L'utilisation croissante de composites biosourcés dans des applications de plus en plus techniques pose le problème de la prédiction de leur vieillissement dans des conditions réelles d'utilisation. En effet l'environnement dans lequel ils évoluent, conjugue généralement des sollicitations de nature thermique, hydrique et mécanique. Le comportement complexe de chaque constituant (fibre et matrice, et même leur interface) et donc du matériau composite dans sa globalité vis-à-vis de ces dégradations restent mal connu.L'objectif de ce travail est d'apporter des éléments de réponse à cette problématique en étudiant, de manière extit{ex situ} et extit{in situ}, le comportement de biocomposites poly(acide lactique) renforcés de fibre de lin soumis à un vieillissement couplé thermo-hydro-mécanique. Pour différents taux de renfort, l'influence de la présence d'eau à différentes températures couplée ou non à des contraintes de fluage a été évaluée.Dans un premier temps, la caractérisation de ces biocomposites dans un environnement thermo-hydrique a permis d'identifier les phénomènes mis en jeu. Plusieurs propriétés physiques, chimiques, thermiques et mécaniques ont été déterminées au cours de la diffusion. Par la suite, les conséquences irréversibles des phénomènes de vieillissement sur ces propriétés ont été évaluées. Dans un troisième temps, l'introduction de sollicitations mécaniques comme facteur supplémentaire de vieillissement a permis d'apprécier les effets du couplage thermo-hydro-mécanique. Enfin un modèle de calcul par éléments finis a été mis au point afin de pouvoir simuler le comportement physique et mécanique des biocomposites dans un environnement thermo-hydrique donné.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet Digiplante au laboratoire MAS de l'École Centrale Paris, en collaboration avec l'unité de recherche G-eau au sein de l'IRSTEA. Dans un contexte de raréfaction de la ressource en eau, il est important de mieux valoriser l'usage de l'eau dans la production agricole. Pour la conception d'outils d'aide à la décision pour les agriculteurs ou les gestionnaires agricoles, il est nécessaire de développer une démarche quantitative permettant de décrire l'interaction de la ressource en eau avec la production végétale. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse multidisciplinaire est de proposer une méthodologie basée sur la modélisation de l'interaction plante-sol-atmosphère par couplage de modèles et sur le contrôle optimal pour gérer les stratégies d'irrigation. La première contribution de cette thèse consiste en le développement et l'étude de modèles couplés plante-sol, à différentes échelles. A titre de comparaison avec le modèle Pilote qui simule le rendement en se basant sur l'indice de récolte et la description empirique de l'indice foliaire LAI, on a proposé deux autres niveaux de modélisation pour la partie plante, ainsi que leur couplages avec le module sol de Pilote. D'une part, on a introduit un modèle par compartiments qui permet à la fois une gestion plus fine de l'allocation et une meilleure adaptation aux données expérimentales. D'autre part, le couplage a aussi été effectué avec le modèle GreenLab qui décrit la croissance architecturale de la plante. Ceci a nécessité le développement d'une version continue de GreenLab qui facilite en particulier l'intégration de l'effet du stress hydrique. Un jeu de données expérimentales a permis la paramétrisation de ces modèles, sous différents régimes d'irrigation et donc différents niveaux de stress hydrique. La deuxième contribution majeure a été le développement d'un cadre méthodologique pour le contrôle optimal des apports d'eau, dans le cas déterministe et le cas stochastique. La résolution proposée est basée sur la programmation dynamique qui permet de traiter différentes formulations du critère à optimiser, sans contraintes ou avec contraintes (par exemple logistiques ou réglementaires, comme les quotas d'irrigation). Une version itérative de l'algorithme a également été proposée afin d'améliorer la performance de la résolution numérique, mais également afin de pouvoir gérer les systèmes dynamiques à retards (qui peuvent apparaître pour certaines formulations du processus de sénescence dans les modèles de croissance). Notre méthodologie générique a pu être appliquée pour des problématiques concrètes, et permet d'envisager l'élaboration d'outils d'aide à la décision en agriculture afin de gérer les ressources en eau de façon plus efficace.

