Le principal objectif de ce travail est de comprendre l'impact du changement de couverture des sols sur la production et le transport de sédiments dans le bassin du fleuve Niger moyen. Ceci a nécessité des approches comprenant l'étude de données hydrologiques (1929 – 2008), de couvertures des sols (1965 – 2000) et des données sédimentaires mesurées (2005 – 2008). L'étude est centrée sur deux sous-bassins sahéliens (le Gorouol et la Sirba) comparés avec un sous-bassin soudanien (la Mékrou). L'augmentation des surfaces de sol nu, mesurée par télédétection, accroît le transfert de sédiments au fleuve par ses affluents jaugés comme par ceux, éphémères et non-jaugés, connus sous le nom de «koris», dont le nombre et la taille s'est beaucoup accru depuis les années 70. Les caractéristiques des sédiments, surtout celles des matières en suspension (MES) ont été mesurées à dix stations sur le fleuve et certains de ses affluents afin de quantifier le flux de sédiment et d'identifier les sources principales de sédiment. L'analyse hydrologique démontre l'impact de la diminution des précipitations sur les débits, la récente période sèche ayant modifié le régime du fleuve à Niamey avec un impact sur la forme du chenal. L'analyse du flux sédimentaire le long le fleuve indique qu'il y a d'autres sources importantes de sédiments outre les affluents principaux. Une simulation de la capacité de transport fluvial par classe granulométrique a été effectuée en utilisant des paramètres hydrodynamiques obtenus à partir d'un modèle 1-D du fleuve. La comparaison de cette capacité avec les valeurs de MES mesurées permet de localiser les zones en équilibre et les zones de dépôt de sédiments.

On évoque souvent, à propos de l'agriculture sahélienne, les caprices de la pluviométrie notamment les sécheresses catastrophiques de 1973 et de 1984. Pour autant, en dehors de ces épisodes de crises exceptionnelles et de leurs conséquences dramatiques, les savoir-faire paysans et le dynamisme des communautés rurales, ont permis de surmonter bien des difficultés. Les solidarités entre générations, la cohésion des familles, une économie populaire informelle, sont autant de parades à l'incertitude et aux mauvaises conjonctures. Dans la vallée d'Arewa, le doublement de la population ces vingt cinq dernières années a été accompagné d'un formidable mouvement d'extension des cultures, avec pour corollaire, une saturation des terres cultivables et une diminution sensible de la couverture végétale. Cette dernière a provoqué des réactions en chaîne sur les autres composantes de l'écosystème, l'aggravation des phénomènes érosifs a notamment déclenché d'importantes perturbations du régime hydrologique du kori. Le modèle extensif de la céréaliculture pluviale a atteint ses limites, tandis que la disparition progressive de la jachère a contribué à l'appauvrissement chimique des sols. En réponse à cette crise écologique et foncière, les paysans ont ajusté leurs systèmes de production. Les terrasses alluviales ont vu l'essor des cultures d'oignons et de l'arboriculture fruitière grâce à la petite irrigation, tandis que la sylviculture du nim est devenue une alternative à la pénurie de bois de chauffe. La terre autrefois héritage commun, a aujourd'hui acquis une valeur marchande, des stratégies spéculatives émergent et entraînent des formes de recomposition sociale. Les transformations qui ont lieu, aujourd'hui dans la vallée d'Arewa, ne peuvent donc être résumées à la seule dégradation des ressources environnementales. Une voie est ouverte vers l'intensification, le cadre économique régional s'y prête, la décentralisation récente ouvre des perspectives de soutien à la production, bien que certains doutes sur la mise en œuvre effective de son financement subsistent.

