Les caractéristiques d’un nuage de poussières avant l’activation de la source d’inflammation ont une grande influence sur la sensibilité et la sévérité de son explosion. Pour cette raison, le procédé de dispersion d’une poussière combustible qui se développe à l’intérieur des chambres d’explosion standardisés telles que le tube de Hartmann modifié et la sphère 20 L a été décrit par deux approches complémentaires. Dans un premier temps, une caractérisation expérimentale de l’évolution du nuage de poussière a identifié les niveaux de turbulence de l’écoulement de gaz, ainsi que les principales variations de la distribution de la taille des particules combustibles. Ces résultats ont été complétés par l’identification des niveaux de ségrégation de la poudre dispersée à l’intérieur des chambres d’explosion. Par la suite, une série de simulations CFD basée sur une approche Euler-Lagrange a été développée pour prédire le comportement du nuage. Cette étude a été réalisée grâce à la caractérisation des principaux mécanismes d’interaction tels que le transfert de quantité de mouvement (couplage bidirectionnel) et le phénomène de fragmentation des poudres. Deux types de particules microniques ont été spécifiquement étudiés : une poussière métallique, l’aluminium et un composé organique, l’amidon de blé. Ces résultats ont démontré qu’il est possible de définir ab initio, par simulation numérique, les conditions de tests les plus pertinentes (les plus réalistes ou les plus pénalisantes) en vue de la quantification de ces risques majeurs / The pre-ignition stage of an explosibility test determines the ignitability of a dust cloud as well as the main characteristics of the flame propagation. For this reason, the dispersion process of a combustible dust that develops inside the explosion chambers of the modified Hartmann tube and the 20 L sphere has been described by two complementary approaches. Initially, an experimental characterization of the evolution of the dust cloud identified the evolution of the turbulence levels of the gas flow along with the main variations of the particle size distribution of the combustible dust. These results were complemented by the identification of the segregation levels of the dispersed powder inside the explosion chambers. Thereafter, a set of CFD simulations based on the Euler-Lagrange formulation was developed to predict the behavior of the combustible dust cloud. This study was accomplished through the characterization of the main interaction mechanisms such as the momentum exchange (two-way coupling) and the dust fragmentation phenomenon. In this manner, the research work constituted for this thesis allowed determining the most appropriate conditions to ignite a dust cloud formed by a metallic (Aluminum micro-Al 42) or organic powders (wheat starch) in a case study. Thus, this research work presents a methodology that can be extended for the analyses of combustible dusts and the further development of the standard test methods

Les poussières atmosphériques naturelles jouent un rôle complexe dans le système climatique global étant à la fois un facteur affectant le climat et variant en fonction de ce dernier. Notre compréhension des différentes interactions entre les poussières atmosphériques et le climat est limitée par l’importante variabilité spatiale et temporelle des celles-ci. À l’aide de tourbières ombrotrophes, la variabilité spatiale et temporelle des dépôts de poussières atmosphériques holocènes au Québec boréal fut caractérisée en lien avec les fluctuations climatiques. Les flux de poussières atmosphériques furent reconstruits à l’aide des concentrations en terres rares. Les isotopes du Nd et Pb en combinaison avec les terres rares ont été utilisés afin de déterminer la source des particules déposées dans les tourbières. Afin d’évaluer les liens entre les flux de poussières et la variabilité climatique, les changements temporels dans les flux de poussières et l’isotopie du Nd furent comparés à la taille des particules déposée et des reconstitutions écohydrologiques basées sur l’analyse des macrorestes végétaux et des thécamoebiens. Dans les deux premiers volets de l’étude, les flux de poussières atmosphériques furent reconstruits dans deux tourbières de la Côte-Nord alors que les particules déposées dans celles-ci furent caractérisées à l’aide des concentrations des terres rares (REE), des isotopes du néodyme et du plomb ainsi que la granulométrie. Les deux profils présentent des valeurs de Nd similaires, ce qui s’explique soit par une source commune des poussières atmosphériques ou encore des sources distinctes, mais possédant des valeurs de Nd similaires dans les deux régions. Les deux sites étudiés montrent des tendances différentes dans les flux de poussières. La tourbière IDH montre peu de variations dans les flux de poussières, ce qui s’explique en partie par l’emplacement du site d’étude, qui prévient les apports de poussières atmosphérique. La tourbière Baie quant à elle, montre deux périodes de flux de poussières plus élevés soit 1700-1000 et 650-100 cal a BP correspondant avec des périodes de refroidissement du climat documentées. Les REE, le Nd et les tailles de particules suggèrent qu’au cours des 2000 dernières années, la tourbières de Baie a reçu une proportion accrue de poussières