La transition des activités humaines vers des modèles de développement durable pourrait contribuer à mieux s’adapter aux enjeux mondiaux interconnectés comme les changements climatiques, l’insécurité alimentaire, la santé globale, et l’épuisement des ressources. Cette thèse représente l’un des premiers travaux de recherche visant à combiner l’utilisation des saules à croissance rapide (Salix sp.) pour la phytoremédiation avec leur potentiel pour les bioraffineries. La métabolomique non-ciblée utilisée avec des saules dans deux études complémentaires a permis d’acquérir à la fois des connaissances appliquées sur la valorisation des composés extractibles et une compréhension fondamentale des mécanismes de tolérance au sel. Des saules matures, utilisés pour traiter des eaux usées, ont été évalués à travers un processus de transformation allant de la biomasse brute aux rendements finaux (bioéthanol, lignines, composés bioactifs). L’irrigation avec des eaux usées a triplé les rendements en biomasse, avec une augmentation significative du glucane au détriment d’une réduction des extractibles. Ces variations suggèrent l’allocation des ressources pour soutenir la croissance plutôt que les molécules de défense. Un prétraitement par liquide ionique a fractionné la biomasse, une méthode compatible avec des biomasses contaminées et permettant d’obtenir des composantes séparées de grande qualité. La saccharification enzymatique a livré les rendements en bioéthanol tandis qu’un contre-solvant a précipité la lignine brute, avec une efficacité similaire aux saules témoins. Malgré une teneur réduite en extractibles, l’irrigation par les eaux usées a enrichi le profil phytochimique en flavonoïdes et lignans, potentiellement associés aux perturbations causées par l’inondation et la salinité, et ayant de possibles propriétés antimicrobiennes et antioxydantes. En intégrant deux approches vertes, cette étude démontre une augmentation significative des rendements annuels de bioproduits par unité de surface cultivée, renforçant la viabilité économique et la durabilité environnementale de chacune des deux approches prises individuellement. Une seconde étude s’intéresse plus profondément aux mécanismes de tolérance d’un saule face à deux sels abondants, le NaCl et le Na2SO4, la salinisation étant généralement associée à l’utilisation d’eaux usées et fréquente sur de nombreuses terres marginales. Malgré une conductance stomatique réduite, Salix miyabeana a maintenu sa capacité photosynthétique et sa production de biomasse, même à des niveaux élevés de sel. Les cations et anions salins sont gérés différemment par la plante, qui restreint largement l’absorption du Na+ aux racines, alors que le Cl- et le SO42- sont transportés jusque dans les feuilles. Les analyses révèlent une tolérance résultant à la fois de la plasticité des métabolites constitutifs et des métabolites spécialisés associés aux organes. Les réponses nuancées en fonction des organes et des ions indiquent des adaptations spécifiques dans l’allocation du carbone, la production d’antioxydants ou le métabolisme du soufre par exemple. Seulement 3% des métabolites constituaient une réponse généralisée aux deux types de sels, incluant une réduction de saccharides et un enrichissement de composés phénoliques simples, comparativement aux 28% impliqués au total. Le NaCl induit une réduction du métabolisme énergétique à l’échelle de toute la plante, potentiellement combinée au renforcement racinaire par l’augmentation de précurseurs de la lignine et d’antioxydants. À niveaux équivalents d’électroconductivité et de sodium, Na2SO4 induit une perturbation métabolique plus limitée. Même à concentration double de Na2SO4, l’activité métabolique se caractérise par un enrichissement préférentiel, probablement facilité par l’assimilation de l’excès de SO42- en composés organiques plutôt que leur séquestration. Notre étude des ajustements métaboliques complexes des saules, une espèce non-modèle mais d’importance biologique, environnementale et économique, a contribué à approfondir notre compréhension de leur résilience face aux stress abiotiques, informant ainsi les approches de gestion de l'eau et des terres ainsi que les pratiques de production durables. / Transitioning towards sustainable models that