Cette étude a pour objectif la caractérisation du fonctionnement hydrologique d'une toposéquence sahélienne de l'ouest Nigérien. Des études antérieures menées en zone sahélienne ont montré que les caractéristiques de la surface du sol (type de croûte, microrelief, densité de végétation), réunies dans la notion d'état de surface. sont déterminantes dans les mécanismes de l'infiltration et du ruissellement dans cette région. On cherche à quantifier les mécanismes de redistribution horizontale de l'eau de pluie (partition infiltration/ruissellement et transfert de l'eau en surface) à l'échelle de la toposéquence, sous l'influence de la répartition spatiale des états de surface. Les données expérimentales issues de parcelles de ruissellement (100 m²), représentatives d'un type d'état de surface, montrent que l'infiltration est faible sur les zones à encroûtement permanent (sol nu de plateau, jachère) ; le ruissellement y représente 50 et 25 %, respectivement, de la pluie annuelle. Sur les surfaces cultivées, la destruction des croûtes par le sarclage et leur reconstitution ultérieure induisent une forte variabilité temporelle de l'infiltration, et le ruissellement est estimé à moins de 12 % de la pluie. A l'échelle de la toposéquence, on montre que l'infiltration est limitée aux premiers mètres du sol, excepté dans les zones d'accumulation d'eau (végétation de plateau, zone d'épandage des crues, ravine) dans lesquelles la lame infiltrée peut dépasser 2 à 3 fois la pluie annuelle. Le stockage d'eau dans le sol est nul d'une saison à l'autre sur l'ensemble des sites étudiés et seules les zones d'accumulation d'eau sont susceptibles d'alimenter le drainage profond en direction de l'aquifère. Pour compléter les résultats expérimentaux et quantifier les transferts d'eau en saison des pluies à l'échelle de la toposéquence, le modèle hydrologique SWATCH (distribué, à bases physiques) a été modifié pour simuler l'infiltration par une approche bi-couche des transferts (croûte/sol sous-jacent). Le modèle est tout d'abord calé à l'échelle de la parcelle, supposée représentative des processus de versants. Les paramètres du modèle définis sur les parcelles (i.e. pour chaque état de surface) sont ensuite affectés aux unités à état de surface homogène définies sur les bassins par cartographie. Cette représentation simplifiée du milieu permet une reconstitution satisfaisante des crues observées à l'exutoire des bassins après calage des paramètres du transfert en chenal. La lame infiltrée en profondeur sous le plus grand des bassins (0,9 km²) en fin de saison des pluies est évaluée par modélisation à 12 % de la pluie, mais une partie de cette eau, non quantifiée, s'évapore en saison sèche et l'on estime que la fraction qui draine vers l'aquifère est faible. La contribution de ce type de toposéquence à la recharge annuelle de la nappe semble donc marginale par rapport à celle des mares, étudiée par ailleurs.

Deux méthodes de mise à l'échelle statistique sont évaluées sur une station située au Burkina Faso afin de générer une information climatique pertinente au niveau local, en terme de climat moyen et des principales caractéristiques de variabilité et d'extrême du régime de précipitation. Les deux méthodes de régression multi-linéaire SDSM et ASD analysées reposent sur le principe que des relations empiriques entre certaines variables atmosphériques à grande échelle issues des réanalyses ou des Modèles Climatiques globaux (MCGs), variables dénommées prédicteurs, et des paramètres climatiques locaux (ex. précipitation) peuvent être établies. En mode réanalyse, le travail a consisté, d'une part, à partir de variables synoptiques de NCEP, à analyser (i) l'intérêt d'utiliser une gamme plus vaste de prédicteurs dérivés et sur plus de niveaux verticaux dans l'atmosphère, et (ii) l'intérêt d'utiliser une sélection des prédicteurs sur une base mensuelle versus annuelle. D'autre part, en mode climat, à partir de variables synoptiques issues de deux MCGs (CGCM2 et HadCM3), l'évaluation a porté sur l'utilisation de ces modèles climatiques mondiaux afin de générer une information climatique plausible et utile à l'échelle locale dans le but ultime de générer des scénarios climatiques pertinents pour les études d'impacts en milieu sahélien. En mode réanalyse, le