atmosphériques provenant de sources locales. Ces deux périodes ont été identifiées comme des épisodes d’instabilité climatique en réponse à une instabilité hydroclimatique régionale et une plus grande variabilité des températures (principalement contrôlée par l’activité solaire). Un changement du régime des vents dans la région a aussi probablement influencé ces les variations observées. Dans le troisième chapitre, les mêmes analyses furent réalisées sur des carottes de tourbe d’une tourbières de la Baie James, La Grande 2 (LG2). Des apports accrus de poussières furent observés lors de différentes période : 4000 à 3000, 2600 à 2000, 1600 à 1000, 800 à 650 cal a BP et de 1960 à 1990AD. Au moins trois sources distinctes constituent les apports de poussières dans le temps: les sédiments marins à la base de la tourbières, la moraine de Sakami, deux sources locales, ainsi qu’une source probablement plus régionale dont l’origine est non-identifiée. La période allant de 7000 à 4100 cal a BP montre des valeurs près des sources locales (Nd : -36 à -29). Une augmentation graduelle des valeurs de Nd à partir de 4100 cal a BP suggère une diminution des apports locaux de poussière à la faveur d’une source non identifiée. La majorité des périodes d’apports accrus de poussières identifiées correspondent à des périodes documentées comme étant froides et sèches probablement lié à des intrusions de masses d’air arctiques. La présence de certains de ces pics de poussières lors de minimums solaires suggère que la variabilité solaire joue aussi un rôle dans la variabilité climatique de la région. / Mineral dust plays an important role in the global climate system having effects on the radiation budget and the chemical composition of the atmosphere. Our understanding of the exact role of dust in the Earth’s climate system is still poorly constrained mostly due to a lack of data reflecting the high spatial and temporal variability of dust. Using peat bogs, spatial and temporal variability of Holocene dust deposition in boreal Quebec was investigated in relation to climate fluctuations. Dust fluxes were reconstructed using rare earth elements (REE) concentrations in bulk peat, while Nd and Pb isotopes in combination with REE were used to identify the source of dust particles deposited into these bogs. In order to evaluate the relationship between dust fluxes and climate variability, temporal changes in dust flux, and Nd isotopes were compared to dust grain size and ecohydrological reconstructions derived from testate amoebae and plant macrofossils. In two peat bogs from the North Shore region of the St. Lawrence Estuary (Baie bog) and Gulf (IDH bog), atmospheric dust fluxes were reconstructed using REE concentration while the geochemical composition of deposited dust was characterized using Nd and Pb isotopes combined with REE and grain size. Both peat bogs present similar Nd values, which suggests either a common source or sources with similar signatures in both regions. In terms of dust flux, the two study sites display distinct tendencies. IDH bog show few variations in dust flux, which can be explained by its geographical setting, where a tree fringe and higher altitude likely partially prevent dust from reaching the peat bog. Two dust events were recorded in the Baie bog from 1750 to 1000 cal BP and 600 to 100 cal BP and correspond to documented cold periods. These two periods have been found to occur at the same time as periods of high variability in the macrofossil record (i.e. successive layers dominated by Sphagnum or Ericaceae). REE elements, Nd and grain-size distribution suggest that, over the last 2000 years, the Baie bog received more local dust. The two periods were identified as periods of increased local storminess in response to regional hydroclimatic instability and temperature variations mainly controlled by solar activity. These episodes of climatic instability could also have been caused by changes in the wind regime. The same set of analyses were performed in a third peatland located in the James Bay region, the La Grande 2 bog (LG2). Increases in dust flux were reconstructed from 4000-3000, 2600-2000, 1600-1000, 800-650 cal BP and from 1960-1990AD. The Nd values show a large variability from -37 to -12, identifying a least three sources: local marine sediment, the Sakami moraine and another unidentified source likely from a more regional origin. Between 7000 and 4100 cal BP, Nd values resemble those localsources (-36 to -29). A gradual increase in Nd signature is observed from 4100 to 1500 cal BP suggesting a decreasing influence of local sources in favor of a yet unidentified source. The occurrence of increased dust deposition during cold periods in two of the three studied bogs suggests that dust fluxes can be used as an indicator of cold and dry climatic conditions in boreal Quebec. In northeastern Canada, these cold and dry conditions are usually the results of the intrusion of Arctic air masses. The exact mechanism controlling these incursion is yet unknown, but the similar timing of solar minima and dust peaks suggest that solar irradiance may also have played a role. The fact that both Baie and LG2 sites display similar tendencies during the last 2000 years reveals that both regions were likely controlled by the same climatic processes.