harmoniously integrate human activities within natural cycles could address interconnected global challenges such as climate change, social and economic inequalities, food insecurity, global health, and resource depletion. Phytoremediation, leveraging plant-microorganism interactions to mitigate soil and water pollution, offers a potentially efficient and environment-friendly solution, while also being economically viable and socially acceptable. This thesis represents one of the initial efforts to integrate the application of fast-growing willows (Salix sp.) for phytoremediation, capitalizing on their stress tolerance, with its potential for widerange biorefineries, harnessing their high biomass productivity as a renewable resource for bioenergy and bio-based products. Two complementary studies employed untargeted metabolomics to acquire both applied knowledge on the extensive valorization potential of extractable phytochemicals, and fundamental understanding of their salt stress tolerance mechanisms. Mature field-grown willows used for phytofiltration of primary municipal wastewater effluent were comprehensively characterized to assess their biorefinery potential through a complete process, from raw biomass to final bioethanol, lignin, and extractives yields. Wastewater irrigation tripled biomass yield and structural biochemical compound quantification revealed a significant increase in constitutive glucan along with a significant decrease in extractives, suggesting resource investment into growth over specialized defensive compounds. Ionic liquid pretreatment enabled biomass fractionation, chosen for its versatility in recovering multiple highquality streams and its suitability for contaminated biomass. Subsequently, enzymatic saccharification determined the final bioethanol yields, while counter-solvent precipitation recovered crude lignins. Despite a generalized reduction of extractives, wastewater irrigation enriched the extractable phytochemical profile with flavonoids and lignans, potentially associated with flooding, salinity, antimicrobial and antioxidant activities. Wastewater irrigated willows maintained quality and conversion potential, enhancing the annual valorization yields per growing surface, and strengthening the economic viability and environmental sustainability. These results demonstrated mutual benefits of integrating wastewater treatment and biorefineries. A subsequent study investigated Salix miyabeana tolerance and metabolic response to two environmentally abundant salts, NaCl and Na2SO4, considering salinity as a potential consequence of wastewater irrigation. Despite reduced stomatal conductance, willows maintained photosynthetic capacity and biomass productivity even under high soil salinity levels, demonstrating their salt tolerance. Elemental analysis revealed differential fate of salt ions, restricted Na+ absorption in roots, while Cl- and SO4 2- accumulated in aerial parts. Untargeted metabolomics exposed willow’s efficient metabolic plasticity in response to salts, modulating both constitutive and organ-specialized metabolites. Differential organ- and anion-specific responses indicated nuanced adaptation mechanisms, involving adjustments in carbon allocation, antioxidant production, and sulfur metabolism. Only 3% of metabolites constituted a generalized salt stress response, including reduced saccharides alongside enriched simple phenolics, as compared to 28% involved in overall salt response. NaCl triggered plant-wide energy metabolism reduction, potentially coupled with reinforced root structure through increased lignin precursors and antioxidant compounds. At similar soil EC and sodium concentration, Na2SO4 caused lower metabolic disruption, and as Na2SO4 concentration increased, willow was able to support the metabolic enrichment instead of depletion, likely associated with the ability to integrate SO4 2- in sulfur metabolism instead of passive sequestration. Our investigation into the complex metabolic adjustments of willows, a non-model species but of biological, environmental and economic importance, contributed to deepen our understanding of its resilience towards abiotic stresses, further informing effective water and land management approaches as well as sustainable production practices.