fait de considérer un plus vaste ensemble de prédicteurs et plus de niveaux atmosphériques, a permis de réduire les biais de l'ensemble des critères statistiques/climatiques comme la moyenne quotidienne, la variabilité intra-saisonnière, les indices d'intensité et d'extrêmes, et l'indice des dates de début, de fin et de longueur de mousson. De plus, avec cette nouvelle configuration, les deux modèles de mise à l'échelle sont en mesure de reconstruire une partie des changements observés dans le régime de précipitation (i.e. diminution de la quantité totale de pluie et de la fréquence du nombre d'événements pluvieux). Si dans la majorité des cas ASD performe mieux que SDSM avec un choix restreint de prédicteurs, les différences entre les modèles diminuent en utilisant un plus grand choix de prédicteurs, et en sélectionnant ceux-ci sur une base mensuelle. Dans ce dernier cas, les incertitudes sur la valeur médiane et la moyenne des indices de précipitation, notamment au coeur de la saison pluvieuse et à la fin de celle-ci, sont réduites par rapport aux autres simulations. Avec les prédicteurs des MCGs, notamment le modèle HadCM3, la simulation de l'ensemble des indices est systématiquement améliorée par rapport aux valeurs équivalentes issues des variables brutes des MCGs, aussi bien avec SDSM que ASD, notamment l'occurrence des jours de pluie, la variabilité intra-saisonnière, les indices d'intensité et d'extrêmes. Par contre l'utilisation des prédicteurs CGCM2 dans la mise à l'échelle statistique ne permet pas d'améliorer systématiquement tous les indices analysés par rapport aux données brutes de ce MCG. Quoi qu'il en soit, notre étude a permis de montrer qu'avec des prédicteurs relativement bien reproduits à grande échelle par les modèles globaux, les distributions quotidiennes de précipitation étaient plus plausibles à l'échelle locale, en dépit des difficultés à simuler adéquatement les extrêmes (i.e. largement surestimés surtout avec le CGCM2). Dans l'avenir, d'autres analyses devront inclure des prédicteurs des modèles globaux ou régionaux, telles que suggérés avec les réanalyses NCEP (i.e. autres niveaux, variables et résolution temporelle), ainsi qu'à l'aide d'autres méthodes non-linéaires en lien avec les particularités physiques à l'échelle régionale et locale. Ceci contribuera ultimement à générer des scénarios plus plausibles à ces échelles, d'autant que la mousson Ouest Africaine est influencée naturellement par des téléconnections variées à l'échelle globale et régionale. L'usage de cette information climatique pour des applications locales pourrait ainsi être amélioré, en lien avec les besoins des études d'impacts et de vulnérabilité dans le domaine agropastoral, humain et de la modélisation environnementale. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : ASD, SDSM, NCEP, MCG, Variabilité interannuelle, Mousson ouest africaine, Prédicteurs, Indices de précipitations, Mise à l'échelle statistique.

Recent drought over West Africa (1970s-present) has been a global concern, and the ability to predict the frequency and severity of future droughts is important to mitigate the devastating socio-economic effects of drought. The Sahel region, situated at 10-20°N just south of the arid Sahara Desert and north of the forested Guinea Coast, is particularly vulnerable to drought periodicity because rainfall is already low at 400 mm yr-1. The ability to predict future climate variability depends on adequate knowledge of fluctuations in the past. In West Africa, meteorological records are too sparse and too short in duration to characterize the drought frequency. Consequently, climate reconstructions from lacustrine sediment records are increasingly recognized as an important source of information on past climate variability. Lake Bosomtwe, Ghana (6o30N and 1o25W) was formed over one million years ago by a meteorite impact crater in the Guinea Coast region, just south of the Sahel region. Lake Bosomtwe has a closed-drainage hydrology and lake levels are known to fluctuate with the net flux in rainfall inputs relative to evaporative outputs. In 2004, the International Continental Scientific Drilling Program recovered the complete sediment record for paleoclimatic reconstructions. However, very little has been studied