Le développement des nouvelles technologies permet la visualisation interactive de mondes virtuels de plus en plus vastes et complexes. La production de paysages plausibles au sein de ces mondes devient un défi majeur, en raison de l'importance des éléments de terrain et des écosystèmes dans la qualité et le réalisme du résultat. S'y rajoute la difficulté d'éditer de tels éléments sur des échelles spatiales et temporelles aussi vastes que peuvent l'être celles des chaînes de montagnes. Cette édition se fait souvent en couplant des méthodes manuelles et de longues simulations numériques dont le calibrage est complexifié par le nombre des paramètres et leur caractère peu intuitif.Cette thèse propose d'explorer de nouvelles méthodes de simulation de paysages à grande échelle, avec pour objectif d'améliorer le contrôle et le réalisme des scènes obtenues. Notre stratégie est de fonder nos méthodes sur des lois éprouvées dans différents domaines scientifiques, ce qui permet de renforcer la plausibilité des résultats, tout en construisant des outils de résolution efficaces et des leviers de contrôles intuitifs.En observant des phénomènes liés aux zones de compression de la croûte terrestre, nous proposons une méthode de contrôle intuitif de la surrection à l'aide d'une métaphore de sculpture des plaques tectoniques. Combinée avec de nouvelles méthodes efficaces d'érosion fluviale et glaciaire, celle-ci permet de sculpter rapidement de vastes chaînes de montagnes. Pour visualiser les paysages obtenus à échelle humaine, nous démontrons le besoin de combiner la simulation de phénomènes variés et de temporalités différentes, et nous proposons une méthode de simulation stochastique pour résoudre cette difficile cohabitation, que nous appliquons à la simulation de processus géologiques tels que l'érosion, jointe à la formation d'écosystèmes. Cette méthode est déclinée sur GPU et appliquée à la formation du manteau neigeux, en combinant des aspects au long cours (précipitations, changements d'état de l'eau) et des aspects dynamiques (avalanches, impact des skieurs).Les différentes méthodes proposées permettent de simuler l'évolution de paysages à grande échelle, tout en accordant une attention particulière au contrôle. Ces aspects sont validés par des études utilisateur et des comparaisons avec des données issues de paysages réels. / The development of new technologies allows the interactive visualization of virtual worlds showing an increasing amount of details and spacial extent. The production of plausible landscapes within these worlds becomes a major challenge, not only because the important part that terrain features and ecosystems play in the quality and realism of 3D sceneries, but also from the editing complexity of large landforms at mountain range scales. Interactive authoring is often achieved by coupling editing techniques with computationally and time demanding numerical simulation, whose calibration is harder as the number of non-intuitive parameters increases.This thesis explores new methods for the simulation of large-scale landscapes. Our goal is to improve both the control and the realism of the synthetic scenes. Our strategy to increase the plausibility consist on building our methods on physically and geomorphologically-inspired laws: we develop new solving schemes, which, combined with intuitive control tools, improve user experience.By observing phenomena triggered by compression areas within the Earth's crust, we propose a method for the intuitive control of the uplift based on a metaphor on the sculpting of the tectonic plates. Combined with new efficient methods for fluvial and glacial erosion, this allows for the fast sculpting of large mountain ranges. In order to visualize the resulting landscapes withing human sight, we demonstrate the need of combining the simulation of various phenomena with different time spans, and we propose a stochastic simulation technique to solve this complex cohabitation. This methodology is applied to the simulation of geological processes such as erosion interleaved with ecosystems formation. This method is then implemented on the GPU, combining long term effects (snow fall, phase changes of water) with highly dynamics ones (avalanches, skiers impact).Our methods allow the simulation of the evolution of large scale, visually plausible landscapes, while accounting for user control. These results were validated by user studies as well as comparisons with data obtained from real landscapes.