Dans le présent travail, nous abordons une problématique essentielle liée aux accessoires des lignes électriques et plus particulièrement au connecteur à perforation d’isolant (TTDC 45501 FA), commercialisé par la société Sicame située à Arnac-Pompadour (Corrèze). Ce produit permet d’effectuer des dérivations de courant en moyenne tension gainé HTA entre 15 et 25kV. Cependant, il devient nécessaire de concevoir une nouvelle génération de connecteurs capable de fonctionner à une tension de 52 kV en raison de la constante augmentation des besoins en électricité. En réalité, le principal souci concernant ces produits réside dans l’apparition de décharges partielles dans le volume constitué par la matière isolante (polyamide 6 chargée à 50% en poids de fibres de verre). Ces décharges engendrent un vieillissement prématuré du produit sous l’action conjuguée d’une atmosphère corrosive (brouillard salin) et d’un champ électrique. Ainsi, l’objectif de la présente thèse est de faire, dans un premier temps, un choix approprié de matériaux isolants parmi des polymères thermoplastiques, thermodurcissables époxydes ou élastomères en EPDM, capables de résister à plusieurs contraintes : thermique, électrique, mécanique, chimique et climatique. La partie expérimentale concerne, tout d’abord, la mesure de la tension de contournement, de l’activité des décharges partielles se propageant à la surface des matériaux isolants et de la tension de claquage, en tension alternative (A.C.). Pour cela, des échantillons polymères qui comportent des surfaces planes ou des surfaces pourvues de protubérances ont été moulés en vue de comparer leur comportement diélectrique en présence d’atmosphères polluées de type brouillard salin; ces mesures sont nécessaires pour effectuer un choix approprié du matériau à intégrer dans le connecteur. Par la suite, l’étude et la caractérisation optique et électrique de décharges glissantes, se propageant en surface de divers matériaux polymères, en tension impulsionnelle (L.I.) pour les deux polarités (positive et négative) et pour deux types de champ électrique (normal et tangentiel) sont présentées pour le cas d’une interface solide/air. La mesure de la longueur finale des décharges glissantes et la visualisation de l’onde de courant sont les deux paramètres principaux pour différencier les caractéristiques des matériaux utilisés. L’ensemble des résultats de mesures a permis de sélectionner les résines époxydes cyclo-aliphatiques (CEP) comme candidates potentielles pour la conception d’une nouvelle génération de connecteurs. De plus, la simulation du champ électrique, à l’aide du logiciel Flux 2D/3D, sur le connecteur électrique (TTDC 45501FA) a permis d’aboutir à la proposition d’un prototype de connecteur présentant une nouvelle géométrie et pouvant fonctionner à 52kV. / In the present study, we deal with an essential problem related to electrical lines accessories and more particularly to piercing connectors (TTDC 45501FA) commercialized by a private company named Sicame and which is located in Arnac-Pompadour (Corrèze, France). This product/accessory is designed to provide power diversions on medium voltage live lines HVA operating between 15 and 25kV. However, it becomes required to design a new generation of piercing connectors able to operate on 52kV live lines because of the electrical power demands that are steadily increasing. Actually, the main concerns about these products are the occurrence of partial discharges within the insulating material volume (polyamide 6 containing 50%wt of glass fibers). Most of the time, these discharges induce an early ageing process of the accessory under the combined effects of a corrosive environment (as salt fog) and an electric field threshold. Thus, the main objective of the present Ph.D. thesis is to carry out an appropriate choice of insulating materials among several tested polymers such as thermoplastics and thermosetting epoxy resins and EPDM elastomers that are capable of withstanding several constraints: thermal and electrical and mechanical and chemical conditions. The experimental section is focusing on the measurements of flashover voltage and partial discharges activity propagating on polymeric surfaces and breakdown voltage within material bulks under A.C voltage. That is why polymeric samples with plane surfaces and textured surfaces are molded to compare their resistance to partial discharges when being subjected to polluted environments such as salt fog; these measurements are necessary to choose the suitable materials for the required application to be integrated in the new generation of connectors. Then, the optical and electrical characterization results of creeping discharges propagating on several polymeric surfaces under lightning impulse (L.I.) voltage with its both polarities (positive and negative) and for two kinds of applied electric field (normal and tangential) are presented in the case of solid/air interfaces. Final length measurements of creepage discharges are the main parameter for distinguishing material properties. The whole obtained results (under AC and LI voltages) allow us to point out the cycloaliphatic epoxy resins as potential candidates to the conception of a new generation of piercing connectors. In addition, the electric field simulation and modelling of the TTDC 45501FA connector by using the Flux 2D/3D software seems to be helpful to design a connector prototype which exhibits a new geometry and is able to reach a voltage level that equals 52kV.