of the limnological conditions that lead to the formation of laminated sediments in Lake Bosomtwe. This thesis has set out to understand the influence climate has on the physical, chemical and biological in-lake processes that generate sedimenting materials, which are preserved as laminated sediment layers. Two years of water column sampling of temperature, oxygen and nutrients at a central deep-water site (78 m water depth maximum) found that this quiescent crater lake is thermally stratified during much of the year, with anoxia persisting below 35 m water depth. During the short dry season of July and August, the monsoon rains that are associated with the intertropical convergence zone (ITCZ) are displaced northwards over the Sahel region (and away from lake Bosomtwe), and cool air temperatures and clear night skies lead to the disruption of the thermocline and circulation of dissolved nutrients nitrogen (N) and phosphorus (P) in Lake Bosomtwe. Phytoplankton primary productivity, as measured by particulate carbon and chlorophyll a concentrations, was found to increase markedly following the nutrient upwelling event in August. Sediment trap samplers deployed at 20 and 30 m water depth captured the pattern of organic matter deposition and a high flux of organic sediment was deposited shortly after the nutrient upwelling episode in August. The composition of these organic-rich sediments was distinguished by a marked depletion in δ13C and enrichment of δ15N, as compared to sediments deposited before and after this event. Spatial assessment of sediment cores identified that presently, visible laminations were preserved at and below 35 m water depth, but, not at shallower depths. Water depth was also positively correlated with the organic matter content in sediment records and could be used to reconstruct pre-historic lake levels down core. The relationship between lake level and organic content in sediments predicted that water levels were likely 22 m lower than present levels during the period ~1425-1610 CE, which corresponds with a climatic periods known as the Little Ice Age (LIA). The spatial sediment trends also revealed that inorganic sedimentation rates had increased since the onset of recent land clearance and road construction in the catchment, particularly to the north, near the town of Abono. For this reason, two cores from the central deep-water region of Lake Bosomtwe were analysed for organic and carbonate content, δ13C and δ15N, nutrients (C, N, P), magnetic susceptibility, greyscale imagery of the x-radiograph and micro-X-ray analysis of elemental constituents. Paleoenvironmental reconstructions during the past 550 years found that climate-driven lake level change was a prominent factor contributing to the organic content of sediments. High inorganic content, iron concentrations and depleted δ13C distinguished a low stand during the LIA (~1425-1610) when pelagic sediments were likely exposed to periodic oxygenation. High concentrations of organic matter, calcium (Ca) and strontium (Sr), enrichment of δ13C and low C:N ratios were indicative of wet years that likely increased lake levels and the depth of water column mixing. However, sediments with high organic content, depleted δ13C signatures and reduced Ca and Sr concentrations were suggestive of drought years that restricted the depth of seasonal water column mixing and nutrient circulation and did not necessarily result in pronounced lake-level change. During the past century, δ13C of bulk matter was positively correlated with the rainfall anomalies (r2 = 0.45, P < 0.002), indicating that droughts can result in reduced primary productivity, which may ultimately lower fishery yields. The communities living within the crater are dependent on subsistence fishing and farming, and predicting the drought frequency and magnitude in this region is essential to protecting both the ecosystem and the human population. Long-range climate forecasts for West Africa predict greater drought and increasing air temperature. However, with a detailed long-term paleoclimatic reconstruction from Lake Bosomtwe sediment records, potentially the accuracy of these predictions can be improved and better equip policy makers to enact a viable action plan in the best interests of the people.

