La connaissance du milieu fracturé tridimensionnel est basée sur l'observation directe ou indirecte d'extraits, en une ou deux dimensions. Les difficultés de visualisation en 3 dimensions et l'existence constante de nombreuses lacunes géométriques sont un handicap majeur pour la compréhension des lois de comportement complexes du milieu rocheux fracturé. Des modèles numériques dits "équivalents" répondent isolément à une problématique particulière du réseau de fractures (mécanique, hydraulique, thermique). Pourtant, un grand nombre de propriétés physiques du massif rocheux sont conditionnées par la géométrie et la topologie du système de fractures, qui reste une question d'ordre fondamental. C'est un aspect essentiel que nous traitons dans notre modèle OBSIFRAC (modèle objet pour la simulation de la fracturation). L'observation de sections naturelles justifie que l'on représente, dans un milieu soumis à la seule déformation cassante, les discontinuités par des surfaces planes, interconnectées, sans terminaisons libres, limitant des polyèdres convexes. Dés lors, le réseau de fractures peut être vu comme un assemblage de blocs. Cette hypothèse nous a permis de construire une base de données tridimensionnelles du réseau, décrivant de façon exhaustive les constituants géométriques de l'assemblage en question (fractures, blocs, faces, arêtes et noeuds). A partir d'un "germe" ponctuel, le processus de fragmentation affecte un ou plusieurs bloc(s) formé(ś) éventuellement de plusieurs polyèdres élémentaires. L'orientation et la position des plans de fractures peuvent ^etre définies de façon stochastique, statistique ou déterministe. Nous avons développé 4 moteurs de fragmentation, notés A, B, C, et D, qui diffèrent par le protocole de choix du germe d'une part, et par le choix du ou des blocs à diviser d'autre part. Nous présentons pour chaque scénario, une caractérisation descriptive, puis statistique.

Notre thèse étudie les liens entre les « redevances forestières annuelles » (RFA) et le « développement local » dans deux communes du Cameroun. Ce travail anthropologique s’inscrit dans le débat qui se fait à l’échelle internationale relativement au rôle et au devenir des populations locales dans la gestion des ressources naturelles. Dans le passé, la gestion des redevances forestières annuelles (RFA) a été, dans les pays d’Afrique centrale et au Cameroun en particulier, sous la seule responsabilité de l’État central. Une telle politique n’offrait pas la garantie nécessaire à l’utilisation durable de ces ressources qui sont indispensables à la vie des populations villageoises riveraines et à l’équilibre de l’environnement. Profitant de la crise des années 1980 et 1990 en Afrique, le FMI et la Banque mondiale ont exercé une pression sur les États africains pour qu’ils revoient, en conformité avec la Conférence de Rio (1992), leurs politiques en matière de gestion et de conservation des ressources forestières. Dans le bassin du Congo, le Cameroun a été le tout premier pays à réviser, en 1994, ses lois forestières par le biais d’une décentralisation de la fiscalité forestière : les taxes perçues furent réparties entre l’État, les collectivités territoriales décentralisées et les populations villageoises riveraines. Les fonds transférés aux communes et aux populations riveraines devaient servir au développement local en contribuant notamment à l’amélioration des conditions générales de vie des populations à travers la réalisation d’œuvres sociales, l’adduction d’eau, la construction et l’entretien des routes, des écoles, des cases de santé, etc. Dans les faits, l’impact de la fiscalité forestière décentralisée reste à ce jour encore peu visible sur la dynamique du développement local des communes. Notre projet de recherche doctorale prend place dans le domaine d’une anthropologie du développement centrée sur l’étude des solutions que les populations locales apportent aux problèmes auxquels elles sont confrontées dans leur vie de tous les jours. L’analyse des impacts que les politiques de développement économique exercent sur les populations villageoises d’Afrique est ici à l’avant-plan, pas seulement au sens d’une critique des politiques étatiques en matière d’exploitation forestière, mais aussi au sens d’une meilleure compréhension des conditions de mise en œuvre de ces politiques et de l’impact de celles-ci sur les populations villageoises, tant sur le plan des avantages financiers directs que des transformations écologiques que les activités forestières introduisent dans les pratiques agricoles des villageois. Sur le plan méthodologique, il faut noter que ce fut très difficile d’obtenir les informations nécessaires, notre sujet d’étude se révélant être très sensible quant à sa portée politique. Nous avons néanmoins pu recueillir un solide ensemble de données par le biais d’une démarche de proximité de type qualitatif qui a été conduite dans deux communes forestières qui représentent deux réalités différentes en matière de gestion des RFA. La collecte des données a été faite, de manière intensive, dans sept villages qui répondaient à nos critères : nous avons ainsi pu étudier, de manière approfondie, la situation des groupes sociaux les plus défavorisés qui sont exclus dans le partage des revenus forestiers. Pour construire notre cadre théorique, nous avons combiné des éléments empruntés aux théories environnementales, à l’anthropologie économique et à l’analyse des modes de gestion. Il faut noter, par ailleurs, que l’anthropologue n’est ni un aménagiste, ni un environnementaliste, ni un spécialiste des études managériales. Nous avons conduit notre étude comparative dans les communes concernées en nous fixant pour objectif de comprendre les mécanismes de gestion des RFA mis en place par les leaders locaux et d’évaluer leur impact sur l’amélioration des conditions de vie des populations villageoises et sur leur écosystème. Notre préoccupation était de savoir si les RFA constituent des vecteurs de développement socioéconomique pour des populations vivant dans et de la forêt. / Our thesis is an examination of the relationship between annual forest royalties (AFRs) and local development in two communities in Cameroon. This anthropological study joins the debate that is taking place on an international scale with regard to the role and the future of local