Tout support immergé dans l’eau est rapidement colonisé par de nombreux organismes micro- et macroscopiques. Ce phénomène séquentiel et complexe appelé biofouling est à l’origine de nombreux préjudices économiques et écologiques, notamment dans le milieu marin. L’interdiction récente de certaines substances toxiques, utilisées comme biocides dans les revêtements antifouling des coques de bateaux notamment, a relancé l’intérêt de rechercher de nouvelles molécules antifouling respectueuses de l’environnement. L’objectif de cette thèse a été de développer et d’amorcer l’étude de la représentativité d’un bio-essai permettant d’évaluer le potentiel antifouling de molécules et de revêtements sur des « biofilms » mono et plurispécifiques in vitro en microplaques grâce à l’utilisation de fluorochromes. Le choix a été fait de se focaliser sur le biofilm primaire car il est envisagé que l’élimination ou la limitation de ce dernier réduisent le biofouling. Cinq souches de bactéries marines pionnières, isolées de la Rade de Toulon et en Bretagne, ont été utilisées afin de comparer l’efficacité anti-adhésion de molécules commerciales et naturelles. Deux dérivés de synthèse de substances naturelles marines (TFA E et Z) ont présenté une activité significative associée à une absence de toxicité sur bactéries, suggérant ainsi un mode d’action anti-adhésion spécifique. En outre, les différences de sensibilité entre souches ont confirmée l’importance de réaliser le bio-essai avec un panel diversifié de bactéries.Afin de voir si les données obtenues en laboratoire reflétaient ce qui se produit dans le milieu naturel, une comparaison entre les résultats du bio-essai en microplaque appliqué à six revêtements et les biofilms qui ont colonisés ces mêmes peintures immergées un mois dans la Rade de Toulon (analysés par cytométrie de flux, microscopie et PCR-DGGE), a été effectuée. Les analyses quantitatives ont suggéré une cohérence entre les deux approches même si l’absence de revêtement d’efficacité intermédiaire et le nombre de systèmes testés limite la portée de nos conclusions / Any surface immersed in water is rapidly colonized by a lot of micro-and macroscopic organisms. Sequential and complex phenomenon known as biofouling, lead to major economic and ecological damages, particularly in the marine environment. The recent ban of toxic substances used as biocides in antifouling coatings for ship hulls notably, has relaunched searching for new molecules antifouling environmentally friendly. The objective of this thesis was to develop and initiate the study of the representativeness of a bioassay allow to assess the potential of molecules and antifouling coatings on "biofilms" mono and multi-species microplate using of fluorochromes. It was decided to focus on the primary biofilm because it is possible that the elimination or limitation of the latter reduce biofouling. Five strains of marine bacteria pioneers, isolated from the Bay of Toulon and Brittany, were used to compare the effectiveness of a settlement of commercial and natural molecules. Two derivatives of natural substances Marine (TFA E and Z) showed significant activity associated with a lack of toxicity in bacteria, suggesting a specific anti-adhesion mechanism. In addition, differences in sensitivity between strains have confirmed the importance of making the bioassay with a various bacteria. To see if the data obtained in the laboratory showed what happens in the natural environment, a comparison between the results of the bioassay in microplate applied to six coatings and biofilms isolated on the same paint immersed for a month in the Bay of Toulon (analyzed by flow cytometry, microscopy and PCR-DGGE) was performed. Quantitative analysis suggested a correlation in between approaches although the absence of effectiency intermediate coating and the number of tested systems limit our conclusions

Les alcaloïdes sont, en général, une famille de composés hétérocycliquesd'origine végétale qui intègrent des atomes d'azote dans leur structure complexe.Leur intérêt réside dans les activités biologiques intéressantes qu'ils présentent, etpour cette raison, ils sont largement utilisés par l'industrie pharmaceutique. Enparticulier, les anneaux de pyrrolidine et de pipéridine se trouvent comme basefondamentale dans un grand nombre de telles structures. D'autre part, l'un desprincipaux objectifs de la chimie synthétique est d'obtenir ces types de moléculesd'une manière asymétrique. Entre autres, la catalyse métallique s'est révélée trèsutile à cet effet. Par exemple, les ligands de type ferrocényle précédemmentdéveloppés dans notre groupe donnent naissance à des pyrrolidines énantiopuréesdensément substituées. De même, ces types de ligands ont été évalués dansdifférents types de réactions de cycloaddition, ce qui a entraîné la formationasymétrique de structures tricycliques d'intérêt biologique. D'autre part, une synthèseracémique collective de composés tétracycliques de la famille Securinega a étédéveloppée. Cette synthèse permet d'accéder à différents produits naturels de lafamille en raison de la polyvalence de l'intermédiaire lactone bicyclique. / Alkaloids are, in general, a family of heterocyclic compounds of vegetal originthat incorporate nitrogen atoms in their complex structure. Their interest lies in theoutstanding biological activities they present, and for this reason they are widely usedby the pharmaceutical industry. In particular, pyrrolidine and piperidine rings arefundamental scaffolds found in a large number of such structures. On the other hand,one of the main objectives of synthetic chemistry is to obtain these types ofmolecules in an asymmetric way. Among others, metal catalysis has proven to bevery useful for this purpose. For example, ferrocenyl proline ligands previouslydeveloped in our group gave rise to densely substituted enantiopure pyrrolidines.Likewise, these types of ligands have been evaluated in different types ofcycloaddition reactions, which have resulted in the asymmetric formation of tricyclicstructures of biological interest. In contrast, a collective racemic synthesis oftetracyclic compounds of the Securinega family has been developed. This synthesisprovides an access to different natural products of the family due to the divergencegiven by a bicyclic lactone intermediate.

