L'imagerie a récemment émergée comme outil de mesure de la dynamique du zooplancton en donnant des informations à la fois taxonomiques et de structure en taille de la communauté — nécessaires à la bonne compréhension de la dynamique du zooplancton au sein de l'écosystème pélagique. Ce travail est cependant davantage centré sur l'étude de la structure en taille du zooplancton dont différents aspects seront examinés au cours de trois chapitres: méthodes, analyse et description écologique d'une série temporelle de 11 ans, modélisation. Le chapitre méthodologique évalue la validité de l'imagerie en examinant l'effet de nouveaux biais, directement issus de l'imagerie, sur ledit spectre de taille (objets en contact au cours de l'acquisition d'image, efficacité de la classification automatique, modèle utilisé pour le calcul des biovolumes et biomasses). Il s'agit d'une discussion sur ce que le scientifique veut mesurer et sur ce qu'il analyse finalement compte tenu des contraintes méthodologiques. Le second chapitre est consacré à l'évolution temporelle (1995-2005) de l'écosystème pélagique de la mer Ligure — plus spécifiquement de la station d'observation côtière de la rade de Villefranche-sur-Mer. Par l'étude combinée des données disponibles (taxonomie, structure en taille, climat, météorologie locale, hydrologie et biologie), les facteurs physiques, chimiques et biologiques déterminant pour l'écosystème sont extraits. Il s'agit principalement du climat hivernal, précipitations et températures, ainsi que de l'irradiation solaire reçu au printemps et en été. Les interactions entre ces facteurs déterminent différents états de la communauté zooplanctonique. Enfin, le dernier chapitre propose un modèle du zooplancton basé sur sa structuration en taille. Puisque les modèles classiques, en boîte, représentent difficilement la dynamique du zooplancton, l'approche par la taille fut proposée comme alternative. Le modèle présenté est exploratoire, incluant la croissance du zooplancton selon une modélisation de type “budget énergétique dynamique” et la prédation selon des rapports de taille proies/prédateurs. Le but étant de comprendre ce qui détermine la structure en taille du zooplancton dans l'environnement. Les simulations effectuées sont ainsi comparées à la dynamique observée dans les phases majeures identifiées au chapitre précédent. C'est un premier pas vers l'intégration de ce type de modèles au sein de modèles plus généraux en vue d'améliorer la qualité de représentation du zooplancton. Le présent travail enrichit la connaissance du concept plus vaste de l'observation et de l'analyse théorique de la structuration en taille du zooplancton, mais il enrichit aussi la compréhension des liens entre le zooplancton et son environnement.

L'actualité (séisme de l'Aquila, avril 2009) démontre que l'aléa sismique en domaine à faible déformation doit être pris en compte en dépit de la complexité du problème. Compte tenu des conditions assez générales dans ces domaines (sismicité diffuse, héritage structural important, faible vitesse de glissement sur les failles, séismes forts très rares, compétition tectonique/érosion avec le plus souvent avantage à l'érosion...) l'évaluation de l'aléa, et surtout la caractérisation des sources, reste un exercice particulièrement difficile. Au cours de cette soutenance je présenterai les travaux que j'ai menés à la jonction Alpes – Bassin Ligure à partir d'une approche pluridisciplinaire (géologie/sismologie/géodésie à terre et en mer) et en collaboration avec des collègues de Géosciences Azur et d'autres laboratoires Français et Italiens. Dans un tel contexte la relation faille – sismicité n'est pas une évidence et les méthodes de la tectonique active trouvent rapidement leur limite. Plusieurs sources ont néanmoins pu être caractérisées : à terre, la faille de Blausasc et la faille de Donaréo dans l'arc de Nice ainsi que la faille Argentera-Bersezio dans le Massif de l'Argentera ; et en mer la faille Marcel ainsi que le faisceau de failles de l'éperon d'Imperia. Les travaux réalisés ne sont bien sur pas exhaustifs mais, en fonction des données, ils permettent une première réflexion sur le potentiel sismogène de ces failles. La compréhension de la déformation active nécessite aussi de comprendre le moteur de la déformation régionale. La jonction Alpes – Bassin Ligure est un domaine intraplaque, bordée par la microplaque Adriatique au nord mais à plus de 1000 km de la limite de plaque actuelle des Maghrébides au sud. Dans ce contexte, les régimes de déformation principaux (extension dans le Massif de l'Argentera et compression sur la marge nord Ligure) peuvent être interprétés de différentes façons en fonction d'hypothèses sur la géométrie des structures profondes et sur la dynamique régionale, dominée soit par les processus crustaux, soit par les processus lithosphériques. En l'absence d'une vision exhaustive des sources sismiques potentielles, et surtout de leur comportement dans le temps, la question se pose de savoir comment assurer l'intégration des données de la tectonique active dans la démarche d'évaluation de l'aléa sismique. Je discuterai plusieurs zonages sismotectoniques possibles, tous fondés sur les données disponibles, mais qui dépendent des extrapolations envisagées.