populations in the management of natural resources. In the past, the management of annual forest royalties was, especially in Central Africa and in Cameroon, the sole responsibility of the state. Such a policy did not offer the guarantees necessary for the sustainable use of these resources, which are indispensable to the lives of riverside village populations and the stability of the environment. Taking advantage of the crisis of the 1980s and 1990s in Africa, the IMF (International Monetary Fund) and the World Bank applied pressure on African States to revise their policies, in accordance with the Conference of Rio (1992), regarding the management and conservation of forest resources. In 1994, Cameroon was the first country in the Congo river basin to revise its forest laws by means of a decentralization of the forest tax system: taxes received were distributed between the State, decentralized territorial collectives and riverside village populations. Funds transferred to these collectives and riverside populations were to be used for local development, specifically by contributing to the improvement of the general conditions of these populations through the realization of social works, water delivery, the construction and maintenance of roads, schools, health centers, etc. In practice, the impact of the decentralized forest tax system is hardly visible in the dynamics of the local development of communities to this day. Our doctoral research project is in the field of the anthropology of development centered on the study of the solutions local populations bring to the problems they are confronted with in their daily lives. The analysis of the impacts of economic development policies on the village populations of Africa is here foregrounded, not only in the sense of a criticism of state policies regarding forestry development but also in the sense of better understanding the conditions of their implementation and impact on village populations; both from the point of view of direct financial benefits as well as ecological changes forestry activities introduce to the agricultural practices of the villagers. On the methodological level, it is essential to note that it was very difficult to obtain the necessary information, the subject of the study proving to be very sensitive in its political implications. We were nevertheless able to collect a solid set of data by means of a local qualitative approach that was carried out in two forest communities, those of A (68 villages) and B (17 villages), which represent two different realities in terms of the management of annual forest royalties (AFRs). Through an intensive approach, data collection was undertaken in seven villages that responded to our criteria: we were able to study, in depth, the situation of the most disadvantaged social groups excluded in the sharing of the forest royalties. In building out theoretical framework, we combined elements borrowed from environmental theory, economic anthropology and the analysis of management styles. It should be noted, moreover, that the anthropologist is neither a forester, nor an environmentalist, nor a specialist in managerial studies. We focused our comparative study in the municipalities of A and B on the objective of understanding the mechanisms for the management of AFRs set up by the local leaders and to estimate their impact on the improvement of the living conditions of the village populations and their ecosystems. Our concern was to know if AFRs establish vectors for the socioeconomic development for village populations living and from the forest.

Au début du XVe siècle, les forêts domaniales devinrent un enjeu majeur dans les affaires du royaume de France. Gérées par l’administration des Eaux et Forêts, elles furent sur ordre du roi l’objet d’une surveillance particulière. L’étude du Coutumier d’Hector de Chartres, un registre du XVe siècle consignant les droits d’usage de centaines d’usagers des forêts du domaine normand de Charles VI, révèle la place que ces dernières occupaient dans la société en France dans les derniers siècles du Moyen Âge. D’une part, le Coutumier démontre qu’elles étaient non seulement importantes dans l’économie de la province mais qu’elles jouaient aussi un rôle essentiel dans la vie autant à la campagne que dans les villes. D’autre part, avec l’analyse des ordonnances forestières du XIVe siècle et du début du XVe siècle, il illustre comment elles furent d’une importance capitale pour le roi puisque ce dernier y prenait le bois nécessaire à la construction de sa marine et à l’entretien de ses forteresses normandes et qu’il en tirait d’importants revenus dans un contexte d’hostilités avec l’Angleterre. Ainsi, une relation de réciprocité bénéfique pour le roi et les usagers s’installa à travers un complexe système d’usages et de redevances. En cherchant à protéger ces bénéfices, les rois de France tentèrent de gérer adéquatement leurs forêts, établissant ainsi les jalons d’une foresterie durable tournée vers la préservation des ressources sylvicoles et se posant en gardiens du bien commun. / At the beginning of the XVth century, domanial forests became a major issue in the affairs of the kingdom of France. Managed by the Waters and Forests administration, they were put under close surveillance by the king’s decree. The study of Hector de Chartres’ customary, a XVth century register containing the customs of hundreds of users of Charles VI’s norman domain’s forests, reveals the place that they held in France at the end of the Middle Ages. It shows first that they were not only important in the province’s economic life but that they also played a major role in its urban and rural life. It also shows, with the analysis of a XIVth and XVth century corpus of royal ordonnances, how they were important for the king, who took there the ressources he needed to build a navy and maintain his fortresses in Normandy and who benefited from the users’ royalties. Thus, a complex relation which greatly benefited the two parties was created through a complex system of customs and royalties. By trying to protect these benefits, the kings of France tried to manage adequately their forests, establishing the bases of sustainable forestry oriented towards the conservation of forest ressources and acting as gardians of the kingdom’s common good.