Les divinités vénérées par les Aztèques dans le Mexique central étaient nombreuses et complexes. Afin de mieux comprendre ces entités, les chercheurs ont adopté différentes approches dans leurs études au cours des dernières décennies, mais la matérialité des parures divines est restée un sujet peu exploré. Malgré l’importance que l’on reconnaît aux attributs, aucune étude ne s’est intéressée de manière globale et systématique aux matériaux qui constituaient les dieux et à leurs significations. Pourtant, ces derniers étaient au fondement des divinités qui incarnaient notamment des manifestations naturelles et se matérialisaient dans le monde des hommes au moyen de formes physiques constituées de matériaux prélevés dans la nature. Elles pouvaient alors être représentées ou bien personnifiées par des statues ou des hommes revêtant les parures de ces entités. L’objectif de cette thèse est de proposer une méthode d’analyse des divinités d’un point de vue emic, fondée sur le déchiffrement de leurs parures et donc sur l’étude systématique des éléments naturels utilisés ou symbolisés dans celles-ci. En décomposant les parures de Tlaloc et de Huitzilopochtli, ce travail met en évidence les significations des matériaux en rapport avec les formes qu’ils prenaient (c’est-à-dire les attributs portés) et les supports corporels des dieux, ceci afin de restituer ce que représentaient ces deux entités pour les Aztèques et comprendre les variations qui affectaient leurs parures d’un contexte à un autre. Apparaît une conception de ces dieux parfois différente de celle que l’on pouvait en avoir, héritée des religieux et des conquérants espagnols. / The deities honored by the Aztecs of Central Mexico were numerous and complex. In order to better understand these entities, Mesoamericanists have addressed this topic from different approaches over the past decades, but the materiality of the gods’ costumes has remained a little-explored subject. Despite the fact that the importance of the attributes is acknowledged by scholars, no study to this date has ever proposed a global and systematic analysis of the materials that composed the deities and of their meanings. However, they were a central part of the deities, given that most of them embodied natural phenomena and showed themselves in the world of men by means of physical forms made of materials taken from nature. In that case, they could be represented or personified by men who wore the costumes of these entities. The contribution of my dissertation is based on the development of a methodology to study the deities from an emic perspective and decipher the meaning of their costumes, which implies a systematic analysis of the natural elements they used or symbolized. By decomposing the costumes of Tlaloc and Huitzilopochtli, this work emphasizes the meanings of the natural elements in relation to the forms they took (i.e. the attributes worn) and the gods’ bodies, in order to understand what these two entities represented for the Aztecs and why their costumes could vary depending on the context. What comes to light is a conception of Tlaloc and Huitzilopochtli that can be different from the one we had, inherited from the Spanish missionaries and conquerors.