Par diffusion et absorption des rayonnements solaire et terrestre, et en modifiant les propriétés des nuages, les aérosols atmosphériques exercent un forçage direct et indirect sur le climat encore difficile à estimer dans le présent et à prédire pour le futur. Ces considérations s’appliquent au bassin méditerranéen, l’une des régions du globe climatiquement sensible, où on trouve de fortes concentrations en aérosols issus de sources diverses, naturelles (aérosols marins, poussières sahariennes) et anthropiques (industrie, transport, feux intentionnels). Dans ce contexte, les observations satellitaires sont incontournables pour décrire la distribution spatiale et l’évolution temporelle à long terme des concentrations et propriétés des aérosols, et en déterminer les impacts. En particulier, l’instrument POLDER-3/PARASOL (2005-2013) est un capteur polarisé, multi-spectral/directionnel qui permet d’accéder à différentes propriétés optiques des aérosols, notamment au-dessus des océans, avec une distinction entre les composantes fines, grossières sphériques/non-sphériques des aérosols. Dans ce cadre, ma thèse a porté sur la validation poussée des produits aérosols mesurées par POLDER (notamment des épaisseurs optiques des fractions grossières sphériques/non-sphériques non validées à ce jour), avec les observations de télédétection et in situ des propriétés optiques et physico-chimiques, obtenues grâce aux campagnes du projet ChArMEx en Méditerranée (étés 2012-2013), afin d’évaluer leurs potentiels à caractériser et quantifier les aérosols dans la région. Cette validation permet de dresser une cartographie régionale des aérosols et analyser leur distribution spatiale et temporelle avec une distinction sur leur taille et leur forme / By scattering and absorbing solar and terrestrial radiations, and by modifying the properties of clouds, atmospheric aerosols have a direct and indirect radiative forcing on the climate that is still difficult to estimate and to predict. These considerations apply to the Mediterranean basin, one of the major climatic hot-spot of the globe, where there are high concentrations of aerosols from various natural (marine aerosols, Saharan dust) and anthropogenic (industry, transport, intentional fires) sources. In this context, satellite observations are essential to describe the spatial distribution and long-term temporal evolution of aerosol concentrations and properties, and to determine their impacts. In particular, POLDER-3 / PARASOL spatial instrument (2005-2013) is a polarized, multi-spectral/directional sensor that allows access to different optical properties of aerosols, especially over oceans, with a distinction between fine and coarse spherical / non-spherical aerosol components. In this framework, my thesis focused on the thorough validation of aerosol products measured by POLDER (notably the aerosol optical depth of the coarse spherical/non-spherical fractions not evaluated at the time of this work), with remote sensing and in situ observations of optical and physic-chemical properties obtained from ChArMEx project in the Mediterranean basin (summers 2012-2013) to assess their potential to characterize and quantify aerosols in this region. Thanks to this validation, it is possible to map and to analyze aerosol spatial and temporal distribution with a distinction on their size and their shape

S’il est admis que la pollution particulaire observée sur les sites industriels est issue des étapes de production et de fabrication, il est en revanche peu fréquent de considérer le phénomène d’aérosolisation de particules provoqué par le passage du véhicule. Qu’il s’agisse de routes goudronnées ou de voies industrielles, la circulation de véhicule est à l’origine de l’envol de particules présentes naturellement à leur surface. Anecdotique dans certaines situations urbaines, cette source d’émission peut se révéler très préoccupante dans un contexte industriel. L’exposition des travailleurs aux particules