La grande quantité de données issues des l'imagerie médicale contribue au succès des méthodes supervisées pour l'annotation sémantique des images. Notre étude porte sur la détection de lésions cérébrales dans les images par résonance magnétique (IRMs) en utilisant un outil générique et efficace: les forêts aléatoires. Trois contributions majeures se distinguent. D'abord, la segmentation des lésions cérébrales, essentielle pour établir diagnostics, pronostics et le traitement. La conception d'une forêt aléatoire intégrant le contexte spatial cible particulièrement la segmentation automatique de lésions de sclérose en plaques et des gliomes dans les IRMs. La méthode intègre l'information multi-séquences des IRMs, les atlas de répartition des tissus. Deuxième contribution : l'estimation de la densité de cellules tumorales à partir des IRMs. Une méthode de couplage de modèles génératifs et discriminatifs est conçue pour apprendre la densité de cellules tumorales latente à partir de modélisations associées à des images synthétiques. Le modèle génératif est un simulateur bio-physiologique de croissance tumorale en libre accès. Le modèle discriminatif est une forêt aléatoire pour la régression multi-variée de la densité de cellules tumorales à partir des IRMs. Enfin, nous présentons les “forêts aléatoires spatialement adaptables” regroupant les avantages des approches multi-échelles avec ceux de forêts aléatoires, avec une application aux scénarios de classification et de segmentation précédemment cités. Une évaluation quantitative des méthodes proposées sur des bases de données annotées et librement accessibles démontre des résultats comparables à l'état de l'art. / The large size of the datasets produced by medical imaging protocols contributes to the success of supervised discriminative methods for semantic labelling of images. Our study makes use of a general and efficient emerging framework, discriminative random forests, for the detection of brain lesions in multi-modal magnetic resonance images (MRIs). The contribution is three-fold. First, we focus on segmentation of brain lesions which is an essential task to diagnosis, prognosis and therapy planning. A context-aware random forest is designed for the automatic multi-class segmentation of MS lesions, low grade and high grade gliomas in MR images. It uses multi-channel MRIs, prior knowledge on tissue classes, symmetrical and long-range spatial context to discriminate lesions from background. Then, we investigate the promising perspective of estimating the brain tumor cell density from MRIs. A generative-discriminative framework is presented to learn the latent and clinically unavailable tumor cell density from model-based estimations associated with synthetic MRIs. The generative model is a validated and publicly available biophysiological tumor growth simulator. The discriminative model builds on multi-variate regression random forests to estimate the voxel-wise distribution of tumor cell density from input MRIs. Finally, we present the “Spatially Adaptive Random Forests” which merge the benefits of multi-scale and random forest methods and apply it to previously cited classification and regression settings. Quantitative evaluation of the proposed methods are carried out on publicly available labeled datasets and demonstrate state of the art performance.

