La compréhension du cycle de l'eau d'une région où les ressources en eau sont limitées est fondamentale pour assurer une gestion durable de celles-ci, c'est le cas de Galápagos. Cette thèse présente la première étude intégrée du fonctionnement hydrogéologique des aquifères perché de l'île San Cristóbal. Pour ce faire, une approche pluridisciplinaire, fondée sur la mise en place d'un site expérimental sur le bassin versant de Cerro Gato (CG), a été conduite. Pour quantifier les entrées d'eau dans le système hydrologique une approche canopée-transfert hydrique du sol a été utilise. La recharge est principalement affectée par l'altitude en raison de l'effet orographique sur les gradients de pluie et d'évapotranspiration. Néanmoins, à haute altitude, la différence est principalement associée à la couverture végétale en raison de l'apport additionnel fourni par l'interception du brouillard sous la forêt. Une analyse hydrologique montre que les pertes des bassins versants situés à haute-altitude deviennent les entrées d'eau souterraine des bassins versants situés à moyenne altitude (comme CG). Les données du méthode électromagnétique héliportée SkyTEM permettent définir l'extension du bassin hydrogéologique de CG qui est plus grande que le bassin hydrologique. Des approches précédemment décrites, découlent un modèle conceptuel des sources de CG. Ainsi, les eaux souterraines de ces sources sont issues d'un aquifère perché qui s'est formé à la faveur d'une fine couche peu perméable. Ce modèle est testé par simulations numériques qui montrent cette plausibilité. Cette thèse fournit les fondements scientifiques d'une gestion durable des ressources en eau. / The understanding of the hydrogeological functioning in regions such as San Cristobal Island (Galapagos), where water is limited, is fundamental for a suitable management of its resources. This work is the first study of this type on high-level aquifers in San Cristobal using a multi-disciplinary approach, based in the implementation of an experimental site and modeling strategies. For this purpose, a hydrological network was installed in Cerro Gato (CG) and surrounding watersheds. Inputs to the watershed are estimated using the joint modeling of a canopy and soil water transfer. Recharge rates are mainly affected by altitude in mid-elevation watersheds, whereas land cover is the main controlling factor at high-elevation watersheds because of the additional input of fog interception in forests. A hydrological analysis shows that losses from the high-elevation basins become groundwater inputs in the mid-elevation basins, while others have inputs from watersheds at the same altitude, such as CG. The detailed geometry of its hydrogeological watershed is obtained from the dataset of a high resolution AEM SkyTEM survey, which confirms the assumption that its hydrogeological watershed is bigger than its hydrological one. Results from these approaches allow proposing a hydrogeological conceptual model for the springs of CG, where the groundwater flow of springs is fed by a perched aquifer suspended by a low permeability thin layer. This model is tested with numerical simulations, which confirm the plausibility of the existence of a perched aquifer. This thesis provides scientific basis for an effective water management strategy.

Cette thèse s’est focalisée sur les lavandes et en particulier sur trois lavandes retrouvées en France : la lavande fine (Lavandula angustifolia Miller), la lavande aspic (Lavandula latifolia Medik) et leur hybride le lavandin (Lavandula x intermedia). Capables de synthétiser de grandes quantités de composés organiques volatils (COV) et plus particulièrement des terpènes volatils tel les mono- et sesquiterpènes, les lavandes sont utilisées depuis l’antiquité par l’Homme pour les propriétés médicinales et aromatiques de ces terpènes, composants de l’huile essentielle de lavande. De par l’importance économique et écologique des terpènes volatils, ce travail de thèse présente différents aspects d’étude. Dans un premier temps la relation entre la diversité chimique, géographique et génétique de la lavande fine a été analysée sur l’ensemble de son aire de répartition. Les résultats ont mis en évidence des populations de lavande fine très différentes autant chimiquement que génétiquement au bord de leur aire de répartition. Dans un deuxième temps, l’impact du stress hydrique au cours du temps sur les contenus en terpènes volatils a été évalué sur la lavande aspic, le lavandin et six populations de lavande fine. Les résultats ont montré des tolérances différentielles en fonction des espèces et des populations ; ainsi le lavandin est plus rapidement affecté par le stress hydrique que la lavande fine. Les contenus terpéniques n’ont été que faiblement impactés par le stress hydrique et cela à des états hydriques différents selon les espèces et les populations. Malgré la grande diversité de réponse selon les composés, l’intensité du stress hydrique et les plantes ; les terpènes de la voie du camphre (bornéol, camphène et camphre) sont ceux qui présentent les plus grandes variations entre les plantes stressées et témoins. Il apparaissait alors intéressant d’étudier la voie de biosynthèse du camphre. Dans ce cadre-là, nous avons identifié et caractérisé la bornyl diphosphate synthase capable de former le bornéol à partir du bornyl diphosphate. L’ensemble de ces travaux permettent de mieux appréhender les relations entre production de terpènes volatils et environnement ainsi que de donner des outils génétiques afin de poursuivre ces investigations / The PhD was focused on lavenders and precisely on lavenders present in France: the fine lavender (Lavandula angustifolia Miller), the spike lavender (Lavandula latifolia Medik) and their hybrid the lavandin (Lavandula x intermedia). Skilled to synthetize huge organic volatils coumpounds (COV) amount and in particular volatils terpene such