dans des secteurs d’activités tels que les carrières, les chantiers BTP, les cimenteries, etc. constitue une préoccupation majeure pour les hygiénistes industriels. Sur la base d’une recherche bibliographique, les travaux présentés dans ce manuscrit sont consacrés à la caractérisation de la source d’émission principale. Ils visent une description aérodynamique détaillée du sillage d’une roue de véhicule et l’illustration, pour les différentes configurations expérimentales, de la répartition spatiale des particules aérosolisées en aval du point de contact de la roue avec le sol. Ce travail de recherche s’inscrit dans un cadre expérimental élargi à la simulation. Adossé à une étude numérique, l’ensemble de l’expérimentation s’est déroulé en laboratoire dans des conditions opératoires maîtrisées. A terme, cette investigation scientifique posera les fondements d’une réflexion sur les moyens technologiques qui pourront être déployés pour garantir une atténuation significative des émissions de poussières provoquées par la circulation de véhicules en situation industrielle / Whilst it is common knowledge that fuel combustion in a motorised vehicle generates gaseous and particulate pollution, particles emission caused by a travelling vehicle is accounted for to a much lesser extent. Whether a vehicle is moving on motorways, roads, unpaved roads or industrial soils, it projects particles that are naturally present on the ground. This case represents a significant diffuse emission source, depending principally on the speed of the vehicle, on the load and on the humidity of the road surface material. Studying the aerodynamic behaviour of air in the vicinity of wheels under real conditions is not easy from an experimental point of view and numerical models are difficult to validate. Insufficient knowledge of this issue and the complexity of this type of aerodynamic behaviour support the preferred option of studying a simple case, such as an isolated wheel The goal of this work is to provide background information on the aerosol spreading in the field close to a vehicle rotating wheel. From a state of the art on this issue, this study was to assess the airflow and particles experimental behaviour around a wheel integrating the presence of patterns on the surface of the tire. While not claim a comparative study between different pattern geometries, this work is to highlight the differences between flow around a smooth wheel and patterned wheel. This research is based on the experimentation extended to the simulation. It will be the bases for a reflection on the possibilities of devices development to reduce dust emissions caused by the movement of industrial vehicles

La mer Méditerranée est une des zones océaniques les plus oligotrophes de la planète pour laquelle la fixation biologique d’azote a été proposée comme jouant un rôle important dans les flux de carbone et d’azote. Comme les organismes planctoniques potentiellement responsables de cette activité n’y ont jamais été étudiés, les objectifs de cette thèse étaient de caractériser la diversité (abondance et richesse spécifique), la distribution spatio-temporelle, et les facteurs de contrôle des diazotrophes, en s’axant particulièrement sur les cyanobactéries unicellulaires (UCYN). Pour cela, des hybridations in situ (TSAFISH)sur différentes fractions de taille en combinaison avec des comptages microscopiques et des analyses phylogénétiques sur les gènes 16S ADNr et nifH ont été réalisées, à la fois lors d’un cycle saisonnier à la station côtière SOMLIT de Marseille, et lors du transect Méditerranéen BOUM. Alors que les cyanobactéries filamenteuses Richelia intra cellularis et Trichodesmium sp. ont été détectées seulement ponctuellement dans le temps et dans l’espace, en très faible concentration (0.02 filament.ml-1), la communauté des cyanobactéries diazotrophes était dominée à 99,9% par du picoplancton hybridé avec la sonde Nitro821, spécifique aux UCYN. Ces cellules, de petite (0.7-1.5 μm) ou de grande (2.5-3.2 μm)taille, ont été retrouvées en faible concentration (1-6 cellule.ml-1) dans toute la Méditerranée et tout au long de l’année, à l’exception de l’été 2006 lorsque la concentration des petites cellules a atteint 5300 cellule.ml-1 au cours d’un évènement exceptionnel de pollution atmosphérique urbaine. Des efflorescences similaire sont été observées suite à des enrichissements en poussières sahariennes à une station côtière en Corse et au large au centre de la Méditerranée, simultanément avec des augmentations de l’activité de fixation d’azote.L’affiliation des petites cellules aux UCYN-A a été confirmée par phylogénie dans les eaux du large de la Méditerranée occidentale. Les librairies de clones nifH de la fraction de taille picoplanctonique étaient dominées par des séquences d’α-protéobactéries appartenant à un nouveau groupe marin de Bradyrhizobium. D’autres groupes de rhizobia et des γ-protéobactéries ont été détectés ponctuellement.Alors que l’absence de Trichodesmium sp. au large pourrait être liée aux faibles concentrations en phosphate et en fer, les facteurs inhibant le développement des UCYN-B et –C restent inconnus. Lesdiazotrophes picoplanctoniques (Bradyrhizobium, rhizobia, UCYN-A) pourraient avoir développé des stratégies spécifiques, telles que des associations avec des eucaryotes ou des particules inertes, et/ou la capacité de photosynthèse, pour acquérir le carbone nécessaire au soutien du processus de la diazotrophie / The Mediterranean Sea is one of the most oligotrophic marine areas on earth where nitrogenfixation has been formally believed to play an important role in carbon and nitrogen fluxes. Although thisview is under debate, the diazotrophs responsible for this activity have still not been investigated. The aimsof this PhD were to characterise the diversity (abundance and species richness) and the spatio-temporaldistribution of diazotrophs, as well as factors controlling their development, with a particular focus onunicellular cyanobacteria. A combination of microscopic counts with size fractionated in situ hybridization(TSA-FISH), and 16S rDNA and nifH phylogenies were done, either over a year and a half seasonal cycle atthe coastal SOMLIT station off Marseilles, and across the entire Mediterranean Sea during the BOUMtransect. Low concentrations of diazotrophic cyanobacteria were detected and this community wasdominated at 99.9% by picoplankton hybridized with Nitro821 probe, specific for unicellular diazotrophiccyanobacteria (UCYN). Among filamentous cyanobacteria, only 0.02 filament ml-1 of Richeliaintracellularis and Trichodesmium sp. were detected sporadically in time and space. Small (0.7-1.5 μm) andlarge (2.5-3.2 μm) Nitro821-targeted cells were recovered in low concentrations (1-6 cell ml-1) across theentire Mediterranean Sea and all the year long, except over a month period in summer 2006 whenconcentrations of small cells reached 5300 cell ml-1, during an exceptionally high urban pollution event.Similar blooms of small and large cells were reported after Saharan dust inputs off Corsica and at open Sea,simultaneously with increases in N2 fixation rates. The affiliation of the small Nitro821-targeted cells toUCYN-A was confirmed by 16S and nifH phylogenies offshore in the western Mediterranean Sea. Rhizobiasequences, including the ones of a new marine group of Bradyrhizobium, were dominating nifH clonelibraries from picoplanktonic size fractions. A few sequences of γ-proteobacteria were also detected incentral Mediterranean Sea. While low phosphate and iron concentrations could explain the absence ofTrichodesmium sp. offshore, the factors that prevent the development of UCYN-B and C remain unknown.It is proposed that the dominating Mediterranean picoplankters (Bradyrhizobium, rhizobia, UCYN-A)probably developed specific strategies, such as associations with protists or particles, and/or photosyntheticactivity, to acquire carbon for sustaining diazotrophy.

