La ville du Havre et son agglomération sont implantées entre l'estuaire de la Seine et le plateau crayeux du Pays de Caux. Ce territoire côtier est soumis à des risques naturels typiques des zones littorales que sont les submersions marines et l'érosion des falaises. L'étude a été réalisée à partir de photographies aériennes et de relevés topographiques aériens LiDAR (laser altimétrique). La ville basse du Havre, construite autour de bassins portuaires, est particulièrement sensible à l'aléa submersion marine. Des inondations urbaines ont déjà eu lieu en 1981, 1983 et 1984. Elles résultent d'une conjonction entre des hautes mers de vives-eaux et des surcotes marines produites par des dépressions et/ou des vents forts. L'étude a visé à cartographier les zones de débordement et d'inondation potentielle de la ville basse du Havre en superposant divers scenarii de niveaux d'eaux statiques et la topographie haute précision de la zone urbaine. Les falaises littorales de la pointe de Caux, situées entre le Cap de La Hève et le Cap d'Antifer subissent une dynamique gravitaire à mouvements de terrain récurrents. L'étude de la zone entre 1985 et 2008 (23 ans) montre un taux d'érosion moyen du haut de falaise de 18 cm/an. L'accumulation de dépôts d'éboulis a formé un talus continu en pied de falaise qui atteint un volume de 36,7 millions de m3. Les dépôts d'éboulis sont localement très variables en taille, volume et composition, du nord au sud du secteur d'étude. Bien que seul 10 % du linéaire du pied de talus soit atteint par les hautes mers en conditions de vives-eaux, le pied de talus peut localement être rogné par la mer et entraîner une déstabilisation de la falaise littorale. L'impact d'une augmentation du niveau marin au Havre est susceptible d'amplifier à long terme l'intensité de ces deux aléas côtiers, mais il apparaît cependant comme faible par rapport à l'influence des facteurs météorologiques.

L'évolution tectonique de l'avant-pays de la chaîne alpine de Tunisie comporte une étude paléotectonique et néotectonique qui utilise la Méthode de l'Inversion des données sur les systèmes de failles (Carey & Brunier 1974; Carey 1976) afin de définir les champs de contraintes régionaux à différentes époques. L'étude microtectonique des failles contemporaines de la sédimentation (failles synsédimentaires) a permis de mettre en évidence la succession des états de paléo-contraintes au cours du Mésozoïque et du Cénozoïque. Ainsi, ont été reconnu avec une bonne cohérence : -Au Permo-carbonifère, une extension NE-SW (failles normales E-W et NS et les grabens NW-SE) -Au Trias, une extension NE-SW (Horsts, grabens et demi-grabens NW-SE) -Au Jurassique, une extension N-S (Failles normales proches de E-W) -Au Néocomien-Barrémien, extension NE-SW (Horsts et des grabens NW-SE) -Au cours de l'Albo-Aptien, une compression proche de E-W (paléo-anticlinaux N20E) -Au Vraconien-Cénomanien inférieur, une extension NE-SW (failles normales NE-SW) -Au Cénomanien supérieur, une compression locale proche de E-W (Failles inverses subméridiens) -Au Coniacien-Santonien, une compression locale proche de N-S (décrochements conjugués) -Au Campanien, une distension NE-SW (failles normales NW-SE) -Au Paléocène supérieur-Eocène, une compression NW-SE (paléo-plis et failles inverses NE-SW) -A l'Oligocène, une extension proche de NE-SW (failles normales et grabens NW-SE ) -Au Langhien-Serravallien, une extension ENE-WSW (failles normales et grabens N120 à N140 E). Ces épisodes paléo-tectoniques sont associés à des montées diapiriques et/ou volcaniques. Au cours du plissement tortonien (" phase atlasique "), les failles normales anciennes proches de E-W et N-S sont réactivées en décrochements E-W dextres et N-S sénestres. Ce système de décrochements engendrent des plis en échelon et découpe l'Atlas tunisien selon les réseaux de décrochements de Riedel de Types D, R, R'. Un essai de zonation tectonique néogène a permis de dégager les variations spatiales du régime tectonique à différentes époques du Langhien-Serravallien, Tortonien et Messinien-Pliocène. L'étude néotectonique et sismotectonique a permis de mettre en évidence une succession des états de contraintes du Pléistocène à l'Actuel, avec : -Au Villafranchien (Pléistocène inférieur) une phase de plissement (NW-SE à NNW-SSE) donne des plis dans les bassins molassiques, le Sahel et sur les bordures des décrochements majeurs E-W et N-S. -Au Pléistocène supérieur, la compression NW-SE à N-S se poursuit avec des failles inverses dans le Nord et un système de décrochements E-W dextres et N-S sénestres dans l'Atlas et le Sahel. A partir des données de la sismicité et de l'archéosismicité, une zonation sismotectonique a été proposée. Elle permet de distinguer deux (2) grandes provinces de déformations actuelles : une province à déformation compressive à décrochante-compressive, localisée dans la zone de collision du Nord du pays et une province à déformation distensive à décrochante distensive, située dans le domaine de l'intra-plaque de l'avant-pays (Atlas central et méridional).