mono- and sesquiterpenes, lavenders are used by human from antiquity for medicinal and aromatic properties of these volatils terpenes, lavender essential oil is composed of. Due to economical and ecological volatils terpenes importance, several study aspects is considered in the PhD. In a first hand, on all the fine lavender’s repartition area, relationship between chemical, geographical and genetical diversities was assessed. Results showed chemical and genetical significant different populations, at the border of fine lavender repartition area. In a second hand, hydric stress impact over time on volatiles terpenes content was assessed on the spike lavender, lavandin and six fine lavender populations. Results put in evidence differential tolerances by species and populations; thus lavandin is more quickly affected by hydric stress than the fine lavender. Terpenes contents were slightly impacted by hydric stress and with different states amoung species and populations. Despite huge answer diversities amoung compounds, hydric stress intensity and plants; camphre pathway terpenes (borneol, comphene and camphre) are those which have the more important variations among stressed and controlled plants. Therefore study camphre biosynthesis pathway emerged. In this context, we have identified and characterized the bornyl diphosphate synthase able to produce the borneol from the bornyl diphosphate. These works allow a better understanding of relationships between volatils terpenes production and environment as well as give genetical tools to proceed to further investigations

La zone d'enrobage des aciers des structures en béton armé est soumise au cours de la vie de l'ouvrage à l'action de divers agents agressifs (ions chlorure, dioxyde de carbone, etc.) qui sont susceptibles d'entraîner la corrosion des armatures. Dans le cadre de la maintenance de l'ouvrage, une réparation du béton dégradé est généralement imposée afin d'assurer l'intégrité et la sécurité de la structure, et d'en allonger la pérennité. Cette étude s'attache à explorer les transferts hydriques qui limitent l'efficacité de la réparation au cours de l'hydratation du mortier de réparation. L'évolution microstructural et les profils hydriques sont obtenus par des techniques non-destructives comme l'imagerie résonance magnétique (IRM) et la gamma-densimétrie (GD) depuis très jeune âge à 28 jours. La durabilité du béton réparé est concernée. L'effet du séchage est évité dans cette étude. Le mortier isolé d'une même formulation est préparé pour la comparaison du comportement d'hydratation avec le mortier de réparation. Des diverses techniques classiques aident de compléter les résultats obtenus par IRM et GD. Donc le système de réparation est désigné. Les transferts hydriques à l'interface sont visualisés pendant la réparation (0 - 28 jours), afin de permettre une exploration en profondeur sur les mécanismes des couplages physico-chimiques. La réparation plus efficace donc est déterminée par cette méthodologie, en étudiant divers matériaux de réparation, divers états de support (saturé ou séché) et divers conditions environnementaux, etc. De plus, après la réparation (1 - 2 mois), la porosité totale est mesurée par GD ou la porosimétrie par l'intrusion de mercure (PIM). La distribution poreuse est aussi examinée par PIM selon la hauteur du système de réparation. Les indicateurs de durabilité (Cl- et CO2) après la réparation (> 2 mois) présentent l'empêchement de pénétration des ions chlorures et un effet non-évident pour la pénétration du dioxyde de carbone. L'évolution est suivie au fur et à mesure pendant la pénétration, afin d'explorer l'efficacité de la réparation qui s'adresse à une vie de service prolongée. Cette méthodologie pourra être appliquée aussi sur des autres systèmes, où il existe des transferts hydriques. Par exemple, une couche de protection en Béton Fibré à Ultra-haute Performance (BFUHP) sur le béton ordinaire. En conclusion, cette méthodologie en combinant des techniques non-destructifs et destructifs, est un outil d'étudier le système de réparation par un moyen systématique et quantitatif. C'est intéressant de comparer des divers cas. L'efficacité de réparation est étudiée afin d'assurer une durabilité à long terme / The coating area of steel reinforced concrete structures is subjected during service life time to various aggressive agents (carbon dioxide, chloride ions, etc.), which causes corrosion of steel rebars. Concerning the maintenance, repair works of degraded concrete cover are generally imposed to ensure its integrity and structural safety, and to extend long-term durability. This research aims in exploring moisture transfers which limit the efficiency of repair work during mortar hydration. Microstructure evolution and water profiles are obtained by non-destructive techniques such as Magnetic Resonance Imaging (MRI) and Gamma-Ray Attenuation (GRA) since casting until 28 days. The durability of repaired concrete is involved after the repair procedure. The effect of drying is avoided in this research. Sealed mortar of the same formula is prepared to compare its hydration performance with the repair mortar. Various conventional techniques help to supplement the results obtained by MRI and GRA. The configuration of designed repair systems is shown. Moisture transfers at the interface between the repair mortar and the old concrete are investigated during the repair procedure (0 - 28 days), which allows exploring the mechanisms of physico-chemical couplings. Efficient repair work can be determined for various repair materials, various substrates (initially-saturated or initially-dried), various environmental conditions, etc. Furthermore, total porosity is measured by GRA or by Mercury Intrusion Porosimetry (MIP) after the repair procedure (1 - 2 months). Pore size distribution (PSD) is also investigated by MIP at different positions within the repair systems. Durability indicators (Cl- and CO2) after the repair procedure (> 2 months) present a prevention of chloride penetration and a non-evident influence on carbonation. Evolution is followed during penetration, in order to explore repair efficiency during prolonged service life time. This methodology could also be applied on various systems where exist moisture transfers. For example, a protective layer of Ultra High Performance Fiber-Reinforced Concrete (UHPFRC) on conventional concrete. In conclusion, this methodology is a tool to investigate the repair systems in a systematic and quantitative way, by combining non-destructive and destructive techniques. It is interesting to compare aforementioned systems. Repair efficiency is investigated in order to ensure a long-term durability