L'équilibre densitaire entre l'eau douce et l'eau salée dans les aquifères côtiers est un phénomène instable difficile à caractériser. La validation des modèles hydrogéologiques 2D/3D reste alors délicate sur la seule base de données ponctuelles d'observation en forages. Dans ce but, la tomographie de résistivité électrique (ERT) constitue une technique d'investigation pertinente pour la caractérisation haute résolution de la distribution 2D/3D du sel au sein de l'aquifère.<br />Une méthodologie de validation croisée entre les modèles géo-électriques et les modèles d'écoulement densitaire a été développée. Dans un premier temps, l'interprétation par modélisation inverse des mesures ERT fournit des informations pertinentes pour la structuration et le paramétrage des modèles hydrogéologiques (géométrie du réservoir, vitesses d'écoulement, etc.). Dans un deuxième temps, une validation qualitative est obtenue par comparaison entre la distribution des salinités interprétée d'après les résultats du modèle géo-électrique d'inversion et celle simulée par le modèle d'écoulement densitaire. Enfin, une validation quantitative est obtenue par comparaison entre la réponse géo-électrique théorique des salinités simulées par le modèle hydrogéologique (préalablement transformées en résistivité par application d'un modèle hydro-pétrophysique) et les mesures ERT acquises sur le terrain.<br />La fiabilité de la méthode a été précisée par des analyses de sensibilité conduites sur les différents modèles utilisés (géo-électrique, hydrogéologique et hydro-pétrophysique) et son applicabilité a été testée sur trois contextes hydrogéologiques et climatiques différents. Ainsi, aux Îles-de-la-Madeleine (Canada), les remontées salines sous les captages d'eau ont été caractérisées. Sur l'îlot M'Ba (Nouvelle-Calédonie), les variations spatiales de la recharge contrôlant le développement de la lentille d'eau douce ont été évaluées. Enfin, sur le tombolo de Pikine (Sénégal), les phénomènes évapotranspiratoires et concentrateurs intenses affectant les dépressions inter-dunaires ont été quantifiés.

Les marais de l'Ouest ont été gagnés sur les sédiments fluvio-marins par poldérisation débutée dès le moyen âge. Les aménagements hydrauliques avaient, initialement, des objectifs sanitaires et d'élevage. A partir des endiguements, ils ont divisé les territoires en marais mouillés et marais desséchés. Depuis les années 1970 le développement des cultures intensives de céréales a nécessité un rabaissement complémentaire de la nappe par drainage en partie pour augmenter la désalinisation de surface et limiter l’engorgement des sols. Néanmoins, ces territoires restent caractérisés par des nappes proches de la surface. En conséquence les profils hydriques vont être gouvernés par les conditions météorologiques y compris l'évapotranspiration, la pluviométrie, mais également par les remontées capillaires issues d'une nappe salée. D'autre par la nature argileuse des sols et ses propriétés de retrait conditionnent énormément le fonctionnement hydrodynamique et les évolutions de structure.La première partie du travail a été de suivre les évolutions des profils hydriques et de salinité en parcelles non drainées (prairies) et en parcelles drainées (Maïs, Blé, Tournesol). Ces suivis ont été complétés par les mesures des niveaux de nappes et par des mesures tensiométriques via des bougies poreuses implantées à différentes profondeurs. L'objectif final a été de calculer et modéliser les profils de réserve utile (RU) et de RU "résiduelle" utilisable par les plantes. Dans ces systèmes alimentés par les remontées capillaires, le réseau racinaire puise l'eau dans la zone non saturée de surface (vadose) puis dans la zone saturée sous-jacente. La teneur en eau caractéristique de l'interface zone non saturée - zone saturée a été déterminée par analogie entre les chemins d'état de la matrice argileuse le long de sa courbe de retrait et du sol le long de sa courbe de compaction. Les profils de RU résiduelle utilisable par les plantes ont été calculés à partir des profils de teneurs en eau puis comparés aux profils de RU obtenus via les données de station météorologique. Ces profils de RU résiduelle ont pu être écrits sous forme d'équation polynomiale du second degré puis modélisés. Dans cet environnement alimenté par les remontées