Ce travail de thèse a porté sur la prise en compte de la phase juvénile des peuplements forestiers du Sud-Ouest de la France dans la caractérisation des échanges sol-végétation-atmosphère. L’étude s’est focalisée sur des structures de peuplements contrastées de jeunes peuplements de Pins maritimes et d’Eucalyptus. La première partie de ces recherches a consisté à étudier de façon expérimentale les échanges de masse et d’énergie de jeunes plantations d’Eucalyptus et de Pins maritimes du Sud-Ouest. Trois sites instrumentés pour la détermination en continu des échanges de CO2 et H2O, bilan d’énergie, flux de sève et de croissance et production des arbres ont été suivis durant deux années marquées par des épisodes répétés de sécheresse. Le comportement des essences présentes a été comparé ainsi que les effets de l’environnement et des pratiques culturales sur le fonctionnement de ces écosystèmes. Les bilans annuels d’eau, de carbone et la croissance et la production des trois peuplements ont été établis et comparés. A partir de ces mesures enrichies par des données déjà disponibles et en se basant sur le modèle de production forestière et de transfert sol-végétation-atmosphère GRAECO (INRA-EPHYSE), modèle mécaniste biophysique monodimensionnel, la deuxième partie a consisté à développer une nouvelle évolution de ce modèle pour l’adapter au cas des systèmes de culture de biomasse forestière à croissance rapide. L’approche proposée en couplant ce modèle avec le modèle MAESTRA (Medlyn 2004) a permis de dépasser les hypothèses d’homogénéités verticale et horizontale du couvert pour rendre compte de l’effet de la structure en trois dimensions de peuplements jeunes à couronnes disjointes et sous-étage développé sur les transferts radiatifs, de CO2 et vapeur d’eau. De plus, le modèle a été complété par trois nouveaux modules décrivant respectivement la dynamique du carbone du sol (Roth-C) et la croissance et fonctionnement du sous-étage et du taillis. Il a été évalué sur les données existantes couvrant différents sites et séries temporelles et incluant une série d’interventions de type labour, désouchage, disquage superficiel, semis, dépressages, éclaircies et recépées. Enfin, ce modèle a été implémenté sur un jeu de données décrivant le climat local sous le forçage du scénario climatique A2 régionalisé sur un point de la grille SAFRAN de Météo-France pour trois itinéraires sylvicoles de Pin maritime et Eucalyptus, afin d’évaluer, à titre exploratoire, les potentialités de productivité de ces itinéraires. / In this thesis, the juvenile phase of forest stands of southwestern France was studied in order to characterise soil-vegetation-atmosphere exchanges. The study focused on contrasted structures of young pines and Eucalyptus stands. The first part of this research was to study experimentally the mass and energy exchanges of young plantations of pines and Eucalyptus growing in southwestern France. Continuous measurements of CO2 and H2O fluxes, energy balance, sapflow and tree growth and production were carried out for two years, a period marked by repeated episodes of drought. The behavior of these species was compared, as well as the effects of the environment and cultural practices on these ecosystems. The annual water and carbon balances, growth and production of the three stands were established and compared. These measurements were enriched by data already available and were based on the 1D-mechanistic model of forest production and soil-vegetation-atmosphere transfer GRAECO (INRA-EPHYSE). The second part of the thesis focused on developing a new version of the model to be applied to crop systems for fast-growing forest biomass. By coupling this evolution of the model with the 3D-model MAESTRA (Medlyn 2004), the assumptions of vertical and horizontal homogeneities in the canopy can be exceeded thus accounting for the effect of the three-dimensional structure on the radiative, CO2 and water vapor transfers in young stands, where crowns are separate and the understorey is well-developed. In addition, the model was supplemented by three new modules describing the dynamics of soil carbon (Roth-C) and the growth and functioning of the understory and coppice. It was evaluated on existing data covering different sites and time series and including a series of forest practices, such as plowing, stump removal, superficial disking, seeding, early thinning, thinnings and cutting down close to the ground. Finally, as an exploratory work, this model has been implemented on a data set describing the local climate forced by the A2 climate scenario which was regionalized on a SAFRAN grid point (‘Météo-France’) for three forest itineraries of maritime pine and Eucalyptus, in order to assess the potential productivity of these systems.

L'augmentation importante de la population mondiale, et par conséquent de ses besoins, exerce une pression de plus en plus importante sur les surfaces forestières. L'outil le mieux adapté au suivi des forêts, à l'échelle du globe, est la télédétection. C'est dans ce contexte que se situe ce travail de thèse, qui vise à améliorer l'estimation des paramètres biophysiques des arbres à partir de données de télédétection. L'originalité de ce travail a été d'étudier cette estimation des paramètres biophysiques en menant plusieurs études de sensibilité avec une démarche expérimentale sur des données expérimentales et sur des données simulées. Tout d'abord, l'étude s'est portée sur des séries temporelles de mesures de diffusiométrie radar obtenues sur deux sites : l'un constitué d'un cèdre en zone tempérée et l'autre d'une parcelle de forêt tropicale. Puis, cette étude de sensibilité a été poursuivie en imageant, avec une résolution élevée, plusieurs parcelles aux configurations différentes à l'intérieur d'une forêt de pin. Enfin, des données optiques et radars simulées ont été fusionnés afin d'évaluer l'apport de la fusion de données optique et radar dans l'inversion des paramètres biophysiques. / The significant increase of the world population, and therefore its needs, pushes increasingly high in forest areas. The best tool for monitoring forest across the globe is remote sensing. It is in this context that this thesis, which aims to improve the retrieval of biophysical parameters of trees from remote sensing data, takes place. The originality of this work was to study the estimation of biophysical parameters across multiple sensitivity studies on experimental data and simulated data. First, the study focused on the time series of radar scatterometry measurements obtained on two sites: one characterized by a cedar in the temperate zone and the other by a forest plot of rainforest. Then, the sensitivity analysis was continued by imaging with high resolution, several forest plots with different configurations within a pine forest. Finally, simulated radar and optical data were combined to evaluate the contribution of optical and radar data fusion in the inversion of biophysical parameters.