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. / The growing demand for bio-based composites intended for high standard applications bring to light the specific problems of aging prediction in real life conditions. The various environment in which these products are likely to be used lead to different kinds of damage (hydric, thermal and mechanical). The complex behavior of each component (fiber, matrix, and even their interface), and thus the behavior of the composite material, are generally poorly understood.The objective of this work is to provide possible answers to these inter-related problems by studying, extit{ex situ} and extit{in situ}, the behavior of PLA/flax biocomposites subjected to a coupled thermo-hydro-mechanical aging. The influence of the presence or the absence of water at different temperatures coupled to a creep stress was assessed for different fiber contents.At first, the characterization of these biocomposites in a thermo-hydric environment allowed to identify the involved phenomena. Several physical, chemical and mechanical properties were determined during diffusion. Then, the irreversible consequences of thermo-hydric aging on these properties were assessed. Thirdly, the subjection of materials to additional mechanical loadings made possible the evaluation of the effects of thermo-hydro-mechanical couplings. Finally, a finite element model was established in order to simulate the physical and mechanical behavior of biocomposites in a given thermo-hydric environment.

Ce projet de thèse s’inscrit dans un contexte de changement climatique et de remplacement des énergies fossiles, où la réduction des apports en eau et l’optimisation de la valorisation de la biomasse sont deux enjeux majeurs des systèmes de productions durables. La dégradabilité de la biomasse est principalement limitée par la dégradabilité des parois et afin de l’améliorer, il est nécessaire de comprendre quels facteurs sont impliqués dans cette limitation de dégradabilité. Plusieurs études ont montré que la dégradabilité pariétale est impactée par la composition et la structure de la paroi mais aussi par la distribution des tissus lignifiés au sein des organes. Pour faire la part entre l’impact de la biochimie et celui de l’histologie sur la dégradabilité dans différentes conditions d’irrigation, des outils haut-débit de quantifications biochimiques et histologiques ont été développés et dédiés à l’étude d’entrenoeuds portant l’épi principal. Les études ont porté sur un panel de diversité génétique de maïs et d’une population de lignées recombinantes, cultivés durant plusieurs années dans des conditions d’irrigation contrastées dans le sud de la France. Nos résultats mettent en évidence que le déficit hydrique induit une augmentation de la dégradabilité pariétale, accompagnée par une diminution de la teneur en lignines pariétales et par une induction préférentielle d’une lignification corticale, plus p-coumaroylée. De façon originale, nous avons aussi cartographié 90 QTLs de caractères histologiques dans les différentes conditions d’irrigation sur le génome du maïs. Plus particulièrement, une large région entre le bin 1.07 et le bin 1.11 est impliquée dans les variations observées du nombre de faisceaux vasculaires et de la surface de section des entrenoeuds. De façon globale, de nombreux QTLs de composition pariétale de l’entrenoeud co-localisent avec ceux obtenus au niveau de la plante entière sans épis chez la même population. Enfin nous avons pu démontrer que le choix de l’entrenoeud portant l’épi principal est judicieux pour représenter à la fois les caractéristiques histologiques des tiges entières et biochimiques de la biomasse lignocellulosique des plantes entières. Ainsi, les caractéristiques histologiques et biochimiques des entrenoeuds de maïs sont proposées comme des cibles de choix pour sélectionner des lignées de maïs résilientes au déficit hydrique. / This PhD project encompass in a context of global warming and replacement of fossil resources, where both water supply decrease and biomass valorisation optimisation are two major issues for providing sustainable systems of production. Biomass degradability is mainly limited by cell wall degradability and in order to improve it, it is necessary to understand what are the factors involved in the limitation of the degradability. Several studies have shown that cell wall degradability is impacted by the structure and the composition of the cell wall but also by the distribution of the lignified tissues within the organs. To decipher the impact of the biochemistry and from the one of the histology on degradability under different watering conditions, high-throughput quantifications tools for histology and biochemistry have been developed and dedicated to the study of the internode carrying the main ear. The studies were conducted on a maize genetic diversity panel and a recombinant inbred lines population, cultivated during several years under contrasted irrigation conditions in South of France. Our results highlight that water deficit induce an increase of the cell wall degradability, associated