Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’évolution du climat Holocène a fait jusqu’ici l’objet de très peu d’études au niveau de la Bretagne. Celles-ci, s’inscrivant dans un contexte à la fois paléo-environnemental et archéologique, présentent souvent un caractère local et ponctuel qui permet difficilement de replacer les changements paléoenvironnementaux observés dans un contexte climatique plus global. Pourtant, la Bretagne, par sa particularité géographique et son exposition océanique, constitue un milieu de prédilection pour l’étude du climat puisqu’elle est fortement exposée, à l’actuel comme ce fut aussi le cas par le passé, aux aléas climatiques typiques de l’Atlantique Nord (régimes de tempêtes notamment) induits par les changements de configurations atmosphériques et océaniques. De plus, la région Bretagne présente une grande diversité de milieux littoraux, avec la présence de rias, d’estuaires, de marais salants, etc. Or, les environnements côtiers sous influence fluviale sont des puits sédimentaires soumis à de forts taux de sédimentation qui offrent l’opportunité d’enregistrer les changements environnementaux passés sur des milliers d’années. Les milieux d’arrière-plage (dunes, lagunes, tourbières), abondamment présents dans la région, constituent ainsi des domaines protégés de l’érosion marine et renferment des remplissages sédimentaires ayant potentiellement enregistré l’évolution séculaire et/ou millénaire du littoral breton, avec très certainement l’empreinte de certains évènements hydrodynamiques majeurs, mais aussi des traces de l’occupation humaine, dont certains auteurs ont montré le caractère précoce et croissant depuis le mésolithique. Ici, nous nous proposons de conduire des reconstitutions paléoenvironnementales et paléoclimatiques à partir de plusieurs séquences sédimentaires prélevées autour du littoral breton, afin de mieux comprendre la réalité des forçages naturels et/ou anthropiques sur les écosystèmes analysés. Pour mener à bien notre étude, nous avons développé une approche paléoécologique multidisciplinaire impliquant plusieurs disciplines complémentaires : sédimentologie et pétrographie, palynologie (pollen et dinokystes) et micropaléontologie(foraminifères benthiques et Chironomidae). Au final, l’analyse des séquences sédimentaires fournit une vision très précise et complète des fluctuations climatiques et environnementales qui ont caractérisé le Nord-Ouest de la France durant la seconde partie de l’Holocène, i.e. depuis les 7000 dernières années. Le recoupement des données entre les différents sites étudiés (1 site Nord Finistère et 2 sites Morbihan),montre l’hétérogénéité spatiale des données paléoécologiques qui caractérisent le secteur. Alors que les séquences prélevées sur les côtes sud bretonnes enregistrent un signal d’anthropisation dès le Néolithique moyen, celle-ci n’apparaît qu’à partir de l’Age du Bronze sur les côtes nord bretonnes, en accord avec les données archéologiques. De plus, nos données montrent que la néolithisation ne s’effectue pas de façon continue mais montre des phases de régression autour de la transition Néolithique final - Age du Bronze, en lien très certainement avec des détériorations climatiques. En effet, les périodes de froid signalées sur le nord de l’Europe durant l’Holocène et caractérisées par des récurrences de tempêtes dans la région Bretagne, semblent synchrones avec les chutes des marqueurs d’anthropisation mais aussi avec les retraits des populations de la côte vers l’intérieur des terres tels que décrits par les études archéologiques depuis le Néolithique final. Ces résultats suggèrent un impact direct du climat sur les dynamiques de population et d’occupation des territoires depuis le Néolithique en Bretagne. / No

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / Les sédiments lacustres constituent un véritable registre des changements environnementaux et des catastrophes naturelles du passé. Une étude récente a révélé la présence d'une importante accumulation (> 40 m) de sédiments quaternaires dans le lac Jacques-Cartier (Lajeunesse et al, 2008). Cette importante séquence sédimentaire peut nous fournir de nouvelles informations sur les changements environnementaux quaternaires ainsi que sur l'histoire de la sismicité holocène dans un secteur clé situé à proximité de la Zone sismique de Charlevoix-Kamouraska et entre deux grandes moraines frontales déposées lors du Dryas récent, soit les systèmes de St-Narcisse et de Mars-Batiscan. Cette étude vise donc à reconstituer l'évolution paléo-environnementale du lac Jacques-Cartier et de sa région à partir de l'analyse des formes et des sédiments subaquatiques. Des levés à l'échosondeur multifaisceaux et au profileur acoustique de sous-surface ont été réalisés afin de définir le cadre stratigraphique des dépôts quaternaires subaquatiques et d'identifier les diverses perturbations ayant affecté la sédimentation dans le lac au Quaternaire. Des carottes de sédiments ont également été prélevées afin d'analyser les propriétés physiques des sédiments et d'effectuer des datations au radiocarbone. Les résultats de cette étude ont révélé la présence de sédiments datés à -35 000 cal. BP et, par conséquent, que le lac était libre de glace lors de l'interstade du Wisconsinien moyen (Stade isotopique marin 3). Des sédiments glaciolacustres démontrent également une stabilisation du front glaciaire au nord du lac à la fin de la glaciation. Des couches d'hyperpycnites associées à des crues témoignent d'un apport sédimentaire dynamique et important vers ~5 000 cal. BP. Enfin, trois mécanismes déclencheurs ont été identifiés pour expliquer la récurrence des mouvements de masse subaquatiques, soit la paléosismicité de la Zone sismique de Charlevoix- Kamouraska, une surcharge sédimentaire occasionnée par des crues et la construction de la route 175 en bordure du lac.