La modélisation a été utilisée comme outil pour améliorer la compréhension des processus physiques et biologiques observés pendant la campagne pluridisciplinaire DYNAPROC 2 (DYNamique des PROCessus rapides dans la colonne d'eau) qui a eu lieu dans la zone centrale de la mer Ligure en septembre-octobre 2004. Cette campagne avait pour objectif l'étude des phénomènes physiques et biologiques qui agissent à courte échelle de temps lors de la transition saisonnière entre l'oligotrophie estivale et la mésotrophie automnale. L'un des éléments les plus marquants de la campagne est le passage de deux lentilles d'eau dessalée dans la zone de mesure que l'on pensait être isolée des apports latéraux. Dans ce travail, nous avons dans un premier temps appliqué un modèle 1D couplé physique-biologie aux données de la campagne. Le réseau trophique simulé comporte dix variables d'états : trois sels nutritifs, trois classes de phytoplancton, deux classes de zooplancton et deux types de détritus. Les résultats ont montré que les principales différences entre ce modèle et les mesures avaient lieu pendant les intrusions d'eau dessalée. Dans un deuxième temps, nous avons testé deux méthodes d'assimilation de données : une méthode classique de relaxation aux données de température et une méthode que nous avons développée, qui est basée sur l'assimilation des variations de profondeur des isopycnes (méthode IDA, Isopycnal Depth Adjustment). L'évaluation des performances relatives des trois modèles a été effectuée avec des diagrammes de Taylor et a montré que le modèle IDA était le plus performant dans la représentation des évènements observés. Cette étude a permis de caractériser les propriétés de la masse d'eau dessalée, de calculer les flux de matière journaliers et de définir les contributions relatives de la physique et de la biologie à l'évolution de la zone productive au large de la mer Ligure.

Le but de ce travail est l'étude de processus à mésoéchelle de la mer Ligure. L'étude concerne les tourbillons et leur effet sur les variables biogéochimiques liées au plancton. Le modèle implémenté pour les simulations est ROMS, Regional Ocean Modeling System (Shchepetkin and McWilliams, 2005). La simulation à haute résolution du courant Ligure-Provençal-Catalan dans la Mer Ligure a révélé la présence d'instabilités qui induit la formation de structures tourbillonnaires. Ces tourbillons sont particulièrement intenses lorsque le forçage du vent provient d'un modèle météorologique à haute résolution spatiale et temporelle. Au contraire, l'utilisation de vents climatologiques à basse résolution comme forçage, induit des structures à mésoéchelle moins intenses et moins nombreuses. Les simulations forcées avec des vents réels permettent la formation d'intenses tourbillons anticycloniques entre le courant Ligure-Provençal et la côte. Ces tourbillons se déplacent lentement avec le courant. L'augmentation de la résolution permet de faire apparaître de petites structures tourbillonnaires autour du vortex principal. Les tourbillons observés sont associés à des structures de vitesse verticale complexes. La simulation montre d'importantes vitesses verticales positives (upwelling) près de la côte qui peuvent induire la remontée de masses d'eaux riches en nutriments, et des vitesses verticales négatives au centre du tourbillon. Les vitesses verticales augmentent avec la résolution de la simulation et peuvent atteindre des valeurs de l'ordre de la dizaine de mètres par jour. L'augmentation de la résolution permet de résoudre plus en détail la distribution du champ de vitesse et on observe ainsi des structures complexes de vitesses positives et négatives que s'alternent en correspondance d'un tourbillon. Pour ce qui concerne les vitesses horizontales, la résolution n'a pas un effet significatif sur leur intensité et distribution. Cela signifie que le processus est suffisamment bien résolu dans la simulation à plus basse résolution. Les vitesses verticales associées V au tourbillon peuvent avoir un rôle significatif pour la dynamique de l'écosystème marin de la Mer Ligure. Ces structures peuvent apporter en surface des masses d'eaux riches en nutriments qui peuvent mettre en route la chaîne trophique liée à la production primaire. Tous les vivants sont liés directement ou indirectement à cette production. Pour étudier l'impact des structures à mésoéchelle sur les variables biologiques nous avons appliqué un module biogéochimique couplé au modèle hydrodynamique. Les résultats mettent en évidence la complexité du comportement des variables biogéochimiques en présence des structures dynamiques, ainsi que leur variabilité en fonction du type de tourbillons (cyclonique ou anticyclonique). Les tourbillonnes cycloniques représentent essentiellement des zones de croissance de biomasse. Les tourbillonnes anticycloniques représentent aussi des zones d'accumulation de biomasse mais aussi des zones de croissance de biomasse due à la remontée d'eaux riches en nutriment au bord du tourbillon. Les résultats du travail de thèse et décrits dans ce document, montrent l'importance des processus à la mesoéchelle, l'impact de tourbillons sur la production biologique et la nécessité d'adopter une résolution spatiotemporelle suffisamment haute pour le modèle océanique et pour les forçages atmosphériques.