Au cours des dernières décennies, la détérioration de la santé des forêts a entraîné des épidémies fréquentes des ravageurs et pathogènes. Ces phénomènes menacent la capacité des forêts à fournir des biens et services écosystémiques à la société. Il est donc nécessaire de maintenir la santé des arbres et de réduire les effets des parasites et des agents pathogènes. Cette thèse considère trois problèmes de gestion du point de vue économique : l'invasion actuelle, l'invasion attendue d'un agent pathogène, et les attaques d'un parasite endémique. À partir de ces trois problèmes de gestion, la thèse vise à évaluer les impacts des ravageurs et des pathogènes forestiers et à informer sur la manière dont les ressources peuvent être réparties de façon optimale pour assurer la fourniture de biens et de services par la forêt à long terme.Les invasions biotiques ont un impact sur les prix des produits du bois du fait des chocs d'approvisionnement qui, à leur tour, influencent les choix de gestion forestière. Ceci permet d'introduire des effets de réaction entre les dynamiques écologiques et de marché. Le premier article vise à évaluer ces impacts en combinant un modèle d’équilibre partiel avec des modèles de diffusion spatiale et de mortalité, calibrés pour représenter le dépérissement du Frêne en France (causé par le pathogène Hymenoscyphus fraxineus). Les résultats montrent que les impacts dépendent généralement de la distribution des ressources, de la propagation du pathogène et de la structure du marché. On observe que les choix d’adaptation des gestionnaires forestiers (c'est-à-dire les choix de régénération et de récolte) sont une composante non négligeable de la perte de volume totale.Le deuxième article est axé sur la surveillance et le contrôle d’une invasion attendue. La surveillance et la détection précoce des espèces envahissantes sont importantes pour atténuer les dommages et réduire les coûts de contrôle. Dans le cas où plusieurs propriétaires sont concernés, l’effort de surveillance des propriétaires plus proches du point d'introduction n’est pas optimal, car il ne prend pas en compte les effets négatifs de l'invasion dans les propriétés voisines. Grâce à un jeu différentiel, combiné à un modèle épidémiologique, nous avons calculé la solution non coopérative et coopérative. Nous avons conçu un paiement monétaire pour soutenir la coopération en fonction d'une décomposition intertemporelle du système de négociation de Nash. Les résultats nous montrent que ce paiement garantit que l’accord entre les deux propriétaires est crédible et incitatif. Le modèle est calibré pour l’éventuelle invasion du nématode du pin (Bursaphelenchus xylophilus) dans le Massif Landais.L'objectif principal du troisième article est d'adapter la gestion forestière aux perturbations biotiques et abiotiques. On combine le modèle classique de Faustmann avec un modèle dynamique de population de ravageurs et un modèle de tempête pour calculer l'âge de coupe optimale et le bénéfice actualisé en séquence infinie (BASI) pour différents scénarios de perturbations. Le modèle est appliqué aux dégâts de la chenille processionnaire du pin (Thaumetopoea pityocampa) dans les Landes. Nos résultats ont montré que les tempêtes ont tendance à réduire l'âge optimal de la récolte, alors que le parasite tend à l'augmenter. Les éclaircies augmentent la rentabilité et constituent une stratégie de couverture efficace contre les deux risques. Dans le troisième article, nous avons introduit une règle de décision cut-or-keep pour modéliser le problème du propriétaire forestier après une tempête. Ces implications en termes de gestion sont étudiées plus en détail dans le quatrième article. Notre règle de décision conduit à des gains plus élevés (dans environ 75% des cas) qu’en suivant la règle, généralement utilisée en économie, qui consiste à couper et à replanter les arbres survivants indépendamment du niveau de dégâts. / In recent decades, the deterioration of forest health resulted in frequent pests’ outbreaks and the diffuse pathogens’ presence. These phenomena threaten forests’ ability to supply ecosystem goods and services to the society. It is therefore necessary to maintain tree health and reduce pest’s and pathogen’s impacts. This thesis approaches three management problems from an economic perspective such as the current invasion and the incumbent invasion of a forest pathogen as well as the outbreaks of a native pest. Starting from these three pest and pathogen management problems, the thesis aims at assessing the impacts of forest pests and pathogens and, secondly, informing how resources can be optimally allocated for assuring the long-term provision of good and services.Pest and pathogens invasions have an impact on the prices of wood products via supply shocks, which, in turn, influence forest management choices, thus introducing feedback effects between market and ecological dynamics at a large scale. The first paper aims at evaluating these impacts by combining a recursive partial equilibrium model with spatial-explicit pathogen-spread and pathogen-induced mortality models calibrated to represent the ash dieback in France (caused by the pathogen Hymenoscyphus fraxineus). Results showed that impacts are not homogeneous across regions and generally depend on the resource distribution, pathogen spread and market structure. We observed that the behavioural adaptation of forest managers (i.e., regeneration and harvesting choices) is a non-negligible component of the total standing volume loss.The second paper focusses on monitoring and control of an incumbent invasion. Monitoring and early detection of invasive species is important to mitigate the damages and reduce the control costs. However, when multiple decision-makers are involved, the monitoring effort of frontier landowners (landowners closer to the introduction point) is suboptimal because it does not consider the negative impacts of the invasion spreading to neighbouring properties. Through a two-player differential game combined with an epidemiological compartmental model, we computed the non-cooperative and the cooperative solution. We designed a monetary payment to sustain cooperation based on an intertemporal decomposition of the Nash bargaining