capillaires, ces profils de RU résiduelles peuvent être modélisés à partir d'un paramètre facilement mesurable en surface qui prend en compte la structure du sol et les conditions météorologique : soit la teneur en eau à 10 cm de profondeur. Cette modélisation reste suffisamment réaliste pour être utilisée comme un outil prédictif face à la pédodiversité et/ou les rendements de culture.A ce travail s'ajoute deux études préliminaires : - les mesures des conductivités thermiques effectives de ces sols par la méthode du fil chaud et leurs modélisations dans les systèmes biphasés : eau - argile et air - argile, mais également pour les systèmes triphasés non saturés : eau - air - argile. Les perspectives sont la modélisation des transferts thermiques et hydriques dans le sol à partir de la surface, - et l'élaboration d'un protocole d'imprégnation-polymérisation des sols argileux humides par des résines de type HEMA. Cette imprégnation permet d'envisager la confection de lames minces dans le matériau argileux induré avec conservation de sa structure initiale humide. Les perspectives sont la pétrographie quantitative à l'interface racine - sol le long de profils verticaux dans les environnements argileux à degrés de saturation et structure évolutives. / The coastal marshlands are territories generally reclaimed on primary fluvio-marine sediments. They result from hydraulic managements and/or polderization which may date from the Middle Ages. Historically these hydraulic managements were built for goals of wholesomeness, breeding and farming. They isolate two territories: the dried marshes and the wet marshes. For the intensive cereal crops the slow drying caused by land reclamation was recently improved by the drainage, in part for increase the depth of desalinization and decrease waterlogging. Nevertheless, these territories remain characterized by shallow ground water of initial salt water. Consequently, the hydric profiles are governed by the meteoric conditions including the Evapotranspiration, the rainfall, but also the capillarity rises from the salt groundwater. Moreover, the clay dominated nature of the soils and their drastic shrinkage properties govern the hydrodynamic functioning and the soil structure behavior.The first part of the work was the monitoring of the water content and salinity profiles in drained cereal crops and in undrained grasslands. These measurements have been completed by the ground water level and tensiometric monitoring. The final goal was the calculation and modeling of the available water capacity (AWC) and plant available water (PAW) profiles. In these systems mainly supplied by the capillarity rises, the root network gets water in the subsurface vadose zone and then in the deeper saturated groundwater zone. The water content characteristic of the interface between the vadose and saturated zone was determined by comparison between the clay material state paths along its shrinkage curve and along its compaction curve. The PAW profiles were calculated from the water content profiles and then compared to the AWC profiles. The PAW profiles have been equated as polynomial second degree equations. In these shallow groundwater environments the PAW profiles have been modeled taking into account an easy measurable surface parameter which includes the soil structure behavior and the meteoric conditions: i.e. the water content measured at 10 cm depth. The PAW modelling remains sufficiently realistic to be used as a tool for farming management. Two preliminary studies were added to this work: - the measurement of effective thermal conductivity of the clayey soils by the transient hot wire method, and the modeling of the effective thermal conductivity of biphasic air-clay and water-clay media, but also triphasic unsaturated air-water-clay media. The prospect is the modeling of thermal and hydric transfer from the surface to the depth. - and the elaboration of a protocol of impregnation - hardening for wet clay dominated soils by HEMA resins. This impregnation allows the making of thin sections in these clay materials with conservation of their initial wet structures. The prospective is the quantitative petrography at the root - clay matrix interface along vertical profiles in clayey soils at different degrees of saturation and different structures.