Le permafrost de montagne est menacé par le réchauffement atmosphérique, une évolution qui s’accompagne de l’augmentation des phénomènes tels que les chutes de pierres, la formation de thermokarsts et l’accélération des glaciers rocheux. La déstabilisation des glaciers rocheux, qui compromet l’intégrité structurelle de ces formes, semble liée au réchauffement atmosphérique, et a suscité un intérêt grandissant au cours des dernières années. Ce phénomène, qui peut être provoqué par le réchauffement du pergélisol ou des contraintes mécaniques externes, est caractérisé par une accélération anormale des glaciers rocheux affectés, et par l’apparition des signes géomorphologiques telles que des fissures et des crevasses à sa surface. Bien que ce processus peut être transitoire, il peut déterminer une phase de crise amenant le glacier rocheux à un effondrement.Cet étude se préfixe de fournir une première évaluation des phénomènes de déstabilisation de glacier rocheux à l’échelle des Alpes françaises. Dans un premier temps, l’empreinte spatiale du pergélisol a été évaluée afin de produire une carte de répartition du pergélisol régionale, un outil nécessaire pour estimer l’état du permafrost dans les glaciers rocheux. La deuxième étape a consisté à identifier les formes déstabilisées grâce à une observation ponctuelle des images aériennes afin d’identifier les caractéristiques typiquement observables sur les glaciers rocheux déstabilisés. Il est alors possible de comprendre les conditions topoclimatiques typiques dans lesquelles se produit ce phénomène et de repérer les formes susceptibles de subir ce processus. Enfin, les efforts ont été concentrés sur le glacier rocheux du Lou, déstabilisé, qui, du fait d’un détachement de couche active, a conduit à une lave torrentielle en Août 2015. L’analyse a visé à mieux définir les circonstances de cet événement, en mettant l’accent sur les facteurs de préconditionnement, de préparation et de déclenchement et sur leur interaction avec le processus de déstabilisation.Les résultats ont fourni des informations riches sur la zone périglaciaire de la région. La modélisation de la répartition du pergélisol a mis en évidence les étendues de la zone périglaciaire dans la région qu’on peut trouver sur les pentes de débris au-dessus de 2300 - 2500 m.a.s.l. en fonction de l’exposition solaire et des caractéristiques régionales des précipitations. L’observation des photographies aériennes a permis d’observer 46 formes en cours de déstabilisation, soit 12% des glaciers rocheux actifs des Alpes françaises. Il apparaît que la déstabilisation est plus susceptible de se produire dans certaines conditions topoclimatiques locales spécifiques, en particulier dans des pentes exposées au nord, raides et convexes situées aux marges inférieures de la zone de pergélisol. Un grand nombre de glaciers rocheux ne présentant actuellement aucune déstabilisation sont donc susceptibles d’être affectés par une déstabilisation future. L’analyse du glacier rocheux du Lou a révélé que la déstabilisation est liée à une avancée rapide du front vers un ravin torrentiel. Ce processus semble avoir accru la prédisposition des matériaux détritiques du front à être mobilisés par du ruissellement, des précipitations relativement modérées ayant suffi à déclencher l’événement.Malgré les incertitudes liées aux méthodes impliquées, les résultats suggèrent que les conditions favorables à la déstabilisation sont fréquentes, et que cette dernière peut augmenter le niveau de risque si le site est connecté à des infrastructures humaines. Des efforts supplémentaires doivent donc être entrepris, afin d’améliorer la compréhension de ces processus, notamment par la surveillance des sites ainsi que par une évaluation locale complète des cascades de processus liés à ce phénomène. / As occurring to several geosystems on our planet, mountain permafrost is threatened by climate change as prolonged warming may compromise the geotechnical properties of the frozen ground. As result, increasing occurrence of rockfall activity, thermokarst formation and rock glacier acceleration was observed in the past decades. Rock glacier destabilization, a process that compromises the structural integrity of these landforms, seems to be linked to atmospheric warming, gaining interest in the past years. The destabilization, which may be triggered by warming permafrost or mechanical stress, is characterized by an anomalous acceleration of the landform and the occurrence of specific features such as cracks and crevasses on its surface. Although the occurrence of these processes is mostly transitory, determining a textit{crisis} phase of the landform, in exceptional cases it may lead the rock glacier to structural collapse.This PhD thesis provided an assessment on the occurrence and related processes of rock glacier destabilization in the French Alps. At first, the spatial occurrence of debris permafrost was assessed in order to provide the permafrost distribution map of the French Alps, a tool that was necessary to evaluate permafrost conditions at rock glaciers sites. The second step consisted in an identification of destabilized rock glaciers in the region, which was done by multiple orthoimages interpretation aimed to identify features typically observable on destabilized rock glacier. Once identified the destabilized rock glaciers it was possible to analyse the typical topographical settings in which destabilization occurs and to to spot those landforms that are susceptible to experience this phenomenon. After these efforts at the regional scale, the focus was shifted towards local scale investigations at the Lou rock glacier, a partially destabilized landform that, due to frontal failure, in August 2015 triggered a debris flow that caused significant damages to buildings. The analysis aimed to better define the circumstances of this