l’efficience d’utilisation de l’eau a de plus été appréhendée à partir du δ13C contenu dans le bois final des cernes. La croissance radiale des chênes de Bercé et de Tronçais a significativement été augmentée par la fertilisation et les variations interannuelles de croissance ont été modélisées par le climat et le déficit hydrique du sol. La croissance du sapin de Douglas quant à elle n’a que très peu été augmentée par l’apport en nutriments en forêt des Potées. Par ailleurs, cette analyse montre que la stimulation de croissance par la fertilisation est transitoire : moins de 10 ans après l’apport d’éléments nutritifs à Bercé et 20 ans à Tronçais, plus aucun effet sur la croissance ne subsiste. Malgré cet effet positif transitoire sur les croissances radiales du chêne, aucune différence entre les traitements sur les capacités des arbres à résister et récupérer après des épisodes de sécheresse. Les résistance et récupération de la croissance sont dépendantes de l’intensité et de la durée du déficit hydrique, donc de la sévérité de l’aléa et non de l’apport de nutriments. Ces résultats corroborent les analyses du δ13C dans les cernes des chênes qui, là encore, ne sont significativement corrélées qu’avec le climat et sont indépendantes du traitement. L’absence de modification de la résilience entre les traitements, quel que soit le site et l’essence étudiés, est discutée. Plus largement, ces travaux interrogent le concept de résilience et son utilisation en dendroécologie / Fertilization and liming are usual practices in agronomy but uncommon in forestry. Experimental liming or fertilization in forest were tested in the 1970’s. The initial aim of these experimentations was to determine if the addition of nutrients on poor or acidic forest soil could increase tree growth or even restore crown condition in case of decline. Physiological studies have established the implication of water availability in soil nutrients uptake and their transport in the sap and also via combined effects in various processes such as cell growth or stomatal control. Recently, extreme drought events responsible of many forest species diebacks have aroused the concern of forest managers. In addition, climate models predict an increase in the frequency and intensity of drought hazards in the future and forest management must be adapted to face them. In this context, and thanks to the current knowledge on the interactions between mineral and water alimentation, we investigate whether nutrient supply could mitigate the negative effects of water deficits by increasing the capacity 1/ to withstand droughts and 2/ to recover optimum growth after the drought induced crisis, i.e. to improve the resilience of trees. Conversely, would the vulnerability of trees to water deficits be increased? To answer this question, we investigated fertilization experiments located in three forests in France and applied on two species, sessile oak and Douglas fir. On each of these sites, selected trees were cored to the pith to determine the annual variations of radial growth from measurements of the tree-rings widths. These growth variations were used as a basis to the calculation of resistance, recovery and resilience indices to drought events, which were quantified using a soil water deficit index computed by the water balance model BILJOU©. On the site of Bercé, the water-use efficiency was estimated from the δ13C of the latewood. Retrospective analyses shown that the radial growth of oak trees in Bercé and Tronçais was significantly increased after the fertilization. Radial growth was then modelled from climate and soil water deficit. Douglas fir radial growth was slightly impacted by the nutrient supply in the Potées site. This analysis highlights the time-limited effect of this nutrient supply on the growth stimulation: no effect subsists more than 10 years after nutrient supply in Bercé and more than 20 years in Tronçais. Despite this transient effect on oak growth, no differences between treatments on the capacity of trees to resist and to recover after drought events was observed. The main factors influencing resistance and recovery of growth were the soil water deficit intensity and duration. These results corroborate δ13C analyzes in oak rings, which, again, were only significantly correlated with climate and were independent of treatment. The lack of modification of the resilience between the treatments, whatever the site and the species studied, is discussed. More broadly, the concept of resilience and its use in dendroecology are questioned