to a decrease of the cell wall lignin content and a preferential induction of a cortical lignification, more p-coumaroylated. In original ways, we also detected 90 QTLs for histological traits under the different irrigations scenarios on the maize genome. More particularly, a large region between bin 1.07 and bin 1.11 is involved in the observed variations of the bundle number and the stem section area of the internodes. More generally, numerous QTLs of cell wall composition of the internode co-localised with the ones detected for the whole plant without ear level in the same population. Finally we were able to demonstrate that the choice of the internode carrying the main ear is judicious to represent both histological characteristics from the whole stem and biochemical characteristics from the lignocellulosic biomass of the whole plant. Thus, histological and biochemical traits in maize internode are proposed as particular targets to select lines resilient to water deficit.

La tomate est le deuxième légume le plus consommé dans le monde et la plus grande partie est consommée sous forme transformée. La tomate d’industrie est typiquement une culture exigeante en eau. La production se situe majoritairement en zone méditerranéenne, confrontée à des périodes de sécheresse de plus en plus fréquentes, et contrainte, dans le contexte de changement climatique, à réduire le prélèvement des ressources en eau pour son agriculture. L’eau est un facteur majeur qui impacte le rendement et la qualité des tomates et il y a donc un lien direct entre l’amont agricole (production), et l’aval industriel (transformation). Bien que des travaux visant à mieux comprendre les liens pré-post-récolte existent, mieux adapter la production face aux contraintes climatiques en évolution reste un challenge pour la filière, et c’est dans ce cadre que ce situe ce travail de thèse. Dans ce contexte, l’objectif de la thèse était d’analyser au cours de la chaine de production et de transformation, l’impact de facteurs agronomiques et technologiques sur la qualité des purées de tomate, et d’identifier au cours de cette chaine des leviers pour améliorer la qualité gustative, nutritionnelle et environnementale du produit fini. Etant donné cet objectif, ce travail a été construit pour analyser 1) quels sont les principaux facteurs agronomiques et technologiques responsables de la variabilité de la qualité des fruits frais et transformés au sein des zones de production françaises de tomates d’industrie ; 2) quels sont les effets de la variété, des apports en eau, du stade de développement, et du procédé sur la qualité des fruits frais et leur aptitude à la transformation ; 3) Quels sont les processus responsables des modifications des propriétés rhéologiques des purées. Nos résultats ont montré des différences de qualité des fruits et des produits finis entre les deux grandes régions de production françaises de tomates d’industrie en 2015. Le choix du cultivar et des pratiques, comme la densité de plantation ou la durée du cycle de production, étaient responsables de ces différences. En l’absence de déficit hydrique, les différences climatiques (amplitudes thermiques et cumul de précipitations) n’ont pas semblé être un facteur majeur de variation. L’exploration des liens pré-post-récoltes a ensuite confirmé que les critères à la récolte couramment utilisés (rendement et °Brix) renseignaient peu sur l’aptitude à la transformation des tomates. De plus, nous avons montré que diminuer l’irrigation jusqu’à ne remplacer que 60 % de l’évapotranspiration des plantes n’a que très peu affecté le rendement en fruit frais, et a augmenté le rendement en matière sèche jusqu’à +27%, ce qui est positif pour l’usine. L’efficience de l’utilisation de l’eau d’irrigation a ainsi été augmentée d’en moyenne 20% sur tout le cycle. La composition de la matière sèche des fruits à la récolte n’a pas été significativement affectée par le déficit hydrique en 2016. En revanche, lorsque ces mêmes fruits ont été transformés selon des procédés industriels, le déficit hydrique a amélioré la viscosité de la purée sans affecter sa couleur. Il a également limité la perte de viscosité obtenue lorsque le procédé possède une phase de macération à basse température (Cold Break (CB)). Ce résultat a suggéré que la réactivité enzymatique des tissus a été réduite. En revanche, un stress hydrique plus drastique en 2017 a induit des fortes différences de teneur en matière sèche. Comme les purée sont concentrée à la même teneur en SSC, alors les purée WD, où moins d’eau a été éliminée, montre une viscosité plus faible. La maitrise de la matière sèche n’est pas le seul facteur affectant la rhéologie des purées. C’est un phénomène complexe dépendant de plusieurs facteurs. / Tomato is the second most consumed vegetable in the world and most of it is consumed in processed form. The industry tomato is typically a demanding crop in water. Production is mainly in the Mediterranean zone, facing increasingly frequent periods of drought, and constrained, in the context of climate change, to reduce the withdrawal of water resources for its agriculture. Water is a major factor affecting the yield and quality of tomatoes, so there is a direct link between upstream agriculture (production) and industrial downstream (processing). Although works to better understand pre-post-harvest links exists, better adapting production to changing climatic constraints remains a challenge for the industry, and it is in this context that this thesis work is located. In this context, the objective of the thesis was to analyze during the chain of production and processing, the impact of agronomic and technological factors on the quality of tomato purées, and to identify during this chain levers to improve the taste, nutritional and environmental of the finished product. Given this objective, this work was constructed to analyze 1) what