L’étude des interactions sociétés-milieux sur la longue durée, à l’origine de la construction des paysages de l’Aubrac et du Lévezou, a été menée à partir d’une démarche largement pluridisciplinaire dans laquelle la palynologie constitue l’outil principal. La constitution d’un référentiel actuel a conduit, dans un premier temps, à discriminer les principaux taxons polliniques représentatifs des activités humaines et d’en préciser la représentativité spatiale et fonctionnelle. L’étude multi-proxy de six séquences sédimentaires, étayées par 24 datations radiocarbones, a, dans second temps, permis de retracer l’histoire de la végétation et de l’anthropisation, notamment par l’identification des rythmes, des seuils et des ruptures durant l’Holocène. L’évolution des paysages en lien avec le développement des déboisements et des activités agricoles a pu être appréhendée à une échelle locale grâce aux apports combinés des pollens, des macrocharbons, des microfossiles non polliniques, de la confrontation avec les données archéologiques disponibles et de l’examen des sources archivistiques. Les premiers indices tangibles de fréquentation du massif de l’Aubrac apparaissent au cours du Néolithique moyen et les pratiques semblent se généraliser au Néolithique final sur l’Aubrac et le Lévezou. L’âge du Fer et le début de l’Antiquité marquent les premiers déboisements importants sur le plateau de l’Aubrac, concomitants d’une hausse de la pression agropastorale observée dans tous les sites. Enfin, les périodes médiévales et modernes contribuent à ancrer les formes du paysage esquissées aux époques plus anciennes. L’ensemble de ces dynamiques suggère avant tout l’importance des variabilités territoriales qui renvoient à des modes d’occupation temporaires jusqu’à l’âge du Bronze et à une grande mobilité des pratiques. Ces territoires présentent également des tendances communes qui répondent pour une part aux grandes trajectoires de colonisation des espaces montagnards. A l’examen de ces dynamiques d’anthropisation, le forçage climatique ne semble pas avoir été un facteur limitant et pourrait constituer un stimulus positif favorisant le développement de nouvelles stratégies adaptatives. / Based upon a multidisciplinary approach centered on palynology, the aim of our study was to better understand the long-term interaction in human/vegetation processes in the Aubrac and Levezou mountainous regions (Massif Central, France). In a first step, the relationships between present pollen deposition, vegetation and land-uses have been studied using a comparative approach. The main pollen taxa representative of human activities have been isolated and their spatial and functional representativeness have been assessed. Secondly, six sedimentary records, supported by 24 radiocarbon dates, have been studied with a multi-proxy approach combining pollen, macro charcoals, non-pollen palynomorphs, archeological and historical data. The analysis has allowed us to characterize vegetation history and local human impact on the landscape, in particular rhythms, breaks and thresholds concerning anthropisation’s dynamics According to our analysis, the first signs of human impact on the vegetation appear in Aubrac during the middle Neolithic period, while evidence of human activities seem to extent during the Late Neolithic. The Iron Age and early Antiquity periods are characterized by large scale deforestation correlated to the increase of the agro-pastoral pressure. Our analysis further suggests that the medieval and modern periods consolidate the types of landscape that have been created in earlier periods. The dynamics that have been highlighted in this study suggest an important degree of spatial variability of land use. The analyzed territories present common trends that correspond to colonization trajectories generally encountered in mountain areas. Relative to anthropisation’s dynamics, climate forcing seems to have not been a limiting factor for human settlements and may even have been a positive stimulus promoting the development of new adaptive land use strategies.