Le nettoyage des systèmes de Chauffage, Ventilation et Climatisation de l’Air est important pour assurer une bonne qualité d’air intérieur. Le déclenchement de leur nettoyage est basé sur une inspection visuelle qui ne tient pas compte du contenu en moisissures, lesquelles ont des effets sur le système respiratoire. Cette recherche vise à proposer une méthode d’évaluation du contenu en moisissures afin d’aider les gestionnaires d’immeuble. Cinq générations de poussières ont été effectuées pour simuler un conduit de ventilation. Une cassette modifiée 37 mm et un filtre CPV pré-pesés ont utilisés pour collecter les poussières déposées avec une pompe calibrée à 15L/min. Les pourcentages de collecte des cassettes et des filtres ont été calculés pour 54 échantillons. Dix générations supplémentaires de poussières ont été effectuées concomitamment avec la génération de spores. Soixante échantillons ont été analysés selon quatre méthodes : culture, comptage direct des spores par microscopie (CDSM), dosage de β-N-acétylhexosaminidase (NAHA), 18S-q-PCR. La limite de détection (LD), la réplicabilité, la répétabilité, le nombre de spores et le coefficient de corrélation (r) ont été déterminés. Les récupérations de poussières étaient supérieures à 84%. Selon la méthode analytique, les concentrations médianes de spores/100 cm² allaient de 10 000 à 815 000. Les LD variaient dépendamment de la méthode de 120 à 218 000 spores/100 cm² et r de -0,08 à 0,83. La réplicabilité et la répétabilité étaient de 1% et 1% pour PCR; 5% et 10% pour CDSM; 6% et 15% pour NAHA; 12% et 11% pour culture. La méthode de collecte a démontré une excellente efficacité de récupération. La PCR est la méthode analytique recommandée pour l’évaluation fongique des systèmes de ventilation. Une validation terrain est en cours. / Cleaning systems for Heating Ventilation and Air Conditioning is important to ensure good indoor air quality. The outbreak of their cleaning is based on a visual inspection does not take into account the content molds, which have effects on the respiratory system. This research aims at providing a mold content of the assessment methodology to help building managers. Five dust generations were made in an exposition chamber mimicking a HVAC duct system. A modified 37-mm cassette with a pre-weighed PVC filter was used to collect the settled dust at a flow rate of 15L/min. Particles recovery percentages collected by the cassettes and those deposited on the filters were calculated for 54 samples. Ten other generations were performed with dust using different levels of mold spores. Sixty samples were analyzed with four methods : culture on Malt Extract Agar, direct microscopic spores count (DMSC), Beta-N-Acetylhexosaminidase assay (NAHA) and 18S-q-PCR assay. The detection limit (DL), replicability, repeatability, the number of spores and correlation coefficient (r) were determined. The recovery percentages were greater than 84%. According methods, the median concentration of spores/100 cm² ranged from 10,000 to 815,000. The DL varies depending on the method from 120 to 218,000 spores/100 cm² and from -0.08 to 0.83. Replicability and repeatability were 1% and 1% for PCR, 5% and 10% for DMSC, 6% and 11% for NAHA, 12% and 11% for culture. The sampling method showed excellent dust collection efficiency. The PCR method is recommended for fungal evaluation of ventilation systems. A field validation is underway.

Cette thèse vise à restituer l'histoire de la mousson africaine au cours du Quaternaire, et à en déterminer ses influences sur les variations des apports sédimentaires du Nil et des déserts d’Afrique du nord. Deux sites de la Méditerranée orientale ont alors été étudiés (la carotte MD90-964 dans la partie orientale du bassin Levantin et le Site ODP 964 dans la Mer ionienne). Sur la base des analyses de la minéralogie des argiles, de la granulomètrie, de la teneur en carbonate et Corg couplées à des analyses semi-quantitatives d’éléments majeurs et traces à très haute résolution temporelle par XRF Core Scanner, nous avons restitué l’histoire des apports sédimentaires du Nil, des changements de précipitation en l’Afrique du Nord, et des variations des paleo-crues du Nil au cours des 1,75 derniers millions d'années. Le premier enregistrement de Delta(18)O du foraminifère planctonique G. ruber (carotte MD90-964) de l’ensemble du Quaternaire a été obtenu à très haute résolution temporelle pour la Méditerranée orientale. Le site ODP 964 a permis de restituer la dynamique des apports de poussière saharienne à la mer ionienne durant les 1,5 derniers millions d'années. Les résultats indiquent que