are the main agronomic and technological factors responsible for the variability of the quality of fresh and processed fruit within the French production areas of industrial tomatoes; 2) what are the effects of variety, water supply, stage of development and process on the quality of fresh fruits and their suitability for processing; 3) what are the processes responsible for the changes in the rheological properties of the purees. Our results showed differences in the quality of fruit and processed products between the two major French industrial tomato production regions in 2015. The choice of cultivar and practices, such as planting density or production cycle time, were responsible for these differences. In the absence of a water deficit, climatic differences (thermal amplitudes and cumulative precipitation) did not seem to be a major factor of variation. Exploration of pre-post-harvest links then confirmed that the commonly used harvest criteria (yield and °Brix) provided little information on the processing ability of tomatoes. In addition, we have shown that decreasing irrigation to replace only 60% of plant evapotranspiration has had little effect on the yield of fresh fruit, and has increased dry matter yield to + 27%, which is positive for the plant. The efficiency of the use of irrigation water has thus been increased by an average of 20% over the entire cycle. The composition of the dry matter of the fruits at harvest was not significantly affected by the water deficit in 2016. On the other hand, when these same fruits were transformed according to industrial processes, the water deficit improved the viscosity of the purees without affecting its color. It also limited the loss of viscosity obtained when the process has a low temperature maceration phase (Cold Break (CB)). This result suggested that the enzymatic reactivity of the tissues was reduced. On the other hand, more drastic water stress in 2017 led to significant differences in dry matter content. As the purees are concentrated to the same SSC content, then the WD purees, which less water has been removed, shows a lower viscosity. The mastery of the dry matter is not the only factor affecting the rheology of purees. It is a complex phenomenon depending on several factors. Indeed, when the differences in viscosity are induced by the cooking method, it is mainly the viscosity of the serum (liquid part of the mash) that is involved. When the viscosity variations are induced by the use of Variety with a high potential for viscosity (Ketchup tomato), it is the size and shape of the particles and their aggregation potential that are involved.

La compaction des sols est un processus majeur contribuant à la dégradation de la structure des sols agricoles et qui cause des dommages économiques directs et indirects très importants pour l'industrie agricole nord-américaine. Bien que l'utilisation des machines agricoles lourdes soit la responsable de la compaction, ce sont les propriétés physiques du sol et surtout son état hydrique qui détermine sa résistance à la compression. L'hypothèse de départ de cette étude supposait que la courbe de rétention en eau (teneur en eau-succion) démontre le dynamisme de la succion matricielle à l'égard de l'effet de plusieurs autres caractéristiques physique du sol. L'allure de la courbe peut donc nous fournir, de façon dynamique, l'effet des caractéristiques physique du sol sur son comportement mécanique (sa consistance). L'objectif de cette étude est de combiner la courbe de rétention en eau dans des modèles constitutifs disponibles dans le logiciel d'éléments finis "Geo-Slope" afin d'améliorer la performance de ces modèles pour les sols non saturés. Le but est donc la mise en évidence de l'effet de la succion matricielle sur le comportement mécanique des sols non saturés et de réduire ainsi les tâches expérimentales d'étude du comportement mécanique des sols agricoles. Ce travail de recherche a été effectué en deux volets : expérimental et simulation. Des essais de la compression uniaxiale, pour différentes teneurs en eau, ainsi que les courbes de rétention en eau de 20 séries de sols agricoles ayant de texture variée et provenant de la province du Québec ont été réalisés. Nos résultats montrent que la pression de préconsolidation diminue à mesure que le taux d'humidité augmente jusqu'au potentiel matriciel de la capacité au champ. Par contre, le taux d'humidité n'avait pas d'effet sur l'indice de compression de ces sols. D'ailleurs, l'augmentation du pourcentage d'argile faisait augmenter la pression de préconsolidation. L'indice de compression augmentait aussi avec l'augmentation de la quantité d'argile jusqu'à 33 %, au-delà duquel il diminuait. Pour ce qui est les seuils des domaines hydriques, le seuil "w," a été localisé, pour les sols de texture moyenne de la série Joly, à la teneur en eau de 22 % qui est équivalente au potentiel matriciel de la capacité au champ mais, le seuil "w2" n'a pas été localisé pour aucun sol. Les simulations de la compressibilité par les trois modèles constitutifs disponibles dans le logiciel d'éléments finis "Geo-Slope", combinés avec la courbe de rétention en eau, démontrent que le modèle cam-clay a une meilleure concordance par rapport aux résultats expérimentaux malgré une faible surestimation. Le modèle hyperbolique et le modèle linéaire élastique, par contre, font des sous-estimations non négligeables de la déformation volumique. La procédure de la validation des modèles calibrés, sur un sol sableux, nous révèle que les écarts du modèle hyperbolique et surtout celui du linéaire élastique deviennent plus importants avec l'augmentation de la teneur en argile du sol où le comportement mécanique du sol s'éloigne du comportement linéaire. La déformation brutale et disproportionnée des sols sablonneux qui survient dès les premières étapes de chargement n'a pas été révélée par aucun de ces trois modèles.