Sous le prisme de la pluridisciplinarité, la dichotomie entre anthropisation et environnement s’est réduite à mesure que de fortes interrelations dans les seuils d’évolution ont été démontrées. Les vallées fluviales constituent des supports d’observation privilégiés des relations hommes-milieux, et de nombreux fleuves ont fait l’objet de ce type d’étude ces dernières années. Le choix de la Garonne s’est imposé face au vide scientifique qui caractérise une grande partie du tracé au sein du Sud-Ouest de la France, en particulier la section moyenne. Ce travail se concentre donc sur l’étude des relations entre le peuplement et la basse plaine entre Toulouse et la confluence du Tarn depuis 10000 ans. La vallée atteint 25km de large à Toulouse et correspond à la première zone d’étalement des crues pyrénéenne, favorable à l’enregistrement des occupations passées et de la dynamique alluviale qui les a accompagnés. En l’absence de référentiel local, un cadre chronologique géomorphologique et archéologique a été mis en place pour l’Holocène à partir des travaux réalisés sur différents cours d’eau européens et continentaux. Ces deux volets ont ensuite été analysés distinctement sur la plaine de la Garonne à l’aide d’une méthodologie pluridisciplinaire. Les résultats montrent que l’occupation de la plaine alluviale est continue depuis le Néolithique, malgré une restitution biaisée par les travaux d’aménagement modernes et la taphonomie. Cette dernière est marquée par une forte mobilité du chenal de la Garonne et l’identification d’au moins deux épisodes d’incision au cours du 2nd l’Holocène et une nette diminution de l’alluvionnement depuis l’Antiquité. / Through the prism of multidisciplinarity, the dichotomy between environment and human impacts is reduced as strong interrelationships in thresholds have been demonstrated. The valleys are favored supports of human-environnement relations, and many rivers have been the subject of this type of study in recent years. The Garonne’s choice result of a scientific blank in the most part of the channel in the South West of France, especially the middle section. Therefore this work focuses on the study of the relationship between human occupation and the low plain from Toulouse to the confluence of the Tarn since 10000 years. The valley is 25km wide in Toulouse and is the first Pyrenean flood spreading area, enabling the recording of past occupations and the alluvial dynamic associated. Without local repository, geomorphological and archaeological chronological framework was established for the Holocene, based on works completed in European and continental channels. These two component were analyzed separately on the plain of the Garonne river with a multidisciplinary approach. The results show that the floodplain’s occupation is continuous since the Neolithic, despite restitution biased by modern development works and taphonomy. This aspect is characterized by a high mobility channel f the Garonne and the identification of at least two episodes of incision in the 2nd Holocene and a net sedimentation decrease since Antiquity.

Le lac Saint-Point, situé dans la Haute Chaîne du Jura (à proximité de Pontarlier) constitue l'un des systèmes lacustres naturels les plus importants de France. Une campagne de forage (2005) a permis l'extraction d'une séquence continue de 12,5 m dans sa partie profonde. La chronologie de cette séquence, basée sur diverses méthodes de datation (datations radiocarbone, téphrochronologie...), couvre une période s'étendant du Tardiglaciaire à l'actuel. L'approche multi-paramètres de cette séquence consiste en une caractérisation des fractions inorganiques (minéralogie, géochimie des éléments majeurs, granulométrie, assemblages d'ostracodes) et organiques (teneurs en carbone organique, pollen). La comparaison de l'évolution des différents marqueurs dans les différents compartiments du système (sols, végétation, colonne d'eau) souligne différentes périodes d'évolution sous l'influence des forçages climatiques et anthropiques. Ainsi, la séquence se compose de deux ensembles sédimentaires distincts, associés au Tardiglaciaire d'une part (environ 18 500 à 11 300 cal BP), et à l'Holocène d'autre part (environ 11 300 cal BP à l'actuel). Cette bipartition est la conséquence d'une explosion de la production authigène, au début de l'Holocène, et de l'évolution de la pédogénèse, associée à la mise en place d'une forêt (de type chênaie-mixte) sur le bassin versant. Cette évolution du système correspond à l'Optimum holocène. Une nouvelle transition apparaît à 6 300 cal BP. Cette transition marque le passage depuis l'Optimum holocène vers le Néoglaciaire, sous l'influence du forçage orbital. Le couvert végétal évolue alors vers une hêtraie-sapinière, entraînant une modification des sols et de leur érodabilité. Malgré l'observation d'indices polliniques d'anthropisation ténus à partir de 7 200 cal BP, l'impact anthropique sur la réponse sédimentaire ne semble discernable qu'à partir de 2 600 cal BP. Il revêt deux formes distinctes. De 2 600 cal BP à 1 200 cal BP, les activités agricoles (céréales) génèrent une accentuation du détritisme global. A partir de 1 200 cal BP, une décroissance des flux silicatés, contemporaine d'une accentuation des indices polliniques d'anthropisation, serait la conséquence d'une évolution des pratiques agricoles vers un pastoralisme dominant.