Par le passé la Bretagne a connu des épisodes de sécheresses très intenses. Peu communs pour des régions caractérisées par un climat océanique, ils ont eu des conséquences notables à l'échelle du territoire. De nombreuses activités socio-économiques sont ainsi apparues vulnérables face à ces évènements. Durant la sécheresse de 1976, l'agriculture fut particulièrement touchée, avec des pertes de récoltes importantes. La sécheresse est donc un risque important à l'échelle du territoire breton. Or, le changement du climat observé depuis plusieurs décennies amène des doutes quant à l'évolution des sécheresses en termes de fréquence et d'intensité. Cette thèse propose ainsi une analyse des caractéristiques des épisodes secs en Bretagne selon trois scénarios SRES du GIEC : B1, A1B et A2. Les sorties climatiques désagrégées utilisées ont été comparées, dans un premier temps, aux observations, afin de s'assurer de l'adaptabilité des jeux de données pour une analyse de ce type. Pour chacun des scénarios deux types de bilans hydriques ont été calculés. Ils permettent d'obtenir des valeurs de déficit d'évaporation, paramètre illustrant l'intensité des sécheresses, ainsi que des valeurs de réserve hydrique qui mettent en évidence les périodes d'assèchement et de recharge des sols. Les premiers bilans hydriques, de résolution de 8 km et au pas de temps mensuel, proposent une vision générale sur le comportement hydrique des sols bretons. Les seconds, de résolution kilométrique et au pas de temps journalier, apportent plus de précision quant aux secteurs vulnérables et à l'intensité probable des épisodes secs. On peut ainsi voir que des sécheresses exceptionnelles, similaires à celle de 1976, seraient régulièrement observées à la fin du 21ème siècle d'après le scénario A2. La comparaison avec un indice de sécheresse utilisé par Météo-France confirme les tendances régionales attendues au 21ème siècle d'après les trois scénarios SRES. Une approche agronomique est également proposée dans cette thèse afin d'apprécier les impacts de différentes types de culture sur la réserve hydrique des sols

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Th.--Méd.--Paris, 1905-1906. / Paris, 1905-1906, tome 26, n ° 172.

Au début du XXe siècle, un modèle centralisé est adopté pour l’approvisionnement en eau dans de nombreuses villes, dont Carthagène (Colombie) et Khartoum (Soudan). Ainsi, le réseau hydrique devient une technologie politique et un marqueur de la spatialité et des modes de vie urbains pour différents acteurs (administrateurs, techniciens et citadins). L’analyse comparée des stratégies d’accès, des usages quotidiens et de l’imaginaire lié à l’eau de deux populations urbaines et insulaires – Caño de Loro (Carthagène) et Tuti (Khartoum) – permet d’aborder la complexité des villes contemporaines. Dans la première partie, le réseau hydrique est restitué dans l’histoire de chaque ville où sa mise en place repose sur le renforcement ou l’émergence de certains rapports de pouvoir et sur une transformation dans la conception de la nature. Ce caractère relationnel et politique du réseau ouvre la voie, dans une deuxième partie, à l’analyse de la matérialité de l’eau et ses échanges comme producteurs de « localités » particulières au sein de l’espace urbain. L’analyse des relations entre sphères publiques et privées par le biais de la distribution de l’eau amène à discuter la pertinence de la notion de « gestion collective » des ressources en ville. La troisième partie aborde les mécanismes mobilisés par différents acteurs dans les projets de planification urbaine pour négocier leur marge d’action sur l’eau et la terre. Elle met en lumière la dimension politique des catégories d’appartenance et le pouvoir transformateur des actions collectives et individuelles dans des situations où la gestion des ressources est traversée par de logiques individuelles, locales, nationales et globales. / At the turn of the twentieth century, numerous cities such as Cartagena (Colombia) and Khartoum (Sudan), adopted a centralized technical and administrative model for the management of drinking water. Associated since its construction to planned urban development projects, the water network constitutes a political technology and becomes a landmark of urban spatiality, for politicians as well as for technicians and urban dwellers. The compared analysis of access strategies, daily usage, and the role of water in the imagination of two populations with an ambiguous urban status – Caño de Loro (Cartagena) and Tuti (Khartoum) – allows us to approach the social complexity of contemporary cities in the South. The comparison supposes a reflexive orientation that leads us, over and beyond the socio-political dynamics of each context, to critically consider our categories of analysis. In the first part the water network is contextualized in the history of each city, where its recent apparition and setting up rests upon the reinforcement or creation of dense power relations, as well as a new conception of nature, particularly of water. Such relational and political features lead to, in the second part, an understanding of how the materiality of water and its sharing produces particular localities within the urban space. Therefore, the analysis of relations between public and private spheres through everyday water exchanges lets us discuss the relevance of the notion of “collective management” of resources in Cartagena and Khartoum. The third part considers the mechanisms draw on by different actors within the particular context of urban planning to negotiate their margin of action on land and water. It highlights the political dimension of identity categories as well as the transformative power of individual and collective actions in situations where resource management is crossed with individual, local, national, and global logics at the same time.