Les toitures végétalisées ont des répercussions très positives sur la performance énergétique des bâtiments. L’objectif est d’évaluer l’incidence des toitures végétalisées sur la performance énergétique des bâtiments à travers des moyens numériques et expérimentaux. La modélisation du comportement thermo-hydrique des toitures végétalisées permet de quantifier ces effets et contribue à promouvoir cette technique.Cette thématique requiert en premier lieu des compétences en énergétique du bâtiment et de modélisation thermique dynamique, si l’on souhaite établir un modèle représentatif du comportement thermo-hydrique d’un composant de toiture végétalisée. Afin de développer ces différents aspects, un travail préliminaire qui consiste en une étude bibliographique approfondie portant sur les modèles proposés dans la littérature a été entrepris. Sur la base de cette étude bibliographique, un modèle couplé de transfert de chaleur et d’humidité a été développé. Ce modèle est basé sur l’établissement des équations de bilan énergétique sur la surface du feuillage et la surface du sol. Afin d’affiner le modèle développé et d’obtenir de meilleurs résultats numériques, diverses caractérisations expérimentales des matériaux qui entrent dans la composition de la toiture végétalisée ont été effectuées. Une plateforme expérimentale (Climabat, échelle 1/10) a été conçue sur le site de l’Université de La Rochelle dans le but de mesurer l’incidence des toitures végétalisées sur les bâtiments et fournir des données permettant de calibrer et de vérifier le modèle développé. Des comparaisons ont été entreprises entre toiture végétalisée et toiture classique, une différence de température de surface extérieure de 30°C a été notée pendant la période d’été. Les résultats des simulations montrent aussi que la végétalisation des toitures de bâtiment améliore non seulement les conditions de son confort thermique mais aussi sa performance énergétique. Des campagnes de mesures ont été également effectuées sur des bâtiments réels équipés avec des toitures végétalisées. La validation expérimentale du modèle développé a été ensuite entreprise à deux échelles, l’une à échelle réduite (maquette échelle 1:10) sur des bancs d’essais sur le site de l’Université de La Rochelle et une à échelle réelle, sur des pavillons BBC existants où différentes typologies de toitures végétalisées ont été instrumentées. Une fois le modèle développé et sa pertinence vérifiée par comparaison à des mesures expérimentales, il a été couplé à un code de simulation thermique dynamique des bâtiments (TRNSYS). Cela a permis de prédire la performance énergétique et le calcul des besoins de chauffage et de climatisation des bâtiments équipés d'une toiture végétalisée. Les résultats de simulations ont montré que la présence d'une toiture végétalisée permet une réduction des besoins des bâtiments et protège la membrane d’étanchéité de la toiture des températures extrêmes et des grandes fluctuations de température. De plus, il a été constaté que l'effet des toitures végétalisées sur la réduction de la température de l'air intérieur est plus important en été. Aussi, il a été constaté que les besoins de climatisation et de chauffage dépendent fortement du niveau d'isolation de la toiture. Enfin, les simulations réalisées pour différents climats ont montré que la toiture végétalisée est bénéfique pour le climat des pays européens. / Green roofs have a positive effect on the energy performance of buildings, providing a cooling effect in summer, along with a more efficient harnessing of the solar radiation, due to the reflective properties of the foliage. To assess these effects, a thermodynamic model was developed as well as the thermo-physical properties of the green roof components were characterized.The proposed model is based on energy balance equations expressed for foliage and soil media. The influence of the mass transfer on the thermal properties, and evapotranspiration were taken into account. Then, the water balance equation was added into the developed model and numerical simulations were performed. In order to evaluate the temperatures evolution at foliage and soil ground levels.Three of the main physical properties of green roofs were experimentally investigated to determine some of the green roofs’ modeling key parameters. First, the thermo-physical properties of green roofs were characterized by correlating the thermal conductivity of the substrate with the water content for different substrates and maximum water capacities. Next, the moisture storage was characterized using the dynamic vapor sorption technique. Third, themicro-structural properties