les changements dans les apports de sédiments transportés par le Nil et par les vents depuis les domaines sahariens sont fortement influencés par les variations de la mousson africaine. Les alternances glaciaires/interglaciaires et les variations climatiques de la transition climatique mi-Pléistocène (MPT), dans une moindre mesure, influencent également / This thesis is devoted to reconstruct the Quaternary history of African monsoon and its influences on suspended loads of the Nile River and dust production in Sahara. The materials used in this study come from two sites (MD90-964 in the eastern Levantine Basin and ODP Site 964 in the Ionian Sea) in the eastern Mediterranean Sea. Based on clay mineralogy, grain sizes, carbonate and Corg contents, and XRF core scanning analyses of Core MD90-964, we have reconstructed history of the Nile suspended discharges, precipitation in North Africa, and Nile paleoflood events during the last 1.75 Ma. On the basis of the planktonic foraminiferal Delta(18)O record of Core MD90-964, we have established for the first time in the eastern Mediterranean Sea a high-resolution planktonic foraminiferal (G. ruber) Delta(18)O record that penetrates the Quaternary period. The ODP Site 964 allows us to establish the variations of Saharan dust inputs to the eastern Mediterranean Sea during the last 1.5 Ma. Our results indicate that both fluvial sediments from the Nile and Saharan eolian dust inputs to the eastern Mediterranean Sea are greatly influenced by the variability of African monsoon. The glacial/interglacial cycles and other orbital-scale climatic events, such as the “Mid-Pleistocene Transition”, can also affect climate changes in North Africa to a minor extent.

Les écosystèmes sahéliens, et tout particulièrement ceux qui se développent sur des sols sableux, réagissent très vite et très intensément aux moindres changements climatiques. Dans cette zone semi-aride, l’érosion éolienne qui affecte essentiellement les surfaces cultivées met en péril l’exploitation durable des ressources en terre. Par ailleurs, l’explosion démographique de ces dernières décennies et les grandes crises climatiques à l’origine des sécheresses du vingtième siècle ont eu d’importantes répercussions sur le milieu. Pour gérer au mieux ce milieu fragile, il importe d’abord de bien comprendre son fonctionnement. Ce travail de thèse s’est donc inscrit dans le programme de recherche AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson africaine) et se situe au coeur du programme CORUS2 (Coopération pour la Recherche Universitaire et Scientifique) concernant essentiellement l’étude de la dynamique éolienne des sols sableux cultivés de la région de Niamey. La stratégie suivie au cours de cette étude a été de s’appuyer sur un important dispositif de mesures expérimentales pour comprendre au mieux et quantifier le fonctionnement actuel du milieu essentiellement vis-à-vis de l’érosion éolienne. Ces mesures expérimentales ont permis d’interpréter les changements que nous avons pu mettre en évidence sur un ensemble de terroirs proches de Niamey qui constituent les bassins versants de deux lacs permanents récents : Bangou Bi et Bangou Kirey (13,51° N – 2,21° E). Les enregistrements sédimentaires recueillis dans ces lacs ont ensuite été analysés en regard de l’évolution de leur bassin versant. Au cours de cette étude nous avons mis en évidence le rôle majeur des résidus de culture dans les champs traditionnels et montré que même à des taux de recouvrement extrêmement bas, ils constituent une protection pour les sols. Cependant leur efficacité chute en deçà d’un seuil de 2% et l’érosion éolienne déplace alors des quantités considérables de terres (130 t/an en moyenne) et participe activement à l’encroûtement des sols. Il est probable qu’à la faveur combinée de la mise en culture de l’ensemble des versant avant 1975 et de la sécheresse de 1985, un tel processus d’érosion et d’encroûtement s’est mis en place expliquant ainsi la dégradation considérable du milieu que nous avons mise en évidence entre 1975 et 2009 à partir d’enquêtes auprès des population et par la cartographie diachronique des petits bassins versant étudiés. A partir de l’étude des sédiments collectés dans les lacs, nous avons pu proposer un modèle de mise en place de ces sédiments qui suggère une intensification de l’érosion à partir du milieu des années 80. / Sahelian ecosystems, especially those installed on sandy soils react very quickly and intensely to small climatic changes. In this semi-arid area, wind erosion which occurs mainly on cultivated millet fields and is threatening the sustainable use of