L'intensification de l'agriculture a joué un rôle crucial pour augmenter la production alimentaire au cours des dernières décennies. Plusieurs processus liés à l'intensification ont aussi causé d'importants dommages environnementaux, sur la biodiversité en particulier. L'agriculture doit aujourd'hui faire face au défi de satisfaire à une demande alimentaire croissante tout en améliorant son impact environnemental et sa durabilité. Il est nécessaire de connaître la forme de la relation entre biodiversité et intensité agricole pour déterminer où les politiques de conservation seront les plus efficaces et quelles allocations spatiales de l'intensité permettront de concilier production et biodiversité. Il existe peu de preuves empiriques de la forme de cette relation, de plus, l'influence de l'arrangement spatial de l'intensité sur la biodiversité demeure inconnue. Cette thèse avait pour objectif de déterminer comment cibler l'intensité agricole et son allocation spatiale afin d'atteindre des objectifs à la fois productifs et environnementaux. Afin de répondre à cette question, nous avons adopté une approche à l'échelle de la France entière, en couplant des bases de données décrivant l'agriculture et des oiseaux spécialistes des milieux agricoles à cette échelle. Nous avons caractérisé un gradient d'intensité à l'échelle du pays et étudié une communauté d'oiseaux spécialistes des milieux agricoles tout au long de ce gradient. Plusieurs descripteurs de cette communauté ont été utilisés, renseignant sa taille (richesse spécifique) mais aussi sa composition (spécialisation, niveau trophique, habitat). L'intensité agricole et les communautés d'oiseaux ont été reliées au niveau de la Petite Région Agricole (PRA; largeur moyenne = 22.4 km). Tout d'abord, nous avons développé une méthode permettant d'estimer un indicateur d'intensité agricole basé sur le coût intrant par hectare, au niveau de la PRA. Cet indicateur fournit une valeur d'intensité continue, pertinente à la fois pour les systèmes d'élevage et de culture. Ensuite, nous avons examiné les effets d'un gradient d'utilisation des sols (des prairies aux grandes cultures) et de leur hétérogénéité, sur la communauté d'oiseaux. L'hétérogénéité a un effet négatif sur les espèces spécialistes car elle entraine la perte de leur habitat. En revanche, elle avantage les espèces généralistes. Lors d'une troisième étape, nous avons montré que la communauté d'oiseaux était significativement influencée par l'intensité. Le long du gradient des espèces « gagnantes » remplacent des espèces « perdantes », ce changement étant plus marqué aux faibles intensités. L'effet de l'intensité sur la communauté d'oiseaux est renforcé par son agrégation spatiale. Enfin, les relations entre l'intensité, la communauté d'oiseaux, et les performances productives et économiques ont été intégrées dans un modèle d'optimisation de l'allocation de l'intensité. Les allocations optimales révèlent des solutions gagnant-non-perdant entre les trois critères de performance (biodiversité, production et économie). Ces allocations optimales correspondent à des modifications d'intensité ciblées: beaucoup de petits changements, favorisant des zones homogènes et extensives dans le cas d'un scénario d'extensification, à l'opposé de changements importants et moins nombreux, favorisant plus d'hétérogénéité, dans le cas d'un scénario d'intensification. Cette thèse apporte une des premières démonstrations de l'influence de l'agrégation spatiale de l'intensité sur la relation entre biodiversité et intensité. Nos résultats révèlent une opportunité pour améliorer l'efficacité des politiques de conservation de la biodiversité à l'échelle nationale. Il s'agit d'un ciblage de ces politiques, qui devra être différent pour maximiser la biodiversité à coût productif réduit ou pour augmenter la production tout en limitant les dommages sur la biodiversité / During the past several decades, agricultural intensification has been crucial to increase the food supply. Several processes related to intensification are very detrimental to the environment, particularly biodiversity. Today, agriculture is facing the challenge of satisfying its demand for food while improving its environmental sustainability. Knowledge of the shape of the relationship between biodiversity and intensity is necessary to determine both where conservation policies will be most effective and how to allocate intensity to reconcile production and biodiversity. Few empirical studies on this relationship exist, and the influence of the spatial arrangement of intensity on biodiversity remains untested. This Ph.D. thesis determined how to target both agricultural intensity and its spatial allocation for meeting production and conservation objectives of farmlands. To answer this research question, we used a country-scaled approach that combined two France-scaled databases that describe agriculture and farmland birds. We characterized a nationwide gradient of agricultural intensity and studied a farmland bird community along this gradient, using several trait-based descriptors (specialization, trophic level, and species main habitat). Agricultural intensity and bird communities were described at the Small Agricultural Region (SAR; mean width = 22.4 km) level. As a first step, we developed a novel method to estimate an intensity indicator that was based on Input Costs/ha, with SAR resolution. This indicator provides a continuous intensity measure that is relevant across different types of agricultural systems. Secondly, we investigated the effects of a gradient of land uses (grassland to arable land) and its heterogeneity on the bird community. We found habitat specialists suffered from habitat loss, while