of green roof substrate were characterized using mercury intrusion porosimetry. In addition to these characterizations, the evapotranspiration term, which is very important in the water balance, was measured.The model was experimentally validated according to a green roof platform (scale 1:10) constructed on the site of the University of La Rochelle. Measurements have also been conducted in a full scale building equipped with green roofs. Once the proposed model validated, it has been coupled to a building thermal code (TRNSYS) to evaluate the impact of green roofs on the energy performance of buildings.The results show that the effect of mass transfer in the subtract was very effective in reducing the model errors. Comparisons were undertaken with a roof slab concrete model; a significant difference in temperature (up to 30 °C) between the outer surfaces of the two roofs was noticed in summer. The heat flux through the roof was also evaluated. The roof passive cooling effect was three times more efficient with the green roof. In the winter, the green roof reduced roof heat losses during cold days; however, it increased these losses during sunny days. With a green roof, the summer indoor air temperature was decreased by 2 °C, and the annual energy demand was reduced by 6% for an oceanic climate such as that of La Rochelle. Finally, the simulations performed for different climates suggest that green roofs are thermally beneficial for hot, temperate, and cold European climates.

La germination est un processus clé qui conditionne la régénération des plantes dans leur milieu ainsi que leur distribution. Connaître les conditions thermique et hydrique qui permettent aux plantes de germer est un préalable nécessaire à l’identification des menaces qui pèsent sur elles et tout particulièrement dans un contexte de changement climatique. Les modèles en temps thermique et temps hydrique permettent de prédire la phénologie de germination sur le terrain en fonction des conditions climatiques dans l’environnement de la graine dépassant des valeurs seuil de température et de potentiel hydrique de base, Tb et Ψb (i.e. respectivement la température minimale et le potentiel hydrique minimum permettant la germination).Dans ce travail de thèse, il est donc question d’étudier l’écophysiologie de la germination à l’aide de ces modèles à deux échelles taxonomiques : (i) celle des plantes à graines et (ii) à l’échelle du genre Silene de la région PACA. Dans les deux cas le but est d’évaluer les contraintes évolutives des traits de réponse au climat de la germination ainsi que leurs liens avec les contraintes morphologiques et phénologiques des plantesLes résultats de cette thèse montrent un fort signal phylogénétique des traits de germination de la température de base et une plus grande labilité pour le potentiel hydrique de base quelle que soit l’échelle taxonomique considérée. En revanche, les liens avec les traits des plantes, tels que la masse des graines, sont plus variables et dépendent à la fois de l’origine biogéographique et de la longévité des espèces. / Germination is a key process in plant reproduction, a critical and irreversible phase conditioning the regeneration and distribution of plants. Understanding how temperature and water act on germination, is major step prior to identify risks plants may undergo under warming climate. Thermal time and hydrotime modelling of germination are useful tools to predict germination in the field as a function of climatic conditions above threshold value of temperature and water potential (respectively base temperature, Tb, and base water potential, Ψb) in a seed’s environment. This PhD thesis aimed at studying germination ecophysiology at two contrasted taxonomic scales: (i) for all seed plants and (ii) at the restricted level of the genus Silene in the Provence Alpes Côte d’Azur region. In both cases the objective was to evaluate evolutionary implications of the germination traits, Tb and Ψb and their link with plant morphological and phenological constraints. This work is structured in three parts : (I) Temperature but not moisture response of germination shows phylogenetic contraints while both interact with seed mass and life span ; (II) Germination ecophysiology in the Silene genus : thermal time and hydrotime models ; (III) Comparative ecology of Silene germination : relation with plant traits and climate.The mains results of this work show strong evidences of phylogenetic signal in base temperature and greater lability for base water potential at both taxonomic scales. The links with plant traits such as seed mass depend on biogeographical origins and life span.