Une carotte sédimentaire, couvrant les derniers 2500 ans, a été échantillonnée sur la marge continentale Ouest du Spitzberg dans le détroit de Fram (78,92°N 6,77°E, profondeur d'eau: 1497 m) avec pour objectif de reconstituer les variations hydroclimatiques à partir de l'analyse des assemblages de dinokystes. L'abondance relative des taxons de dinokystes ainsi qu'une analyse en composantes principales permet de distinguer une période de transition majeure à 300 ans cal. BP. Celle-ci est marquée par la disparition simultanée des taxons thermophiles Spiniferites mirabilis-hyperacanthus et Impagidinium sphaericum ainsi qu'une augmentation des taxons polaires-subpolaires Impagidinium pallidum et Pentapharsodinium dalei. Les températures de surface estimées suggèrent des conditions plus chaudes que celles de l'actuel (moyenne de 7°C en Été, soit une anomalie d'environ +2°C) jusqu'à 300 ans cal. BP malgré plusieurs phases de refroidissement vers 1700, 1500, 1200 et 800 ans cal. BP. Les derniers 300 ans se caractérisent par une tendance au refroidissement, avec des températures d'Été chutant de 7,6 à 3,5°C et un couvert de glace de mer atteignant 7 mois/an. Les résultats obtenus montrent que le couvert de glace de mer et la température de surface océanique dans la région du détroit de Fram sont sensibles aux variations hydroclimatiques, principalement liées au débit relatif des eaux chaudes et salées du courant Nord Atlantique pénétrant à l'Est et des eaux froides et déssalées sortant de l'Arctique, à l'Ouest. Nos données mettent également en évidence un optimum thermique vers 1320 ans cal. BP qui représenterait le seul intervalle des derniers 2500 ans pouvant être un analogue des conditions modernes post-AD 2000 et se singularisant par une absence du couvert de glace de mer. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Holocène, Mers nordiques, Détroit de Fram, Conditions océaniques de surface, Dinokyste.