generalists benefited from heterogeneity. Thirdly, we showed that the community responded significantly to intensity, with winner species replacing loser species along the gradient. The shift between losers and winners was sharper at low intensities. Interestingly, spatial aggregation of intensity had a strengthening effect on the bird community. Finally, the relationships linking intensity to the bird community, food production, and economic performance were integrated into a model aimed at optimizing intensity allocation. Optimal allocations reached win-no-lose solutions with the three criteria. They corresponded to targeted intensity modifications: many small changed, favoring homogeneous, extensive clusters, were optimal within an extensification scenario; while a few large changes, favoring heterogeneity, were optimal within an intensification scenario. We provide one of the first studies demonstrating that spatial aggregation of intensity can influence the biodiversity/intensity relationship. Our results also provide an opportunity to improve the effectiveness of conservation policies, at national scales, with spatial targeting: opposite targeting should be performed either to maximize biodiversity benefits or to increase production, while mitigating biodiversity impacts. Our results highlight the importance of mixed allocation strategies between land sparing/sharing extremes. In order to put these opportunities into effect, further research should address the technical solutions that achieve intensity modification at the farm level and design targeted policies that benefit biodiversity and other environmental criteria

La perception des emballages alimentaires est passée d’utile à source majeure de contaminants dans les aliments et menace pour l’environnement. La substitution du verre par des con-tenants en plastiques recyclés ou biosourcés réduit l’impact environnemental des boissons embouteillées. La thèse a développé de nouveaux outils de simulation 3D et d’optimisation pour accélérer le prototypage des emballages éco-efficaces pour les boissons alcoolisées. La durée de conservation des boissons, la sécurité sanitaire des matériaux plastiques recyclés, les contraintes mécaniques, et la quantité de déchets sont considérées comme un seul problème d'optimisation multicritères. Les nouvelles bouteilles sont générées virtuellement et itérativement en trois étapes comprenant : i) une [E]valuation multiéchelle des transferts de masse couplés ; ii) une étape de [D]écision validant les contraintes techniques (forme, capacité, poids) et réglementaires (durée de conservation, migrations); iii) une étape globale de ré[S]olution recherchant des solutions de Pareto acceptables. La capacité de prédire la durée de vie des liqueurs dans des conditions réelles a été testée avec succès sur environ 500 miniatures en PET (polyéthylène téréphtalate) sur plusieurs mois. L’ensemble de l’approche a été conçu pour gérer tout transfert de matière couplé (perméation, sorption, migration). La sorption mutuelle est prise en compte via une formulation polynaire de Flory-Huggins. Une formulation gros grain de la théorie des volumes libres de Vrentas et Duda a été développée pour prédire les propriétés de diffusion dans les polymères vitreux de l’eau et des solutés organiques dans des polymères arbitraires (polyesters, polyamides, polyvinyles, polyoléfines). 409 diffusivités issues de la littérature ou mesurées ont été utilisée pour validation. La contribution de la relaxation du PET vitreux a été analysée par sorption différentielle (binaire et ternaire) de 25 à 50 °C. Une partie du code source sera partagé afin d'encourager l'intégration de davantage de paramètres affectant la durée de conservation des boissons et des produits alimentaires (cinétique d'oxydation, piégeage d'arômes). / The view of plastic food packaging turned from useful to a major source of contaminants in food and an environmental threat. Substituting glass by recycled or biosourced plastic containers reduces environmental impacts for bottled beverages. The thesis developed a 3D computational and optimization framework to accelerate the prototyping of eco-efficient packaging for alcoholic beverages. Shelf-life, food safety, mechanical constraints, and packaging wastes are considered into a single multicriteria optimization problem. New bottles are virtually generated within an iterative three steps process involving: i) a multiresolution [E]valuation of coupled mass transfer; ii) a [D]ecision step validating technical (shape, capacity, weight) and regulatory (shelf-life, migrations) constraints; iii) a global [Solving] step seeking acceptable Pareto solutions. The capacity to predict shelf-life of liquors in real conditions was tested successfully on ca. 500 hundred bottle min iatures in PET (polyethylene terephthalate) over several months. The entire approach has been designed to manage any coupled mass transfer (permeation, sorption, migration). Mutual sorption is considered via polynary Flory-Huggins formulation. A blob formulation of the free-volume theory of Vrentas and Duda was developed to predict the diffusion properties in glassy polymers of water and organic solutes in arbitrary polymers (polyesters, polyamides, polyvinyls, polyolefins). The validation set included 433 experimental diffusivities from literature and measured in this work. The contribution of polymer relaxation in glassy PET was analyzed in binary and ternary differential sorption using a cosorption microbalance from 25 to 50°C. Part of the framework will be released as an open-source project to encourage the integration of more factors affecting the shelf-life of beverages and food products (oxidation kinetics, aroma scalping).