event, focusing on preconditioning, preparatory and triggering factors and their interaction with the destabilization process.The results provided interesting insights on the issue of destabilizing rock glaciers in the region. Permafrost distribution modeling demonstrated the large extents of the periglacial zone in the region as it can be found in debris slopes above 2300 - 2900 m.a.s.l. depending upon solar exposure and regional precipitation characteristics. Rock glacier destabilization was observed on 46 landforms, i.e. the 12% of the active rock glaciers. Destabilization was found to be more likely to occur in specific local topo-climatic conditions, consisting of north facing, steep and convex slopes at the lower margins of the permafrost zone. A large number of rock glaciers currently not showing destabilization was found to be located in these conditions and suggested to be susceptible to future destabilization. As demonstrated by the Lou rock glacier analysis, destabilization was found to be a relevant phenomena in the context of permafrost hazards. At this site, rock glacier destabilization was linked to a rapid frontal advance towards a torrential gully. This process seemed to have increased the site predisposition to frontal failure as a mild rainstorm was sufficient to trigger the event.Despite methodological uncertainties, results indicated that destabilization occurrence is widespread and it may rise the hazard level of a site connected to human infrastructures. Therefore, it is suggested that, where it has been modelled and where stakes may be at risk downslope, rock glacier destabilization deserves to be more carefully investigated. In this sense further efforts should focus towards a better understanding of the destabilization process by site monitoring as well as towards a comprehensive hazard assessment linked to this phenomenon.

Les cyanobactéries des genres Microcystis et Planktothrix sont des micro-organismes capables de proliférer dans de nombreux plans d'eau douce. Ces proliférations sont associées à des risques pour la santé humaine et animale en raison de la production de produits naturels, parmi lesquels des toxines. Ces molécules présentent une diversité de structure chimique de d'activités biologiques d'intérêt pour l'industrie pharmaceutique et biotechnologique. Nous avons revisité le potentiel en produits naturels de Microcystis et Planktothrix. Par des approches complémentaires de biologie moléculaire, génomique et transcriptomique, nous avons caractérisé des gènes impliqués dans la synthèse de ces produits naturels ainsi qu'exploré leur évolution et la régulation de leur expression. Ces travaux ont permis de mettre à jour une distribution, des évènements évolutifs et des profils d'expression surprenants et permettent d'envisager de nouvelles applications pour les produits naturels. / Microcystis and Planktothrix are cyanobacterial genus commonly proliferating in freshwater ecosystems. These blooms are associated with human and animal health threat because of synthesis of natural products and cyanotoxins. These compounds are of great chemical diversity and of interest for biotechnological and pharmaceutical applications. We revisited the natural products potential of Microcystis and Planktothrix. Combining molecular biology, genomics and transcriptomics investigations, we characterized natural products gene clusters. We studied their distribution, evolution and transcription as well. This work uncovered new distribution pattern, evolutionary events and unexpected expression patterns. These insights will allow new investigations and applications for cyanobacterial natural products.

De nos jours, de nombreuses maladies chroniques telles que le cancer ou l’arthrose nécessitent encore de nouvelles modalités de traitement. Des biomatériaux naturels capables de véhiculer des substances actives font partie des solutions à cette problématique. Récemment, des travaux ont été menés sur un nouveau type de biomatériau, les Complexes de Polyélectrolytes Compacts (CoPEC). Dans le cadre de cette thèse, des CoPEC à base de polyélectrolytes biosourcés, le chitosan et l’alginate, fonctionnalisés avec la β-cyclodextrine (βCD) ont été formulés. Le CoPEC βCD-chitosan/alginate, non-cytotoxique, a présenté des propriétés anti-inflammatoires intrinsèques dans le cadre d’un modèle in vitro d’inflammation. De plus, ce CoPEC a présenté une capacité à contenir et relarguer deux substances actives hydrophobes modèles, le piroxicam et la prednisolone. Enfin, une stratégie d’inclusion de substances actives hydrophiles au sein du matériau a été mise en œuvre. Le nouveau CoPEC est prometteur car il peut exposer un effet anti-inflammatoire intrinsèque et d’autres effets thérapeutiques via l’inclusion de substances actives au sein des cyclodextrines. / Nowadays, many chronic diseases, such as cancer or osteoarthritis, still need new modalities of treatment. Natural biomaterials able to convey active substances represent a solution to this problematic. Lately, several research works have been conducted on a new type of biomaterial named Compact Polyelectrolyte Complexes (CoPEC). As part of this thesis, CoPEC have been prepared from two biosourced polyelectrolytes, chitosan and alginate, functionalized with β-cyclodextrin (βCD). Through an in vitro inflammation model, the non-cytotoxic βCD-chitosan/alginate CoPEC has displayed intrinsic anti-inflammatory properties. Moreover, this CoPEC has demonstrated a capacity to host and release piroxicam and prednisolone, two model hydrophobic active substances. Finally, a strategy to include hydrophilic active substances into the material has been implemented.Thus, the newly CoPEC is promising because it can exhibit an intrinsic anti-inflammatory effect as well as other therapeutic effects through the inclusion of active substances into the cyclodextrins.