Notre compréhension de l'interaction entre poussières désertiques et climat est encore limitée, en partie parce que la concentration et les propriétés de cet aérosol présentent une grande variabilité spatiale et temporelle. La télédétection spatiale qui présente l'avantage d'une observation globale est donc un outil indispensable. L'infrarouge thermique (IRT) est un domaine spectral où la détection de l'aérosol désertique est particulièrement efficace. Ainsi, l'utilisation du canal IRT de Météosat au-dessus des terres, a permis le développement d'un indice qualitatif de poussière, appelé IDDI (Infrared Difference Dust Index).<br />L'objectif de cette étude est de corriger les défauts de l'IDDI et d'utiliser les nouveaux canaux dans l'IRT de MSG/SEVIRI pour développer un indice multispectral.<br />Ce travail s'appuie sur l'analyse des effets de la poussière, du vent de surface, de l'élévation solaire et de la vapeur d'eau sur la luminance au sommet de l'atmosphère, à l'aide du code de transfert radiatif MODTRAN. L'influence de l'émissivité de surface sur la luminance en présence de poussière est aussi analysée. Une méthode de correction de l'IDDI est proposée pour tenir compte des perturbations liées au vent de surface et à l'élévation solaire. L'étude est ensuite étendue aux trois canaux MSG/SEVIRI compte tenu des variations spectrales des propriétés de l'aérosol et de l'émissivité. Les résultats montrent une sensibilité accrue dans les canaux 8.7 et 10.8 µm, et un IDDI multispectral est proposé pour améliorer la corrélation entre IDDI et épaisseur optique mesurée par le réseau AERONET sur cinq sites sahéliens. Ce nouvel IDDI permettra d'améliorer le suivi des soulèvements de poussière sur l'Afrique.

Recent drought over West Africa (1970s-present) has been a global concern, and the ability to predict the frequency and severity of future droughts is important to mitigate the devastating socio-economic effects of drought. The Sahel region, situated at 10-20°N just south of the arid Sahara Desert and north of the forested Guinea Coast, is particularly vulnerable to drought periodicity because rainfall is already low at 400 mm yr-1. The ability to predict future climate variability depends on adequate knowledge of fluctuations in the past. In West Africa, meteorological records are too sparse and too short in duration to characterize the drought frequency. Consequently, climate reconstructions from lacustrine sediment records are increasingly recognized as an important source of information on past climate variability. Lake Bosomtwe, Ghana (6o30N and 1o25W) was formed over one million years ago by a meteorite impact crater in the Guinea Coast region, just south of the Sahel region. Lake Bosomtwe has a closed-drainage hydrology and lake levels are known to fluctuate with the net flux in rainfall inputs relative to evaporative outputs. In 2004, the International Continental Scientific Drilling Program recovered the complete sediment record for paleoclimatic reconstructions. However, very little has been studied of the limnological conditions that lead to the formation of laminated sediments in Lake Bosomtwe. This thesis has set out to understand the influence climate has on the physical, chemical and biological in-lake processes that generate sedimenting materials, which are preserved as laminated sediment layers. Two years of water column sampling of temperature, oxygen and nutrients at a central deep-water site (78 m water depth maximum) found that this quiescent crater lake is thermally stratified during much of the year, with anoxia persisting below 35 m water depth. During the short dry season of July and August, the monsoon rains that are associated with the intertropical convergence zone (ITCZ) are displaced northwards over the Sahel region (and away from lake Bosomtwe), and cool air temperatures and clear night skies lead to the disruption of the thermocline and circulation of dissolved nutrients nitrogen (N) and phosphorus (P) in Lake Bosomtwe. Phytoplankton primary productivity, as measured by particulate carbon and chlorophyll a concentrations, was found to increase markedly following the nutrient upwelling event in August. Sediment trap samplers deployed at 20 and 30 m water depth captured the pattern of organic matter deposition and a high flux of organic sediment was deposited shortly after the nutrient upwelling episode in August. The composition of these organic-rich sediments was distinguished by a marked depletion in δ13C and enrichment of δ15N, as compared to sediments deposited before and after this event. Spatial assessment of sediment cores identified that presently, visible laminations were preserved at and below 35 m water depth, but, not at shallower depths. Water depth was also positively correlated with the organic matter content in sediment records and could be used