land resources. Furthermore, the rapid population growth and the severe droughts of the twentieth century have had important impacts on ecosystems. To better manage this fragile environment, it is important first to understand how it works. This thesis was included in the framework of the AMMA project (African Monsoon Multidisciplinary Analyses) and was in the heart of a CORUS 2 (Coopération pour la Recherche Universitaire et Scientifique) program which aimed to study wind erosion of cultivated sandy soils in the region of Niamey. The strategy followed in this study was based on detailed experimental measurements aiming to precisely quantify and understand current environment dynamics and more precisely, wind erosion dynamics. The results of experimental measurements were used to explain the changes we observed on small catchments of two permanent lakes near Niamey: Bangou Bi and Bangou Kirey (13.51 ° N - 2, 21 ° E). The sediment cores collected in these lakes were then analyzed in light of their catchments changes during the last century. In this study, we highlighted the major role of crop residues cover in traditionally cultivated field against wind erosion. Even at extremely low cover rate, they provide efficient protection for soils. However, below a threshold of 2%, their efficiency dramatically decrease and wind erosion caused large amount of soil losses (in average 130 t per year) and is actively involved in soil crusting. It is likely that this mechanism (wind erosion due very low crop residue cover and soil crusting) occurred by the middle of eighties due to the combined effects of generalized soil cultivation and sever drought of 1985. These processes explained the large degradation of the lakes watersheds we observed from surveys and diachronic mapping between 1975 and 2009. With sediment core analyses, we proposed a model of sedimentation in the Niamey lakes. This model suggests increasing erosion since the 1980’s. From the study of sediments core collected in lakes, we proposed a model explaining sedimentation that suggests an intensification of erosion from the mid 80s.

Une méthode de détection des nuages et des poussières dans l'atmosphère depuis le sol par spectrométrie uv-visible du ciel au zénith est proposée. Elle repose sur l'étude de la variation de la couleur du ciel au crépuscule. La méthode est appliquée à la détection des nuages stratosphériques polaires observés durant la campagne Cheops III (Chemistry of ozone in the polar stratosphere) en 1990 en scandinavie. Un modèle de transfert radiatif en diffusion simple a été développé pour l'interprétation des observations. la méthode est ensuite appliquée à la définition d'un capteur optique destiné à la détection des tempêtes de poussière et de nuages dans l'atmosphère de Mars à partir de stations au sol, lors de la mission franco-russe Mars 94

L'objectif de cette thèse est l'étude de la formation de nanoparticules carbonées dans un plasma basse pression. Les poussières sont créées par pulvérisation d'une couche de polymère deposée sur l' électrode d'une décharge radio-fréquence à couplage capacitif. La présence des poudres perturbe et modifie les propriétés du plasma. La croissance des poudres peut notamment déclencher des instabilités basse fréquence qui évoluent avec la taille et la densité des poudres. Au centre du plasma, une région sans poudre, appelée void, est souvent observée. Cette région se caractérise en particulier par une forte luminosité. Différents diagnostics (mesures électriques, imagerie video rapide, Fluorescence Induite par Laser) sont utilisés afin d'analyser ces différents comportements résultant des interactions entre le plasma et les poussières. L'analyse approfondie des instabilités a permis de mettre en évidence plusieurs régimes et d'extraire leurs principales caractéristiques comme leur durée et l' évolution de leurs fréquences. Ces instabilités se traduisent par la formation de petites "boules" de plasma qui se déplacent et interagissent au sein de celui-ci. Des phénomènes particulièrement surprenants de fusion et de division de ces boules ont été mis en évidence. Concernant le void, nos travaux ont con firmé la forte excitation présente dans cette zone. Dans la dernière partie de la thèse, la dissociation de l'aluminium triisopropoxide (ATI) est étudiée dans un plasma à l'aide de la Spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier. Ce diagnostic nous a permis de mettre en évidence l' évolution de la densité d'ATI en fonction des paramètres de la décharge. Nous avons également quantifié les différents composants hydrocarbonés formés par polymérisation.