A l’échelle du globe, la diminution des ressources en eau est devenue un des principaux facteurs limitants pour les productions agricoles. Jusqu’à présent, les approches génomiques à haut débit conduites chez les espèces modèles ont permis d’identifier des centaines de gènes potentiellement impliqués dans la survie des plantes en conditions de sécheresse,mais très peu ont des effets bénéfiques sur la qualité et le rendement des cultures.Néanmoins, l’application d’un déficit hydrique bien contrôlé peut permettre d’améliorer la qualité des fruits charnus par dilution et/ou accumulation de composés gustatifs majeurs.Dans ce contexte, la première partie du travail de thèse avait pour but de déchiffrer les déterminants génétiques de la réponse au déficit hydrique chez la tomate en explorant les interactions ‘génotype x niveau d’irrigation’ (G x I) et ‘QTL x niveau d’irrigation’ (QTL x I) dans deux populations. La première population consistait en un ensemble de lignées recombinantes (RIL) issues du croisement entre deux accessions cultivées, tandis que la seconde était composée de diverses accessions à petits fruits principalement originaires d'Amérique du Sud. Les plantes ont été phénotypées pour un ensemble de caractères agronomiques (vigueur des plantes et qualité des fruits) et génotypées pour des milliers de SNP. Les données ont été analysées en utilisant les méthodologies de la cartographie de liaison et d'association, permettant l'identification de QTL et gènes candidats putatifs pour la réponse de la tomate au déficit hydrique. La deuxième partie du travail de thèse avait pour objectif d'explorer la régulation des gènes dans les fruits et les feuilles de tomates en condition de déficit hydrique. Dans ce but, des données de séquençage du transcriptome ont été recueillies sur les deux génotypes parentaux de la population RIL et leur hybride F1. Les données ont été analysées pour identifier les gènes et les allèles exprimés de manière différentielle. Puis, l'expression de 200 gènes a été mesurée dans les fruits et les feuilles de l’ensemble des lignées de la population RIL par qPCR micro-fluidique à haut débit. Des eQTL et des interactions ‘eQTL x niveau d’irrigation’ ont été identifiés pour ces gènes par cartographie de liaison. Les colocalisations entre les QTL phénotypiques et les QTL d’expression ont été analysées. Les connaissances produites au cours de cette thèse contribuent à une meilleure compréhension des interactions des plantes de tomate avec leur environnement et fournissent des bases pour l'amélioration de la qualité des fruits en conditions d’irrigation limitée. / Water scarcity will constitute a crucial constraint for agricultural productivity in a nearfuture. High throughput approaches in model species have identified hundreds of genespotentially involved in survival under drought conditions, but very few having beneficialeffects on quality and yield in crops plants. Nonetheless, controlled water deficits mayimprove fleshy fruit quality through weaker dilution and/or accumulation of nutritionalcompounds. In this context, the first part of the PhD was aimed at deciphering the geneticdeterminants of the phenotypic response to water deficit in tomato by exploring thegenotype by watering regime (G x W) and QTL by watering regime (QTL x W) interactions intwo populations. The first population consisted in recombinant inbreed lines (RIL) from across between two cultivated accessions and the second was composed of diverse small fruittomato accessions mostly native from South America. Plants were phenotyped for majorplant and fruit quality traits and genotyped for thousands of SNP. Data were analyzed withinthe linkage and association mapping frameworks allowing the identification of QTLs andputative candidate genes for response to water deficit in tomato. The second part of the PhDhad the objective to explore gene regulation in green fruit and leaves of tomato plantsstressed by water deficit. For this purpose, RNA-Seq data were collected on the two parentalgenotypes of the RIL population and their F1 hybrid. Data were analyzed to identifydifferentially expressed genes and allele specific expression (ASE). Then, the expression of200 genes was measured in leaves and fruits of the whole RIL population by high throughputmicrofluidic qPCR. eQTLs and eQTL by watering regime interactions were mapped for thosegenes using linkage mapping. Colocalisations with the phenotypic QTLs were analyzed. Theknowledge produced during this PhD will contribute to a better understanding of the tomatoplant interaction with their environment and provide bases for improvement of fruit qualityunder limited water supply.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet Digiplante au laboratoire MAS de l’École Centrale Paris, en collaboration avec l'unité de recherche G-eau au sein de l'IRSTEA. Dans un contexte de raréfaction de la ressource en eau, il est important de mieux valoriser l'usage de l'eau dans la production agricole. Pour la conception d'outils d'aide à la décision pour les agriculteurs ou les gestionnaires agricoles, il est nécessaire de développer une démarche quantitative permettant de décrire l'interaction de la ressource en eau avec la production végétale. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse multidisciplinaire est de proposer une méthodologie basée sur la modélisation de l'interaction plante-sol-atmosphère par couplage de modèles et sur le contrôle optimal pour gérer les stratégies d'irrigation. La première contribution de cette thèse consiste en le développement et l'étude de modèles couplés plante-sol, à différentes échelles. A titre de comparaison avec le modèle Pilote qui simule le rendement en se basant sur l'indice de récolte et la description empirique de l'indice foliaire LAI, on a proposé deux autres niveaux de modélisation pour la partie plante, ainsi que leur couplages avec le module sol de Pilote. D'une part, on a introduit un modèle par compartiments qui permet à la fois une gestion plus fine de l'allocation et une meilleure adaptation aux données expérimentales. D'autre part, le couplage a aussi été effectué avec le modèle GreenLab qui décrit la croissance architecturale de la plante. Ceci a nécessité le développement d'une version continue de GreenLab qui facilite en particulier l'intégration de l'effet du stress hydrique. Un jeu de données expérimentales a permis la paramétrisation de ces modèles, sous différents régimes d'irrigation et donc différents niveaux de stress hydrique. La deuxième contribution majeure a été le développement d'un cadre méthodologique pour le contrôle optimal des apports d'eau, dans le cas déterministe et le cas stochastique. La résolution proposée est basée sur la programmation dynamique qui permet de traiter différentes formulations du critère à optimiser, sans contraintes ou avec contraintes (par exemple logistiques ou réglementaires, comme les quotas d'irrigation). Une version itérative de l'algorithme a également été proposée afin d'améliorer la performance de la résolution numérique, mais également afin de pouvoir gérer les systèmes dynamiques à retards (qui peuvent apparaître pour certaines formulations du processus de sénescence dans les modèles de croissance). Notre méthodologie générique a pu être appliquée pour des problématiques concrètes, et permet d'envisager l'élaboration d'outils d'aide à la décision en agriculture afin de gérer les ressources en eau de façon plus efficace. / This thesis is part of the project Digiplante in the MAS laboratory of Ecole Centrale Paris, in collaboration with the research unit G-water in the IRSTEA. In a context of scarcity of water resources, it is important to better promote the use of water in agricultural production. When designing decision support tools for farmers or farm managers, it is necessary to develop a quantitative approach to describe the interaction of water resources with crop production. In this context, the objective of this thesis is to propose a multidisciplinary methodology based on modeling the soilplant- atmosphere interaction with coupled models and on the strategy optimization for managing irrigation. The first contribution of this thesis is the development and study of plant-soil coupled models at different scales. In comparison with the Pilote model that simulates the crop yield based on the harvest index and the empirical description of the leaf area index LAI, we proposed two other levels of modeling for the plant part and their coupling with the soil module of Pilote. On the one hand, we have introduced a compartment model which allows both a finer management of the allocation and better adaptation to the experimental data. On the other hand, the coupling was also carried out with the GreenLab model which describes the architectural growth of the plant. This has necessitated the development of a continuous version of GreenLab which facilitates in particular the integration of the effect of water stress. A set of experimental data has allowed the parametrization of these models under different irrigation regimes and thus different levels of water stress. The second major contribution was the development of a methodological framework for the optimal control of water supplies in both deterministic and stochastic case. The proposed resolution is based on dynamic programming that can handle different optimization criterion either without or under constraints (for example regulatory or logistical constraints, such as irrigation quotas). An iterative version of the dynamic programming algorithm has also been proposed to improve the performance of the numerical solution, but also in order to deal with dynamical systems with delay (which can occur in some formulations of senescence in growth models). Our generic methodology could be applied to concrete problems, and allows the development of decision support tools in agriculture for a more efficient water resources management.