La télédétection de la végétation continentale repose classiquement sur des indices de réflectance qui renseignent sur l'état des couverts (indice foliaire, fraction de trou, biomasse). L'émission de fluorescence qui accompagne l'activité photosynthétique porte une information sur le fonctionnement de la végétation. Les récentes évolutions instrumentales permettent de suivre la fluorescence des couverts, néanmoins l'interprétation de ce signal en termes physiologiques nécessite de prendre en compte l'influence de la structure du couvert sur le signal de fluorescence. Le défi actuel est de passer du niveau de la feuille (2D) au niveau des couverts végétaux (3D). Un premier travail a été le développement d'un dispositif pour la mesure quantitative de la déformation spectrale de l'émission de fluorescence lors du changement d'échelle. Ce dispositif appliqué sur différents couverts, a permis d'identifier les paramètres prépondérants de la déformation spectrale. La simulation à l'aide du modèle FluoSAIL confirme ces observations. Un couvert de blé sénescent (3D, non fluorescent) a également été suivi pour quantifier l'impact de la géométrie du couvert sur la mesure de fluorescence. Une simulation réalisée à l'aide des modèles SAIL et MODTRAN a permis de dégager les configurations de mesures pour lesquelles cet effet peut être négligé. Les campagnes de mesures ont également permis d'approfondir la signification de la fluorescence mesurée au niveau du couvert. En particulier, la mesure simultanée de fluorescence et d'échanges gazeux d'un couvert agricole a permis l'étude de la relation entre les indices de fluorescence et l'assimilation de CO2 du couvert.

Cette thèse présente différents cas d'acclimatation d'une espèce de phytoplancton (Isochrysis sp.) à des modifications de son environnement physico-chimique avec une attention particulière portée sur la composante lipidique de la réponse aux changements. Dans ce contexte nous avons étudié les lipides à la fois comme des produits (triacylglycerol) et des acteurs (glycolipides) de la photosynthèse. Tout d'abord, nous avons étudié l'influence de plusieurs types de limitation par l'azote sur la teneur en lipides neutres des algues. Nous avons montré que la relation entre la disponibilité de l'azote et la teneur en lipide n'était pas monotone et qu'elle présentait un caractère hystérétique. Les cellules d'Isochrysis sp. n'accumulent des lipides neutres que transitoirement lors du passage d'une croissance forte vers une croissance faible. Nous nous sommes ensuite intéressé aux relations qui existent entre le cycle nycthéméral et l'accumulation de réserves énergétiques sous forme de lipides et de sucres. Les réserves sont accumulées pendant le jour en disproportion du reste du carbone et consommées pendant la nuit pour alimenter la division cellulaire et la croissance nocturne. La carence en azote dans ces conditions nycthémérales ne provoque pas d'accumulations significatives de lipides. Les variations diurnes de la teneur en lipides neutres sont plus importantes que les variations obtenues en carence. A travers ces différentes expériences nous avons pu mettre en évidences les relations qui existaient entre l'environnement, la croissance, et l'accumulation de réserves. La compréhension de ces mécanismes a permis de déterminer les conditions environnementales qui favorisent la production d'huile en vue d'une utilisation biocarburant. Nous avons aussi étudié l'influence des conditions de croissance sur la composition des glycolipides des membranes des chloroplastes. Les résultats montrent que les changements de la teneur en MGDG, DGDG et SQDG et de l'insaturation des acides gras de ces lipides accompagnent les modifications d'activité photosynthétique des cellules en limitation azotée et en cycle Jour/Nuit.

Cette étude a été motivée par un constat : malgré sa capacité à reconnaître les sites, la géophysique est absente des méthodes couramment utilisées en archéologie préventive. Nous avons donc essayé de déterminer si son apport aux différentes phases de l'étude des sites, de leur détection à leur caractérisation, est substantiel. L'Alsace fournit un cadre d'étude adéquat : grande diversité de sols, contextes environnementaux variés et forte pression démographique. 12 sites s'échelonnant du Néolithique au Second Moyen-âge ont été étudiés à travers le diagnostic, la fouille et les prospections hors emprise. Pour celles-ci, l'utilisation de la géophysique est évidente: elle renseigne l'extension des occupations par des méthodes non-intrusives en apportant des informations spatiales clés à l'échelle du site et du territoire. En association avec la fouille, sur la surface décapée, la géophysique s'avère complémentaire des observations car elle reconnaît des structures fantômes en plan et en stratigraphie. Cela entraîne une réflexion sur la nature des vestiges et la façon dont ils sont appréhendés. Sur le diagnostic, la géophysique apporte une information spatiale nécessaire à l'identification du site : elle ignore les limitations des sondages mécaniques systématiques en remettant en contexte les structures isolées, en fournissant une vue générale du site et en reconnaissant des structures entre et dans le prolongement des tranchées. Au final, la géophysique devrait être intégrée à la carte archéologique, à l'instar des autres méthodes de prospections qui, pondérées par leur efficacité, permettraient de repenser la gestion et la conservation du patrimoine archéologique insitu.