scheme. We showed that this payment assured time-consistent outcomes, meaning that the ex-ante agreement between the two landowners was credible and self-enforcing. The model was calibrated for the possible invasion of the pine wilt nematode (Bursaphelenchus xylophilus) in south-western France.In the last two papers, the analysis is downscaled from the landscape level to the stand level and concentrates on a native defoliator pest. The main objective of the third paper is to adapt forest management to biotic and abiotic disturbances. The classic Faustmann model was combined with a pest population model and a windstorm model to compute the optimal rotation age and the land expectation value (LEV) for different disturbances scenarios. The model was calibrated for maritime pine (Pinus pinaster) plantations in south-western France and Pine Processionary Moth (PPM, Thaumetopoea pityocampa) cyclical outbreaks. Our results showed that storms tend to reduce the optimal harvest age, whereas PPM tends to increase it. Overall, the impact of PPM on the rotation length prevails and, here, risks increase rather than decrease the optimal rotation length. Thinnings increased profitability and constitute an effective hedging strategy against both risks. In the third paper, we introduced a cut-or-keep decision rule to model the forest owner problem after a storm event. Its economic and management implications are further investigated in the fourth paper. Unlike previous economic studies which assumed clearing and replanting regardless of the level of damages, the cut-or-keep condition led to higher payoffs in roughly 75% of the cases.

L’évaluation de performance de modèles est une étape fondamentale de leur développement et amélioration. Le travail de recherche présenté dans ce manuscrit est consacré l’évaluation des modèles de propagation des incendies des forêts. Une revue des travaux a montré que si de nombreux éléments étaient disponibles, aucune solution normalisée et automatisable était proposée dans ce champ applicatif. Une solution à ce problème est proposée en déclinant une approche formelle développée dans le cadre de la théorie de la modélisation et simulation. Cette étape a permis de déterminer conceptuellement quels composants devaient être développés et comment les interconnecter.La réalisation de ce cadre a requis premièrement la normalisation de données disponibles pour les incendies de forêts, aucun standard de fichier ou même nomenclature n’étant disponible et/ou utilisé par les modélisateurs ou ingénieurs (observations ou simulation). Un ensemble de nom, notation et format d’encodage des données dans un conteneur NetCDF a pour cela été proposée. Une seconde étape a consisté à déterminer les métriques nécessaires à quantifier les erreurs de simulation (score de simulation). Si quatre méthodes standard ont pu être identifiées dans la littérature, nous avons pu montrer qu’elles se limitaient à la comparaison à un instant donné, ne pouvant donc rendre compte de la performance de la dynamique d’une simulation incendie. Cette problématique a été traitée en proposant deux nouvelles méthodes de calcul de score spécifiques. Ces différentes méthodes d’évaluations ont étés implantées au sein d’une bibliothèque de calcul. Enfin la réalisation d’une évaluation de modèles a été réalisée à l’aide d’une implantation du cadre définit précédemment. Cette évaluation a consisté à confronter quatre formulations de modèles de vitesse de front de flammes effectué sur 80 simulations d’incendies réels de manière complètement automatique. L’automatisation, et le non ajustement de paramètres, a ainsi permis de se rapprocher au plus près du contexte opérationnel où peu d’information locale est disponible, peu de temps après l’alerte de l’éclosion d’un incendie. Les résultats ont démontrés que cette approche est de nature à laisser apparaître une hiérarchie des performances de paramétrisations ou formulation relativement à une autre, sans toutefois être en mesure de donner une mesure absolue et objective de l’erreur modèle. / Performance evaluation of models is a fundamental step towards an efficient development and improvement. The research work presented in this manuscript is devoted to the evaluation of forest fire simulation models. Review of current work showed that if many elements were available, there were not any standardized and automated solutions proposed in this field. A solution for this problem is thus proposed, built upon a formal approach from the theory of modelling and simulation. This formal framework allowed to identify conceptually which components should be developed and how they would be interconnected.Realization of this frame required to start with a normalization of available wildfires data, as no standardized file or even nomenclature were available and/or used by all modellers and engineers (observations or simulation). A set of standard notation and name as well as a standard encoding data format in a scientific container NetCDF is proposed along with associated software.A second step is devoted to the identification of the scoring methods required to quantify the simulation error. If four standard methods have been defined in the literature, we have shown that these methods were limited for the comparison at specific time, not reporting clearly the performance of the simulation dynamics. This issue has been solved by proposing two new specific score calculation. These different evaluations methods are implanted in an open source computation library.Eventually, the realization of models evaluation was performed using an implementation of the proposed experimental frame. This evaluation consisted to confront four formulations of flame front velocity models on 80 real wildfire simulations in a fully automatic way. Because it was automatic, it implied that no parameters adjustments could be performed by an operator after the fire was observed; being more representative of an operational context with little information available immediately after a fire has been reported.The results have shown that this approach, while unable to provide an absolute measure of the model error is capable to reveal a hierarchy of performances between parameterizations or formulations.