to reconstruct pre-historic lake levels down core. The relationship between lake level and organic content in sediments predicted that water levels were likely 22 m lower than present levels during the period ~1425-1610 CE, which corresponds with a climatic periods known as the Little Ice Age (LIA). The spatial sediment trends also revealed that inorganic sedimentation rates had increased since the onset of recent land clearance and road construction in the catchment, particularly to the north, near the town of Abono. For this reason, two cores from the central deep-water region of Lake Bosomtwe were analysed for organic and carbonate content, δ13C and δ15N, nutrients (C, N, P), magnetic susceptibility, greyscale imagery of the x-radiograph and micro-X-ray analysis of elemental constituents. Paleoenvironmental reconstructions during the past 550 years found that climate-driven lake level change was a prominent factor contributing to the organic content of sediments. High inorganic content, iron concentrations and depleted δ13C distinguished a low stand during the LIA (~1425-1610) when pelagic sediments were likely exposed to periodic oxygenation. High concentrations of organic matter, calcium (Ca) and strontium (Sr), enrichment of δ13C and low C:N ratios were indicative of wet years that likely increased lake levels and the depth of water column mixing. However, sediments with high organic content, depleted δ13C signatures and reduced Ca and Sr concentrations were suggestive of drought years that restricted the depth of seasonal water column mixing and nutrient circulation and did not necessarily result in pronounced lake-level change. During the past century, δ13C of bulk matter was positively correlated with the rainfall anomalies (r2 = 0.45, P < 0.002), indicating that droughts can result in reduced primary productivity, which may ultimately lower fishery yields. The communities living within the crater are dependent on subsistence fishing and farming, and predicting the drought frequency and magnitude in this region is essential to protecting both the ecosystem and the human population. Long-range climate forecasts for West Africa predict greater drought and increasing air temperature. However, with a detailed long-term paleoclimatic reconstruction from Lake Bosomtwe sediment records, potentially the accuracy of these predictions can be improved and better equip policy makers to enact a viable action plan in the best interests of the people.

La méningite épidémique est un problème de santé publique historiquement ancré dans la société nigérienne. Il y a plus d'un siècle que le phénomène est signalé au Niger, souvent considéré comme l'épicentre d'un espace appelé " ceinture de la méningite ". Au 21ème siècle les épidémies de méningite deviennent des moments de grande mobilisation politique et scientifique par les grands dérangements qu'elles occasionnent (plus de 3000 morts en 1995). Le caractère massif et la rapidité d'évolution de la maladie condamnant à mort le malade à peine 24 heures après son apparition, en fait l'une des affections les plus redoutées. Au début des années 1960, en envoyant un médecin militaire français, Léon Lapeyssonnie au chevet du Niger, l'Organisation Mondiale de la Santé a voulu faire de la méningite une des maladies transmissibles majeures à contrôler. En dégageant les séquences temporelles des épidémies de méningite sur un demi siècle, Léon Lapeyssonnie aura réussi à faire de la méningite non seulement "un problème spécifiquement africain", mais aussi une maladie tropicalisée, c'est-à-dire cantonnée au sein d'un espace écologique coupable s'étendant de l'ouest à l'est de l'Afrique et comprenant des coordonnées géographiques précises qui permettent d'associer les épidémies à un espace social. Une anthropologie du temps présent montre que le phénomène a évolué et que d'importants enjeux de santé publique, sociaux, politiques entourent la question du contrôle de cette maladie au Niger. Dominé par le paradigme de l'épidémiologie, le gouvernement des épidémies de méningite est émaillé de fortes controverses scientifiques depuis plus d'une décennie alors qu'on note aujourd'hui un tournant dans l'épidémiologie de la maladie. Que peut nous apprendre l'anthropologie sur la construction d'un phénomène pathologique aussi complexe que la méningite qui lie écologie, médecine et société? Cette thèse au croisement de l'anthropologie de la santé et de la sociologie des sciences, se propose de voir de quelle manière, la méningite a été construite comme un problème de santé publique au Niger. Je m'intéresse particulièrement à ce qui apparaît comme un paradoxe : la gestion d'une " maladie courante " comme un problème urgent. J'étudie ce phénomène sur trois terrains spécifiques : un laboratoire scientifique, un comité de gestion épidémique et une zone rurale en milieu haoussa.