Th. 3e cycle--Sci. nat.--Paris 6, 1981.

Le système turbiditique du Var présente la particularité d'être fréquemment parcouru par des écoulements gravitaires. Cela en fait un endroit privilégié pour étudier simultanément les facteurs déclenchant des courants de turbidité, leurs caractéristiques hydrodynamiques, leur contenu particulaire et les dépôts associés. Dans le cadre du projet Européen HERMES (6ème Programme Cadre), nous avons acquis pendant 2 ans dans le canyon du Var et dans la vallée turbiditique (1) des séries temporelles dans la colonne d'eau (30 m et 400 m au dessus du fond) sur la vitesse des courants, la température et le flux particulaire, et (2) des prélèvements répétés par carottage du sédiment de surface. Nos résultats mettent en évidence deux types de transport sédimentaire: (1) des écoulements gravitaires, et (2) des remises en suspension sur le fond par le Courant Nord. L'étude des caractéristiques hydrodynamiques des courants gravitaires permet de préciser nos connaissances sur leur mécanisme de formation. Les courants gravitaires peuvent être initiés par des déstabilisations dans le canyon ou par le plongement en mer de l'eau turbide du fleuve (courant de turbidité hyperpycnal). Ces derniers peuvent être générés lorsque le débit liquide du fleuve franchit un seuil de 306 m3.s-1 à l'embouchure, et à condition que la crue soit étendue à l'ensemble du réseau hydrographique. L'étude combinée des mesures sur les deux années et des faciès sédimentaires dans les dépôts du siècle dernier souligne la prépondérance des courants de turbidité hyperpycnaux, qui représentent 80 % des écoulements gravitaires. De plus, cette étude combinée montre que les écoulements de faible magnitude (résultant de petites instabilités ou de crues annuelles du fleuve) s'arrêtent généralement au débouché de la vallée supérieure et ne déposent du sédiment que sur une terrasse située à 70 m au dessus du fond de la vallée. Les courants gravitaires de grande magnitude (résultant de larges instabilités ou de crues majeures du fleuve) sont fortement érosifs dans la partie du système située avant le pied de pente, et déposent des séquences sédimentaires sur les terrasses, la levée, et localement dans le chenal. Le cadre chrono-stratigraphique établi pour l'étude des séquences sédimentaires permet de mieux contraindre la manière dont ces courants gravitaires sont enregistrés et préservés, à plusieurs échelles de temps.