La biodiversité des forêts tropicales humides (FTH) est inégalement répartie dans les trois principales régions des tropiques : les Néotropiques, l’Asie du sud-est et l’Afrique tropical. Même si les forêts africaines contiennent une diversité en espèces végétales et un endémisme importants, leur richesse spécifique reste faible par rapport aux autres massifs forestiers tropicaux. Cette disparité serait liée à l’impact négatif d’événements d’extinction durant le Cénozoïque plus intenses dans les forêts africaines. A l’échelle du bassin du Congo, les niveaux de diversité important et l’endémisme des forêts africaines seraient liés à l’hypothèse d’existence de forêts refuges du passé. Cette hypothèse suggère une contraction des forêts en ‘refuges’ durant les événements climatiques du Dernier Maximum Glacier (DMG, entre 24’000 et 12’000 Ans).L’objectif principal de cette thèse est d’étudier l’évolution des forêts africaines en réponse aux changements climatiques sur des pas de temps anciens (millions d’années) et plus récent (milliers d’années). Pour cela nous étudions deux groupes de palmiers Africains : les rotins de la sous-tribu des Ancistrophyllinae et le genre de sous-bois des FTH d’Afrique Centrale Podococcus composé de deux espèces P. barteri et P. acaulis. Le premier groupe nous renseigne sur les événements d’extinctions anciens durant le Cénozoïque, alors que le second permet d’étudier la réponse des FTH face aux changements climatiques du Pléistocène. L’approche utilisée dans cette thèse consiste à 1) reconstruire l’histoire évolutive des rotins, et 2) inférer la dynamique évolutive des deux espèces de Podococcus dans le temps. Cinq objectifs spécifiques structurant deux grandes parties de la thèse ont été retenus. Première partie : (i) reconstruire les relations phylogénétiques chez les Ancistrophyllinae à l’aide de marqueurs chloroplastiques et nucléaires, (ii) estimer les âges de divergences puis tester l’impact des événements d’extinction chez les Ancistrophyllinae. Seconde partie : (iii) construire les modèles de niches écologiques et inférer les zones de stabilité écologique des deux espèces de Podococcus depuis le DMG, (iv) reconstruire les relations phylogéographiques chez Podococcus à partir de plastomes entier obtenus avec du Séquençage Nouvelle Génération ‘NGS’ et (v) évaluer la concordance entre la diversité génétique et la stabilité écologique des populations de Podococcus.Les résultats suggèrent que les espèces d’Ancistrophyllinae se sont probablement diversifiées de manière constante mais avec un taux d’extinction assez élevé ponctué par un ou plusieurs événements d'extinction sévères au cours du Cénozoïque. Les Ancistrophyllinae ont divergé durant l’Eocène et la plupart des espèces sont apparues après 10 Ma durant la fin du Miocène et du début du Pliocène. Chez le genre Podococcus, une corrélation significative entre la diversité génétique unique et la stabilité écologique a été démontré appuyant l’hypothèse des forêts refuges. Les populations écologiquement stables et diversifiées sont principalement localisées dans les zones montagneuses comme les Monts de Cristal et les Monts Doudou au Gabon, mais aussi dans les forêts littorales atlantiques au Gabon et au Cameroun. Par contre la plupart des populations datent d’avant le DMG ce qui traduit une réponse des espèces sur plusieurs cycles glaciers. Les résultats de cette thèse montrent que les changements climatiques anciens et plus récents ont fortement influencé l’évolution et la dynamique des espèces forestières d’Afrique Centrale. De plus, nos résultats ont permis d’identifiés les forêts côtières comme prioritaires pour la conservation de la diversité en Afrique Centrale. / Tropical rain forests (TRF) biodiversity is not equally distributed between the three main tropical regions: Neotropics, South East Asia and tropical Africa. Even though African rain forests display high levels of diversity and endemism, this diversity is low compared to that of the other tropical regions. One of the main hypotheses advanced to explain this lower species diversity is that the African flora has undergone higher extinction rates during the Cenozoic. Across the Congo basin, high levels of species diversity and endemism is thought to be linked to the hypothesis of forest refugia. This hypothesis suggests a contraction of rain forests in 'refugia' during the Last Glacial Maximum (LGM, between 24’000 and 12’000 Years).The aim of this thesis is to study the evolution of African rain forests in response to climate change on ancient (million years) and more recent (thousands of years) time scales. For this we study two groups of African palms: the rattans of the sub-tribe Ancistrophyllinae and the understory genus of Central African TRF Podococcus with two species P. barteri and P. acaulis. The first group provides information about ancient extinctions events during the Cenozoic, while the second is used to study the response of TRF during Pleistocene climate change in Central