Le risque inondation a longtemps été abordé comme un phénomène purement hydrologique. Sa gestion s'est donc presque exclusivement orientée vers des méthodes curatives. Digues et barrages tentaient de contenir les flots tandis que la gestion des crises et la réparation par l'assurance compensaient les pertes en cas de catastrophe. La reconnaissance d'une responsabilité humaine dans les catastrophes naturelles a ouvert le champ épistémologique de la géographie des risques naturels autour du concept de vulnérabilité. Elle a aussi réorienté leur gestion vers des méthodes non structurelles comme la réduction de la vulnérabilité et la maîtrise de l'occupation du sol. La prévention stricto sensu est finalement assez récente. Depuis une quinzaine d'années en France, le coût croissant des dommages a entraîné une réaction des pouvoirs publics qui ont exprimé par diverses lois et mesures incitatives leur volonté de développer une gestion intégrée du risque. A l'échelle locale, la mise en pratique de ces principes rencontre des difficultés.<br />La région Languedoc-Roussillon s'est révélé être un terrain d'étude de choix pour l'analyse des modes de production du risque et de sa prévention. Des crues catastrophiques récentes ont mis en exergue la relative faillite du système de gestion du risque existant. L'analyse des dommages et des victimes des inondations éclaire a posteriori le système de production du risque qui a prévalu pendant une trentaine d'années. Elle montre que les protections en place n'ont pu empêcher l'urbanisation des zones inondables. L'augmentation des enjeux et la diminution de l'acceptabilité du risque ont même occulté une réduction de la vulnérabilité due à l'amélioration du bâti.<br />Les recherches sur le risque inondation en Languedoc-Roussillon visent à apporter des éléments d'évaluation des mesures de gestion des risques. Il s'avère que la vision centrée sur la maîtrise de l'aléa perdure. Elle entraîne des dépenses coûteuses en protections structurelles. De plus, l'approche institutionnelle ou « top-down » de la prévention engendre des conflits et des mesures inadaptées au contexte méditerranéen. La prévention gagnerait à prendre en compte les spécificités des bassins versants méditerranéens pour rendre plus efficaces des mesures telles que le ralentissement dynamique, la réduction de la vulnérabilité ou l'alerte aux crues.<br />Face au développement parfois désordonné ou inadapté de la prévention, le déficit d'évaluation est flagrant en France. Il tient d'une part à des blocages culturels et politiques mais aussi à un manque cruel de données. Ce travail propose quelques pistes en analysant des bases de données spécialement constituées sur les dommages et les victimes des inondations. Il revient aussi sur la reconstruction postcatastrophe, domaine de recherche peu exploré en France et pourtant riche d'enseignements.

Les réseaux de sentiers sont en étroite interaction avec les territoires ruraux qu'ils sillonnent. Cet objet réticulaire est en outre mobilisé par les gestionnaires d'espaces naturels protégés dans l'optique d'une meilleure acceptation–articulation de ces territoires avec les territoires fonctionnels sur lesquels ils sont implantés. Un souci de concertation caractérise désormais la gestion des réseaux de sentiers, qui se présente comme un outil de médiation territoriale. La promotion de modalités d'action collective, participe en cela d'une recherche d'inter-territorialité permettant le passage d'une logique d'affirmation territoriale unilatérale et individuelle (fragmentation) à une logique globale et négociée de co-construction territoriale (interconnexion). La question est alors de savoir si la confrontation de formes géographiques réticulaire et aréolaire peut contribuer au développement de nouvelles modalités de gestion et d'organisation des espaces protégés. L'originalité de cette recherche tient notamment à l'application du couple conceptuel réseau-territoire aux espaces naturels et ruraux, ainsi qu'à son inscription dans le champ de la gestion de l'environnement. De plus, les réseaux de sentiers n'ont que très rarement été investis scientifiquement alors qu'ils présentent de réelles potentialités en terme d'interconnexion territoriale.