Afin de comprendre l'évolution, la géométrie et le mécanisme des déformations récentes (<10 Ma) du socle européen depuis le massif cristallin externe de l'Argentera jusque sur la marge nord-Ligure, des analyses thermochronologiques par traces de fission (apatites/zircons), géomorphologiques et des interprétations de profils sismiques ont été réalisées.<br />Une dénudation du massif est enregistrée vers 22 Ma, certainement en relation avec la structuration de l'arc de Castellane au Miocène moyen-supérieur, qui se poursuit localement vers 6 Ma par dénudation le long de la faille du « Camp des Fourches ». Plus globalement un soulèvement à 0,8 mm/a (30°C/km) est enregistré à 3,5 Ma et suivi tardivement par un mouvement inverse le long de la faille de Bersézio/Veillos à 1 mm/a. Malgré une forte emprunte d'érosion glaciaire présente sur le massif, l'analyse géomorphologique conforte ces derniers résultats. A partir d'un modèle d'évolution de processus de surface, le taux d'érosion associé est estimé localement à 1 mm/a et semble aujourd'hui plus important sur le bassin versant oriental du massif.<br />D'après l'analyse de 70 profils sismique-réflexion, la déformation de la marge nord-Ligure serait liée à la propagation d'un chevauchement aveugle jusque dans les formations salifères messiniennes du bassin.<br />Cette déformation récente compressive de l'avant-pays alpin est guidée par une tectonique de socle le long de structures héritées et fait suite à l'exhumation des roches THP dans les zones internes.

Cette étude essentiellement mégastructurale et stratigraphique s'appuie sur le lever cartographique au 1/1 0 0000 de la chaîne de Rochebrune, au SE de Briançon, où affleurent des unités de la zone piémontaise s.l. Les trois premières parties sont consacrées aux trois séries stratigraphiques en présence (mégastructures, lithostratigraphie, paléogéographie). La quatrième partie est un essai de reconstitution tectogénétique et paléogéographique. Structure : Dans ce secteur, l'Unité prépiémontaise de Rochebrune est rétrocharriée sur les Schistes lustrés ophiolitifères : dans les Schistes lustrés, quatre phases alpines synschisteuses plicatives ont été mises en évidence. Seule, la première a une vergence externe. Dans l'Unité de Rochebrune, les effets des tectoniques alpines (b) se sont superposés à ceux d'une paléotectonique d'âge liasique (a), témoignage du rifting téthy· sien : (a) est responsable d'effondrements et de basculements de blocs le long de paléofailles NW-SE ; (b) montre une évolution inhabituelle du niveau structural : une tectonique cassante distensive s'intercale en effet entre deux tectoniques synschisteuses plicatives. Stratigraphie : Trois séries ont pu être distinguées : (1) La série océanique du lac des Cordes (Schistes lustrés), constituée au-dessus de métabasaltes, d'une succession comparable à la série de Chabrière. Un important détritisme serpentineux est présent vers sa base. (2) Une série de marge continentale, comparable à la partie inférieure de la série prépiémontaise de la Roche des Clots, d'âge Norien à Dogger présumé, (Unité de Rochebrune). L'étude lithostratigraphique détaillée de la formation rhético-hettangienne a révélé plusieurs épisodes de tectonique synsédimentaire, dont le principal se situe vers la limite Hettangien-Sinémurien. (3) La série de Prafauchier, (Dogger supérieur-Malm supposés) qui pourrait constituer la suite stratigraphique de 2. On y note un détritisme mixte, essentiellement serpentineux et sialique, avant ou au début du Malm. Paléogéographie et paléotectonique : Le modèle maintenant classique du début de l'évolution de la Téthys ligure a pu être précisé grâce à la présence d'une série océanique (1 ci· dessus) et d'une série de marge continentale (2 +3) : Série de marge continentale: - Limite Hettanglen,Sinémurien (2) le basculement de blocs hectométriques, puis l'intense ravinement et le brutal enfoncement qui font suite, témoignent d'un événement majeur du rifting.. - Dogger probable (2) . l'arrivée de détritus carbonatés, puis siliceux, résulte d'une érosion de plus en plus profonde de la marge. - Fin du Dogger ou début du Malm (3) : un détritisme carbonaté, siliceux, puis ultrabasique précéderait de peu ou serait contemporain de l'ouverture océanique. Série océanique: - Au Crétacé inférieur présumé, un important détritisme serpentineux est l'écho d'une activité tectonique du substratum océanique.

Les petits séismes ne sont pas destructeurs, ils font peu parler d'eux, pourtant ils sont très utiles. Ce mémoire d'HDR décrit à travers plusieurs travaux de recherche comment les petits séismes peuvent être utilisés pour (1) comprendre la source des séismes plus importants par un processus d'inversion des fonctions de Green empiriques (2) imager les failles actives grâce à des méthodes de localisation et relocalisation relative (3) prédire les mouvements du sol engendrés par des séismes majeurs à partir d'une méthode de simulation originale décrite en détail. Les travaux portent sur des séismes de magnitude 3 à 8 dans différentes régions du monde (Mexique, Antilles, Italie, Grèce, France).