Un nombre croissant de conflits armés dans le monde est relié à une origine climatique. Les études sur les causes du conflit tiennent le climat, et plus spécifiquement le réchauffement, pour un multiplicateur de menaces. Mais, de par leurs résultats divergents, ces études répondent peu au défi posé par les perspectives alarmantes du réchauffement. Dans ce sillage, l’objectif de ce mémoire est d’étudier l’effet de la hausse de la température sur les conflits armés. Pour ce faire, le prisme de l’agriculture a d’emblée été privilégié, en raison de la dépendance des économies en proie aux conflits au secteur agricole. Suivant une approche de panel, et dans le cadre d’un modèle à effets fixes, un potentiel agricole a été défini pour chaque pays par sa capacité à cultiver des céréales d’une part et par une mesure de la rareté de l’eau dans les bassins versants, d’autre part. Les résultats des estimations confirment l’hypothèse d’un impact plus grand de la hausse des températures sur les pays à faible potentiel agricole. Ces résultats démontrent qu’un bon potentiel agricole, et notamment une bonne mesure de la rareté de l’eau, peuvent agir comme rempart contre l’incidence des conflits. Parmi les chiffres phares, il est à indiquer par exemple qu’un bon indice d’aptitude à la culture céréalière inhibe de plus de 4 % la probabilité d’incidence d’un conflit armé dans un pays donné. Inversement, un niveau très élevé de la rareté des ressources en eau, cette fois, exacerbe les conflits à hauteur de 21,53 %. Cette étude invite dès lors à prendre plus en compte le rôle de l’agriculture comme rempart contre l’incidence des conflits. Une meilleure gestion des ressources hydriques est tenue pour primordiale dans l’anticipation des hausses de température. Par ailleurs, il serait tout aussi approprié d’intégrer les mesures d’atténuation des crises alimentaires dans la réflexion sur les conséquences du changement climatique, surtout pour les pays les plus vulnérables. Cette estimation de l’effet de l’interaction du climat et de l’agriculture sur les conflits au niveau étatique est une première étape dans l’élaboration de modèles plus précis, intégrant des estimations davantage géo-localisées, à la fois de la violence armée et des variables agro-climatiques.

L'agroforesterie consiste à mélanger sur la même surface des arbres et des cultures et nécessite que des relations de complémentarité s'établissent entre les deux espèces pour diminuer la compétition pour les ressources, notamment au niveau des interactions racinaires. L'objectif du travail de cette thèse était de tester et d'évaluer la possibilité de piloter l'enracinement de jeunes pêchers sous les racines de la culture associée (enherbement) afin d'établir une complémentarité dans l'utilisation des ressources du sol et en utilisant deux leviers: (i) un déficit hydrique modéré pour changer le patron d'allocation du carbone entre les compartiments aérien et souterrain en faveur des racines et (ii) la compétition interspécifique pour l'eau pour exclure les racines de l'arbre des horizons de sol superficiels et le contraindre à pousser en profondeur. Pour cela, un verger de pêchers composé de trois traitements (témoin bien irrigué, déficit modéré, déficit modéré + enherbement) a été installé en janvier 2013 et suivi pendant deux ans. La croissance du compartiment aérien a été suivie de manière dynamique sur la saison de croissance et des excavations racinaires ont été effectuées chaque année à la fin de la saison de croissance. Nos résultats montrent que tous les composants de la croissance ont été significativement réduit par le déficit hydrique très modéré. La combinaison d'un déficit hydrique modéré et d'un enherbement total ont réduit par quatre la taille des arbres au bout de deux années de croissance, réduction causée par deux mécanismes probablement additifs: (i) la compétition de l'herbe pour l'espace, réduisant le volume de sol prospectable par les racines de l'arbre et par répercussion le volume de l'appareil aérien et (ii) la compétition de l'herbe pour l'eau, qui en créant un dessèchement du sol, amène probablement le pêcher à générer des signaux racinaires à destination des parties aériennes pour réduire la transpiration par fermeture des stomates. Nos résultats sur les racines montrent que le développement du système racinaire du pêcher dans les conditions de notre étude pendant les deux premières années après la plantation est essentiellement plagiotrope. Le rapport racines/branches n'a