Le thème principal de mon travail de recherche est le développement et l'application d'outils de simulation des flux d'eau, de masse et d'énergie dans les structures aquifères. J'ai donc choisi de donner des éléments de réponse à deux questions très fondamentales: qu'y a-t-il dans un outil de simulation et à quoi cela sert-il ? Le fil conducteur de ce mémoire d'HDR est double: - D'une part, l'aller-retour entre les besoins nés de la modélisation d'un problème concret et la recherche des techniques numériques les plus adaptées en termes d'efficacité mais aussi de parcimonie (recherche de l'approche la plus simple possible) - D'autre part, l'illustration de la compréhension accrue des mécanismes d'écoulement dans les structures aquifères permise par la modélisation. Dans le souci d'identifier les méthodes numériques les plus performantes, j'ai été amené à développer et à tester différentes approches, avec des succès inégaux. Il me semble que cette expérience peut présenter une certaine utilité pour un modélisateur; c'est pourquoi j'en ai développé quelques aspects dans la première partie de ce mémoire. Trois problèmes sont abordés: - La simulation de fronts abrupts lors de la résolution de l'équation de la dispersion, pour lesquelles sont discutées principalement une discrétisation en Eléments Spectraux, une approche aux Eléments Finis discontinus et une approche ELLAM (Eulerian Lagrangian Localized Adjoint Method) - La simulation de l'écoulement (équation de la diffusivité) dans des milieux présentant des propriétés de perméabilité très fortement variables dans l'espace: une méthode de résolution par cycles multigrilles a été développée - L'immersion de domaines poreux finement discrétisés, ou encore de domaines fracturés schématisés par un Réseau de Fractures Discrètes, dans un modèle d'écoulement régional: deux solutions sont proposées, l'une faisant appel à la méthode des Eléments Frontières, l'autre à une discrétisation en Eléments Finis. Dans une deuxième partie, j'évoque mes travaux en matière de développement logiciel, entre autres le développement du code de simulation METIS, qui représente l'écoulement et le transport de masse et d'énergie en milieu poreux et / ou fracturé. Ceci me permet d'illustrer sur quelques exemples comment les outils de simulation s'ajustent pour offrir au modélisateur des fonctionnalités spécifiques qui rendent plus aisée la mise en place d'une modélisation ou qui enrichissent les informations que l'on peut en tirer. Les outils que j'ai développés ont été utilisés pour des applications variées, allant de problèmes d'ingénierie très concrets comme la description des écoulements à travers une digue vers des problèmes plus "amont" comme la circulation de traceurs naturels dans les grandes structures aquifères. J'ai choisi de présenter certaines de ces applications, en sélectionnant celles qui reposaient sur un support expérimental, ce qui me permet d'illustrer la démarche de modélisation depuis l'analyse des données jusqu'à la simulation. C'est l'objet de la troisième partie de ce mémoire. Une première série d'exemples concerne la simulation du transport de traceurs naturels (gaz rares en particulier) dans deux grands bassins sédimentaires (Bassin Parisien et Système aquifère du Carrizo aux USA). Ces exemples montrent comment la modélisation des traceurs naturels permet d'aider à lever les indéterminations existant sur les paramètres d'écoulement (perméabilité), et d'améliorer ainsi la connaissance des flux d'eau. Les traceurs naturels sont également utilisés pour déterminer l'âge des eaux, ce qui ouvre la possibilité de reconstitutions paléoclimatiques. Le second exemple concerne l'évaluation des débits de fuite à travers les géomembranes disposées au fond des installations de stockage de déchets. Ceci impose entre autres de décrire l'écoulement de fluide dans un système composé pour partie de matériaux naturels et pour partie de matériaux artificiels. Un élément déterminant dans la géométrie des écoulements est l'espace mince qui sépare le terrain d'accueil de la géomembrane. Ce travail s'appuie sur un support expérimental important développé au CEMAGREF,et sur une modélisation grâce au code METIS.