La zone briançonnaise est issue d'un domaine de la marge passive de la Téthys ligure, qui a émergé au Jurassique. Elle est actuellement située au cœur de l'arc alpin entre la zone externe et les autres zones internes. L'évolution particulière de ce domaine pose le problème de sa localisation paléogéographique au sein de la marge passive. En effet, les séries briançonnaises des Alpes occidentales (Sud et du Pelvoux) montrent les traces de déformations anté-alpines antérieures ou postérieures au rifting jurassique de la Téthys ligure. L'analyse des marqueurs structuraux (failles normales, filons, hard-ground, ...) contenus dans la sédimentation associée aux études classiques de sédimentologie, stratigraphie et de micropaléontologie permettent d'établir une chronologie précise des évènements extensifs, de caractériser ces paléostructures et de mettre au jour l'évolution du domaine briançonnais tout au long du Mésozoïque et du Cénozoïque. Des variations d'épaisseurs de l'unité lithologique des « Calcaires rubanés » du Ladinien inférieur impliquent une subsidence différentielle d'origine tectonique (période antérift). Des phénomènes de dissociation trouvés à la limite Ladinien-Carnien pourraient correspondre à des ébranlements sismiques contemporains d'une structure syn-rift précoce de la plate-forme triasique. A partir de l'analyse diagénétique d'échantillons prélevés au niveau de la surface d'émersion, il semble que la lacune débute au Sinémurien supérieur sur l'aire de Peyre-Haute. Le rifting téthysien comprendrait 2 phases : au Carnien et au Sinémurien (surrection). En Briançonnais, 2 aires de subsidence distinctes discernables sur des courbes de subsidence ont donc été mises en évidence pour cette période. L'effondrement « post-rift » de la pate-forme briançonnaise au Bathonien supérieur est suivi par une nouvelle structuration au Callovien-Oxfordien créant de nouvelles failles [Claudel et al., 1997]. Les périodes d'activité tectonique du Crétacé sont surtout marquées par des réactivations de failles : à l'Aptien-Albien et au Turonien supérieur. Les brèches du Campanien-Maastrichtien pourraient s'être déposées en contexte de convergence. L'analyse structurale montre l'existence de chevauchements hors-séquences au sein de l'édifice de nappes briançonnaises : la direction de chevauchement des charriages éocènes seraient obliques (vers le nord ?) par rapport aux charriages vers l'ouest oligocènes. La 1ère mise en place de nappes (Peyre-Haute et Prorel) est superficielle et marquée par des olistostromes (Eychauda, Queyrelets). L'analyse paléomagnétique préliminaire [Thomas et al., soumis] suggère une rotation anti-horaire d'une quarantaine de degrés postérieure à toutes les phases de plissements post-nappes de l'ensemble de la zone briançonnaise étudiée. Le dépliage des unités tectoniques, prenant en compte la rotation et les transports vers le nord, a permis de proposer une reconstitution paléogéographique régionale qui replace le domaine briançonnais au sein du Sud Est de la France dans le prolongement est de la Provence jusqu'au Jurassique supérieur. Replacées dans le contexte géodynamique globale, ces structurations successives croisées au niveau du domaine briançonnais pourraient résulter d'interférences entre les cycles de rifting-ouverture océanique suivants décalés dans l'espace et dans le temps [Claudel & Dumont, soumis] : système Halstatt-Méliata au Ladinien inférieur ; système Atlantique Central-Téthys ligure au Carnien-Lias ; système Atlantique Nord-Golfe de Gascogne-domaine valaisan au Callovien-Oxfordien. La plate-forme triasique enregistrerait tout d'abord l'écho du rifting de l'océan Halstatt au Ladinien, puis subit le 1er stade du rifting téthysien dès le Ladinien supéruer-Carnien. La phase principale survenant au Lias se traduit en domaine briançonnais par une surrection ; ce qui permet d'admettre que ce domaine constituait l'épaulement du rift téthysien [Stampfi, 1993]. Après l'ouverture initiale de l'océan Téthysien ligure, le rifting valaisan oblique par rapport à la ride médio-téthysienne continue de structurer le domaine briançonnais situé dès lors à l'intersection de 2 zones de rupture crustale. Le Wombat plateau au large de l'Australie a subit une évolution de ce type et fournit une image analogue à celle proposée pour le domaine briançonnais au Mésozoïque.