Durant l’épisode de canicule-sécheresse de 2003, les peuplements de douglas et de hêtres en Bourgogne ont été lourdement affectés, présentant des symptômes de dépérissement et de surmortalité. Cet épisode semble être la première occurrence d’aléas climatiques attendus dans un futur proche et remet en question leur pérennité en Bourgogne puisque leur vulnérabilité au climat est attribuable à l'amplitude et au cumul des contraintes hydriques exercées durant leur cycle de végétation. Dans le contexte du changement climatique et en réponses aux demandes des gestionnaires forestiers qui s’appuient partiellement sur une cartographie de l’évolution des contraintes climatiques jusqu’à la fin de ce siècle, ce travail explore la capacité d’une chaîne de modélisation hydroclimatique haute résolution couplant le modèle de climat régional WRF alimenté par les réanalyses ERA-Interim au modèle de bilan hydrique Biljou© ˆ simuler des indices de déficit hydrique pour ces deux essences. La première partie de ce travail propose une analyse de la capacité du modèle WRF à simuler chacune des variables atmosphériques de surface qui sont utilisées en entrée du modèle du bilan hydrique. L’analyse de la capacité du modèle à simuler ces variables repose (i) sur une approche comparative directe entre les données simulées par WRF et les observations enregistrées par le réseau de stations Météo-France et les réanalyses SAFRAN à l’échelle de la région, de la station, et du peuplement forestier, (ii) sur une approche indirecte utilisant l’évapotranspiration potentielle (ETP) et la relation entre les indices de croissance radiale et les indices de déficit hydrique calculés par le modèle d’impact pour les deux essences. Les résultats montrent une amélioration significative des données ERA-Interim par le modèle WRF pour chacune des variables ainsi qu’une capacité certaine à les spatialiser à haute résolution. Toutefois, la bonne reproduction de l’ETP par WRF, combinée à la faible corrélation entre la moyenne annuelle des indices de déficit hydrique estimés avec les données WRF et la moyenne annuelle des indices de croissance radiale montrent que les difficultés de WRF à simuler le déficit hydrique sont principalement imputables à ses biais de précipitations. La seconde partie propose l’application d’une post-correction statistique aux données de précipitations WRF. Bien que cette méthode améliore significativement la distribution spatiale des précipitations, leurs variabilités saisonnière et interannuelle et surtout les cumuls précipités, les données post-corrigées ne permettent pas de reproduire un indice de déficit hydrique suffisamment proche de celui estimé à partir des observations ou des analyses SAFRAN. Deux nouvelles simulations résolvant explicitement les processus convectifs et utilisant un guidage spectral ont permis de montrer à partir de deux années types que cette déficience est imputable à l’incapacité de la méthode de correction à résoudre les différences de timing de la variabilité climatique transitoire simulée par WRF. Deux types d’erreurs de modélisation climatique, survenant indépendamment, sont donc d'une importance primordiale pour les études d'impact: (i) la chronologie des événements pluvieux ; (ii) la distribution statistique des précipitations quotidiennes. La combinaison de ces deux éléments contrôle le nombre de jours franchissant le seuil de 40% de réserve relative en eau du sol et indirectement l’intensité des indices de déficit hydrique. / During the 2003 drought and heat wave event, douglas-fir and common beech stands in Burgundy have been heavily affected, and presented symptoms of dieback and mortality. This event seems to be the first occurrence of expected climatic changes in the near future and questions their sustainability in Burgundy since their climate vulnerability is mainly due to the amplitude and accumulated water constraints exercised during their growing cycle. In the context of climate change and in order to provide information to forest managers who partly rely on a mapping of the climatic constraints until the end of this century, this work explores the ability of a high resolution hydroclimatic modelling chain, coupling the regional climate model WRF to the daily lumped water balance model Biljou© in order to simulate soil water deficit indices for these two species. The first part of this paper analyzes the capacity of WRF model to simulate each surface atmospheric variable used as input for the water balance computation. The analysis of model's ability to simulate these variables is based on (i) a direct and comparative approach between WRF simulated data and observations recorded by the Météo-France stations network and SAFRAN reanalyses across the whole region, over stations and forest stands, (ii) on an indirect approach using the potential evapotranspiration and soil water deficit index calculated by Biljou©. Results show a significant improvement upon the ERA-Interim data for each variable and a strong ability to produce reliable data at high resolution. However, the WRF capability to estimate a realist potential evapotranspiration, combined to the the low correlation between the average annual soil water deficit and radial growth indexes, show that the WRF deficiencies in simulating water deficit are mainly attributable to its precipitation biases. The second part proposes to apply a statistical post-correction to the WRF precipitation data. Although this method significantly improves the spatial distribution of precipitation, their seasonal and interannual variability and precipitation amounts, post-corrected data do not produce a water deficit index sufficiently close to those ones estimated from observations or SAFRAN reanalysis. Two new simulations explicitly solving convective processes and using a spectral nudging have shown that this deficiency is mainly attributable to the inability of the correction method to solve timing differences of the transient climate variability simulated by WRF. This work showed that two types of climate modeling errors occurring independently, are major issues for impact studies: (i) the timing of precipitations events ; (ii) the statistical distribution of daily precipitation. Combined together, they control the number of days crossing the 40% threshold of relative extractable water and indirectly the soil water deficit index intensity.