pas été significativement modifié en faveur des racines sous l'effet du déficit hydrique mais la combinaison du déficit hydrique et de la compétition avec l'enherbement a diminué par trois la biomasse racinaire des arbres et exclu totalement les racines de l'horizon de surface (0-10 cm) au bout de deux ans. Cependant, la croissance racinaire se concentre majoritairement dans les 30 premiers cm de sol pour tous les traitements, mais une faible proportion du système racinaire totale (5%) des pêchers en condition hydrique non limitante dépasse les 70 premiers cm de sol (profondeur d'excavation maximale de l'étude) et est capable de prélever de l'eau jusqu'à 2 m de profondeur. Ainsi, nos résultats amène à penser que la séparation des systèmes racinaires entre l'arbre et la culture est très certainement une propriété émergente pilotable, à conditions de caractériser l'architecture racinaire de l'arbre et notamment sa plasticité chez des arbres jeunes. Des pratiques innovantes telles que l'installation des arbres par semis puis greffage au champ de la variété de production pourraient permettre de s'affranchir des traumatismes racinaires inhérents au mode de production des plants en pépinière. Il est également possible de moduler l'effet de la culture associée en sélectionnant des espèces et variétés dont la capacité compétitive souterraine est adaptée au stade de développement de l'arbre, en associant par exemple des espèces à faible capacité compétitive au début de son développement et à capacité compétitive graduellement plus importante au fur et à mesure qu'il grandit. / Agroforestry consists of association trees and crop in the same plot and requires that complementarity relationships be established between the two species in order to reduce competition, especially at the root level. The aim of this work was to test and evaluate the possibility of driving young peach tree roots under the roots of the associated crop (grass) in order to establish complementarity in resources uptake using two levers: (i) e moderate water deficit to change the carbon allocation pattern between shoots and roots in favour of roots and (ii) interspecific water competition to exclude tree roots from the first soil horizons and force them to grow at depth. To do so, we planted in January 2013 a peach tree orchard composed of three treatments (well-watered control, moderate water deficit and moderate water deficit + grass groundcover) which was monitored for two years. Shoot growth was dynamically monitored over the growing season and root excavations were performed each year at the end of the growing season. Our results show that all components of aerial growth were significantly reduced by the very moderate water deficit applied. The combination of a moderate water deficit and a grass groundcover led to a fourfold reduction in tree size after two years due to (i) grass competition for space, which reduced soil volume for the tree roots and consequently reduced shoot size and (ii) grass competition for water which by drying the soil led the tree to send root to shoot signals in order to reduce transpiration by stomatal closure. Our results on roots show that peach tree roots in the first two years of growth are mainly plagiotropic in the conditions of our study. The root/shoot ratio was not significantly modified in favour of roots under a moderate water deficit but combination of water deficit with grass competition led to a threefold reduction in root biomass et excluded tree roots from the topsoil horizon (0-10 cm) after two years. However, root growth mainly concentrated in the first 30 cm of soil in all treatments, but a small fraction of the root system (5%) in the control treatment was growing below the first 70 cm of soil (maximal excavation depth in our study) and was able to take up water up to 2 m depth. Thus, our results suggest that root system separation between trees and crop is a manageable emerging property, given that tree root architecture is characterized, and especially its plasticity in young trees. Innovating practices such as sowing trees and grafting them in the field could alleviate root injuries inherent to nursery practices. It is also possible to adjust the effect of the associated crop by selecting species and cultivars whose competitive ability is adapted to the tree age, by associating species with low competitive ability at the beginning of the tree development and with gradually more important competitive ability as the tree ages.