Le Sahel est une région caractérisée par une très forte variabilité intra-saisonnière des précipitations. Cette variabilité affecte fortement les écosystèmes durant la phase de croissance de la végétation. L’objectif de cette thèse est de caractériser cette variabilité à échelle locale à partir des relations entre les précipitations et la dynamique de la végétation, et d’identifier des indicateurs pertinents qui permettraient de mieux décrire cette variabilité dans chaque saison. Cette étude est effectuée dans le bassin versant du Ferlo, une région au nord du Sénégal. Une première partie est consacrée à la caractérisation des relations entre anomalies de pluie et croissance de la végétation à partir des données de télédétection spatiale TRMM3B42, RFE 2.0, SM-ECV (Soil Moisture) et LAI MODIS. Pour cela, le bassin versant du Ferlo est subdivisé en 9 sous-zones « entités homogènes », de même classe de couverture végétale et même type de sol. Sur chacune sont analysées les données de pluie des deux bases de données, l’humidité du sol et le LAI sur la période 2000 – 2010. Dans un second temps, à l’aide d’un modèle de végétation adapté à la région forcé par les pluies satellite, le LAI est simulé sur plusieurs entités et est comparé au LAI MODIS, en appliquant aux simulations les mêmes méthodologies que pour les observations. Les résultats de cette étude montrent une cohérence entre les variations des précipitations des deux bases de données et l’humidité du sol. Les variations du LAI sont plus fortement corrélées aux variations de l’humidité du sol qu’à celles de la pluie. Sur le Ferlo, on observe qu’il faut 2 semaines pour que la végétation réponde à une anomalie de pluie au cours de la saison des pluies. A l’échelle de la saison, la date de démarrage des pluies n’a pas d’incidence sur le maximum de LAI, contrairement à la durée et l’intensité des pauses de pluie. Les entités sur sol sableux (ferrugineux) présentent une meilleure sensibilité aux fluctuations de pluie que celles sur lithosol. De plus, sur les entités situées au Sud-Est, la densité de la végétation arbustive et arborée induit un cycle phénologique différent de celui des herbacées (décalage du maximum de LAI). Le modèle STEP, initialisé avec les données de pluie satellite, reproduit après ajustement la phase de croissance de la végétation dans les entités où les herbacées dominent. La réponse du LAI simulé aux anomalies de pluie est comparable à celles observées, confirmant l’interprétation des observations. Cette étude a permis de définir les paramètres les plus pertinents qui affectent la dynamique de la végétation mais aussi de mettre en évidence les capacités du modèle à décrire le cycle saisonnier de la végétation. / The Sahel is characterized by a strong intra-seasonal variability of rainfall. This variability strongly affects ecosystems during the vegetation growth. The objective of this thesis is to characterize this variability at the local scale from the relationship between rainfall and vegetation dynamics, and to identify relevant indicators to better describe the variability in each season. This study is carried out in the Ferlo’s catchment, a basin located in northern Senegal. The first part is devoted to the characterization of the relationship between rainfall anomalies and growth of vegetation from remote sensing data TRMM3B42, RFE 2.0 SM-ECV (Soil Moisture) and MODIS LAI. Aiming that, the Ferlo basin is divided into 9 zones "homogeneous entity", in terms of vegetation cover class and soil type. For each one are analyzed the rain data from both databases, soil moisture and LAI over the period 2000-2010. In a second time, with a vegetation model adapted to the region forced by satellite rain fields, the LAI is simulated on several entities and is compared to the MODIS LAI, applying on the simulations the same methodologies as for observations. The results of this study show consistency between rainfall variations with both databases and soil moisture. The LAI variations are more strongly correlated with the soil moisture variations than with the rainfall. On the Ferlo, we observe that vegetation needs two weeks to respond to rainfall anomalies during the rainy season. At the season scale, the starting date of the rainy season does not affect the maximum LAI, unlike the duration and intensity of the dry spells. Entities located on sandy soil (ferruginous) have better sensitivity to rainfall fluctuations as those located on lithosoils. In addition, on entities located in the Southeast, the density of the shrub and tree vegetation induces a different phenological cycle than those of the herbaceous (lag of the maximum LAI). The model STEP, initialized with satellite rainfall data, reproduces after adjustment the vegetation growth stage in the entities where grassland dominates. The response of the simulated LAI to the rain anomalies is consistent with those observed, confirming the interpretation of observations. This study allowed to define the most relevant parameters that affect the dynamics of vegetation but also to highlight the capabilities of the model to describe the seasonal cycle of vegetation.