Africa. The approach used in this thesis is to 1) reconstruct the evolutionary history of African rattans, and 2) to infer the evolutionary dynamics of the two species of Podococcus through time. The five specific objectives structuring two main parts of the thesis are: First part: (i) reconstruct phylogenetic relationships among Ancistrophyllinae using plastid and nuclear markers, (ii) estimate divergence times and test the impact of extinction events on Ancistrophyllinae. Second part: (iii) build ecological niche models and infer the areas of habitat stability of the two species of Podococcus from the LGM, (iv) reconstruct phylogeographic relationships of populations of Podococcus from whole plastomes obtained using Next Generation Sequencing and (v) assess the correlation between genetic diversity and ecological niche stability of all populations of Podococcus.Results suggest that Ancistrophyllinae has possibly undergone a constant diversification with a relatively high extinction rate punctuated by one or more severe extinction events during the Cenozoic. Ancistrophyllinae diverged during the Eocene with most species originating to the Late Miocene after 10 Ma. In the genus Podococcus, a significant correlation between the unique genetic diversity and habitat stability was demonstrated supporting the hypothesis of forests refugia in Central Africa. Ecologically stable and diverse populations are mainly located in mountainous areas such as Monts de Cristal and Monts Doudou in Gabon, but also in the Atlantic coastal forests in Gabon and Cameroon. In contrast, most of the populations predate the LGM reflecting that species respond over several glacial cycles. Results of this thesis highlight that ancient and recent climate changes have strongly influenced the evolution and dynamics of Central African forests. In addition, our results allowed the identification of African Atlantic coastal forests as an important conservation priority.

Cette thèse a pour objectif de déterminer le devenir des populations marginales d’arbres boréo-montagnards dans le contexte des changements climatiques. La réponse dendroclimatique et la structure génétique des espèces sont analysées conjointement sur des gradients incluant les zones de distributions continues et marginales. Les deux modèles biologiques choisis sont le thuya occidental en limite nordique (forêt boréale canadienne) et le pin cembro en limite occidentale (Alpes). Les hypothèses suivantes ont été testées : le réchauffement climatique au cours du XXe siècle a entrainé une augmentation de croissance ; la variabilité de croissance est reliée à la structure génétique aux niveaux intra- et inter-populationnels. Une baisse de croissance du thuya a été observée après 1980 en zone marginale, qui serait liée à une limitation par la sécheresse. Pour les deux espèces, les relations climat-croissance étaient essentiellement modulées par le volume des précipitations, mais également par des variables édaphiques et par la taille des arbres. L’existence d’un lien significatif entre la structure génétique et certaines variables climatiques laisse néanmoins espérer un potentiel d'adaptation génétique, dont l’ampleur dépendra de la diversité génétique disponible pour la sélection naturelle. Par ailleurs, le synchronisme de croissance entre les arbres était à la fois influencé par la diversité génétique intra-populationnelle et par le volume des précipitations. En conclusion, il apparaît très difficile de distinguer les effets du climat et de la génétique sur la croissance des arbres étudiés. / This thesis aims to assess the fate of marginal populations, in the context of climate change, for boreo-mountain tree species. The dendroclimatic response and the genetic structure of the species are jointly analyzed on gradients including both the continuous and the marginal distribution zones. Two biological models have been chosen for this research, white cedar at its northern limit (boreal forest) and stone pine at its western limit (temperate mountain forest). The following hypotheses were tested: global warming during the twentieth century has led to increased growth; growth variability is related to the genetic structure at the intra- and inter-population levels. A decline in cedar growth was observed after 1980 in marginal zone, which could be linked to drought constraints on growth. For both species, climate-growth relationships were essentially modulated by the amount of precipitation, but also by soil and tree-size variables. The existence of a significant link between genetic structure and some climatic variables still leaves some hope for a genetic adaptation potential, which magnitude will depend on the genetic diversity available for natural selection. The growth synchronicity between the trees was both influenced by the intra-population genetic diversity and the amount of precipitation. In conclusion, it is very difficult to disentangle the effects of climate and genetics on the growth of the studied trees.