Deux carottes sédimentaires de la partie centrale de la baie de Baffin (HU2008029-14B et -16TWC; 70.46°N 64.66°W; ~2060 m) ont été échantillonnées afin de reconstituer les conditions hydroclimatiques holocènes à partir de l'analyse des assemblages de dinokystes. Des mesures 14C sur des carbonates biogéniques et des analyses de 210Pb sur le sédiment révèlent de très faibles vitesses de sédimentation, inférieures à 4,5 cm/ka. Un changement dans les assemblages de dinokystes est enregistré à 16 cm dans la carotte 16TWC, ce qui correspondrait à la fin de l'Holocène moyen, i.e. vers 4000 ans BP, si on postule des vitesses de sédimentation uniformes au cours de l'Holocène. La transition est marquée par une diminution de pourcentage du taxon polaire Impagidinium pallidum et par l'augmentation des proportions du taxon ubiquiste Operculodinium centrocarpum. Elle correspondrait à un réchauffement des eaux de surface que l'on associe à une pénétration plus importante des eaux nord-atlantiques via le courant ouest groenlandais. Les reconstitutions quantitatives des conditions de surface avec la technique des meilleurs analogues indiquent des conditions optimales, plus chaudes que l'actuel avec un couvert de glace moins étendu pendant la plus grande partie de l'Holocène supérieur. De tels résultats sont compatibles avec l'hypothèse d'une opposition des changements océanographiques dans le nord-ouest de l'Atlantique Nord par rapport à ceux du secteur nord-est. Les données suggèrent également des changements récents dans la baie de Baffin qui semble être extrêmement sensible vis-à-vis des variations hydroclimatiques liées aux courants de la Terre de Baffin et ouest groenlandais. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Holocène, baie de Baffin, dinokystes, paléocéanographie

Cette thèse porte sur l’étude des paléoenvironnements et des dynamiques morphologiques holocènes dans le bassin versant du Massengh et de ses confluences avec les oueds Sbiba et el Hathob (Tunisie du centre-ouest). Après l’étude du cadre physique de l’évolution des environnements holocènes et actuels, la thèse se concentre dans un premier temps, sur la chronostratigraphie des héritages et des archives sédimentaires. La reconstitution des paléoenvironnements et de la morphogenèse Holocène est tentée, dans un deuxième temps. En dernier lieu, la thèse fait porter l’analyse sur l’évolution morphodynamique actuelle du milieu fluvial à l’échelle de l’espace de confluences. / This thesis focuses on the study of paleoenvironmental and Holocene morphological dynamics in the watershed Massengh and its confluence with the wadis and Sbiba el Hathob (Tunisia's center-west). After studying the physical part of the evolution of Holocene and current environments, the thesis focusesinitiallyon chronostratigraphy inheritances and sedimentary archives. The reconstruction of paleoenvironmentaland morphogenesis Holocene is attempted, in a second step. To summarize, the thesis studies in depth the currentmorphodynamic evolution of the fluvial environment across the space of confluences.

L'accélération du développement industriel a eu des répercussions importantes sur le climat planétaire, en particulier sur le réchauffement des pôles au cours des dernières décennies. Afin d'anticiper les changements climatiques futurs, il faut comprendre la variabilité naturelle actuelle et passée du climat. Dans le cadre de ma thèse doctorale, je me suis intéressé à l'histoire climatique du Nunatsiavut, une région subarctique peu documentée du Labrador (Canada). L'analyse palynologique des enregistrements géologiques conservés dans les sédiments océaniques permet d'établir un lien entre les paramètres environnementaux modernes et passés caractérisant les conditions de surface océanique (température, salinité, durée du couvert de glace, productivité primaire). Tout d'abord, j'ai décrit les assemblages modernes de kystes de dinoflagellés (= dinokystes) de quatre fjords du Nunatsiavut (Nachvak, Saglek, Okak et Anaktalak) localisés le long d'un gradient latitudinal. L'apparition et la dominance de kystes de dinoflagellés autotrophes caractérisent les fjords du Sud (Okak et Anaktalak). La présence dans le fjord d'Anaktalak de kystes calcaires de Scrippsiella cf. S. crystallina, indicateur de pollution anthropique, illustre vraisemblablement l'impact négatif de la mine de nickel récemment implantée dans la région. Ensuite, j'ai analysé de séquences sédimentaires courtes (25-30 cm) prélevées à Nachvak, Saglek et Anaktalak. Les assemblages fossiles de dinokystes et du pollen décrivent l'histoire climatique et océanique de la région au cours des derniers 150-300 ans. Bien que la tendance climatique en Arctique soit au réchauffement, les reconstitutions paléocéanographiques suggèrent une résilience climatique au Labrador, accompagnée d'un léger refroidissement des eaux de surface dans les fjords de Saglek et d'Anaktalak. Les assemblages fossiles du pollen illustrent ce refroidissement sur terre par un déplacement de la limite des arbres vers le sud. Finalement, l'analyse d'une séquence sédimentaire longue (812 cm) prélevée dans le fjord de Nachvak, en utilisant une approche multi-proxy combinant une solide chronologie AMS-14C et les assemblages de fossiles de grains de pollen et de dinokystes, a permis de reconstituer l'histoire climatique des 7 000 dernières années. Les reconstitutions paléocéanographiques dans le fjord de Nachvak révèlent un climat du début de l'Holocène influencé par l'Atlantique Nord, alors qu'une grande stabilité climatique est observée pour les 1 000 dernières années, probablement due à un effet de « barrière » du courant du Labrador qui charrie des eaux froides de l'Arctique.