Nombre de travaux effectués sur la production primaire des parcours sahéliens dominés par des herbacées annuelles, montrent une forte variation à la fois spatiale mais aussi temporelle de la production liée aux variations des précipitations et à la redistribution des eaux en surface liée principalement au type de sol. Dans cette région, l'essentiel de la production fourragère a lieu au cours de la saison des pluies qui dure trois à quatre mois. La gestion du stock fourrager qui constitue la principale ressource disponible pour le bétail au cours de la longue saison sèche suppose une bonne connaissance de sa dynamique saisonnière sous l'effet conjugué du climat et de la pression pastorale. Cette thèse se propose d'étudier l'impact de la variabilité climatique observée dans la région naturelle du Gourma, située au nord-est du Sahel malien, sur la dynamique de ses ressources pastorales et leurs conséquences sur les productions animales. La démarche utilisée est basée sur un suivi saisonnier conjoint de la végétation et de la charge animale. Elle combine une approche analytique à une modélisation de la dynamique de la ressource fourragère sous l'effet de la distribution des pluies et celle de la charge animale. Quatre principales études composent cette thèse. La première est une analyse de la sensibilité de la production fourragère aux aléas de la distribution intra-saisonnière des pluies. La seconde étude menée évalue l'impact de la pâture des ruminants domestiques sur les taux de disparition des pailles dressées et des litières au cours de la saison sèche. La troisième étude aborde la même question par modélisation des dynamiques associées de la charge animale et de la ressource fourragère en saison sèche. La quatrième et dernière étude, évalue la productivité numérique des troupeaux et la viabilité écologique de l'élevage pastoral dans la région du Gourma. Les résultats mettent en évidence la faible productivité des troupeaux de conduite pastorale malgré une sous-exploitation globale des ressources fourragères de saison sèche. Ils indiquent que dans les systèmes pastoraux sahéliens avec des parcours qui produisent moins de 2000 kg MS ha-1 en moyenne, et avec un faible recours à la complémentation alimentaire, le bétail est en situation de stress nutritionnel en fin de saison sèche et début de saison des pluies comme le révèlent les masses fourragères résiduelles en fin de saison sèche de moins de 10% des disponibles de fin de saison des pluies. / Several studies on the primary production of Sahelian rangelands that are dominated by annual herbaceous indicate large spatial heterogeneity and high inter-annual variations in production associated with changes in rainfall distribution mediated by run-off redistribution itself mostly bound to soil type. In Sahel, most of the forage production occurs during the rainy season, which lasts three to four months. The management of the stock of fodder which is the main nutrition resource for livestock during the long dry season requires a good knowledge of its seasonal dynamics under the combined effects of climate and grazing pressure. This thesis aims to study the impact of climate variability on the dynamics of the pastoral resources of the Gourma in the North-East of Malian Sahel and to assess the impact of resources variations on animal production. The approach used is based on a joint seasonal monitoring of vegetation and stocking rate. It combines an analytical study and the modeling of the dynamics of forage resources in response to rainfall distribution and stocking rate. The thesis is composed of four studies. The first is a sensitivity analysis of forage production to the intra-seasonal distribution of rainfall. The second study evaluates the impact of domestic ruminants grazing on standing straw and litter disappearance rates during the dry season. The third study addresses the same question by modeling the dynamics of fodder resources during the season depending on the livestock grazing pressure. The fourth and last study evaluates the breeding productivity of the herds and the sustainability of Gourma pastoralism. The results highlight the low productivity of pastoral breeding despite an overall under-utilization of the forage stock in the dry-season. They indicate that in the Sahelian pastoral systems with rangelands producing less than 2000 kg DM ha-1 on average, and very limited use of supplementary feeds in the late dry season, livestock suffer of nutritional stress in the late dry and early wet season, as revealed by residual masses of straws and litter tilling less than 10 % of rangeland yield at the end of the rainy season.