La théorie de la tectonique des plaques implique que les plaques lithosphériques soient rigides. Or les reconstructions de l'ouverture de l'océan Atlantique NE, utilisant deux plaques rigides (Eurasie et Groenland), conduisent à des zones de recouvrement. De plus, l'ouverture océanique de la zone située entre l'Islande et la zone de fracture de Jan Mayen (JMFZ) fut très complexe, incluant la formation progressive du microcontinent de Jan Mayen (JMMC) et un saut de ride. J'ai développé une méthode de reconstruction palinspastique d' ouverture de l'Atlantique NE, à partir de données d'anomalies magnétiques et de zones de fracture, méthode qui permet d'obtenir un bon ajustement des anomalies magnétiques. Le modèle prédit des différences de direction et de taux d'ouverture entre les segments océaniques. Cette ouverture différentielle a induit des mouvements décrochants sénestres le long des zones de fractures océaniques, compatibles avec le développement de structures compressives le long de la marge continentale européenne, (1) de l'Éocène inférieur à l'Oligocène supérieur, le long de la zone de fracture des îles Féroé (FFZ), et (2) de l' Éocène supérieur à Oligocène inférieur, et au Miocène, le long de la JMFZ. Aussi,j'ai mis en évidence, par une étude de terrain, une réactivation Cénozoïque en dextre de la Great Glen Fault, en Ecosse, que j'interprète comme étant due aux mouvements senestres le long de la FFZ. Je suggère également que les forces motrices proviennent du point chaud, actuellement sous l'Islande, qui était en mesure de générer une ouverture différentielle de l'Atlantique NE et les déformations compressives de la marge continentale européenne.

Dans le Sud-Est de la France, le département des Alpes-Maritimes, singulier du fait de son relief contrasté, est soumis au jeu des brises et inversions thermiques nocturnes. L'agglomération littorale contribue aux émissions de particules qui sont un des polluants les plus nocifs pour la santé humaine. La pollution de l'air n'est évidemment pas répartie de manière homogène dans le temps et dans l'espace. Les topoclimats sont un protagoniste de la pollution de l'air au sein de cet espace littoral montagneux. La problématique centrale de cette thèse consiste donc à comprendre pourquoi et comment les topoclimats influencent la variabilité spatio-temporelle des concentrations de particules dans le sud-ouest du département, tout en considérant qu'ils ne sont pas seuls à expliquer les concentrations. Afin de répondre à cette question, plusieurs objectifs privilégiant les mesures de terrain, et la modélisation ont été fixés :- exploiter des données de concentrations de particules et de variables météorologiques acquises à l'aide de plusieurs appareils de mesures, de manière fixe et itinérante, en plusieurs endroits et à différentes échelles spatio-temporelles ;- caractériser les écoulements d'air à faible altitude à l'aide de ballons équilibrés (dits CLB) et les mettre en relation avec les niveaux de PM10 mesurés ; - caractériser chimiquement les PM10 pour évaluer la contribution des principales sources d'émissions ;- tester la capacité d'un logiciel de dispersion atmosphérique à simuler en relief contrasté les effets des topoclimats sur la variabilité spatio-temporelle des PM10.L'influence des topoclimats sur la pollution de l'air particulaire a été établie.

Le caractère fortement marécageux du territoire de la Sibérie Occidentale et la rareté des stations d'observations hydrométéorologiques compliquent le suivi du régime hydrologique des bassins versants. Dans une telle situation, la prise en compte des données de ré-analyse météorologique et d'altimétrie satellitaires, assurant une couverture régulière de l'ensemble du territoire étudié, permet de compléter les observations in situ et d'élargir considérablement la portée des recherches, ce qui détermine la pertinence de ce travail. Le premier chapitre décrit les principaux facteurs physiques et géographiques qui ont déterminé le développement de la zone d'étude ; le deuxième chapitre est consacré aux méthodes d'étude; le troisième chapitre présente les résultats d'analyse de la variabilité des caractéristiques climatiques et hydrologiques dans les bassins fluviaux. L'originalité de cette thèse est d'appliquer une nouvelle approche de la quantité d'eau de la zone étudiée.

En plus de vingt-cinq d'existence, le développement durable n'a pas produit les changements escomptés sur le plan structurel, institutionnel ou même scientifique. En ce qui concerne le plan scientifique, depuis la première formulation du concept en 1987, de nouveaux courants interdisciplinaires en sciences sociales ont émergé produisant de nouveaux concepts, proposant de nouvelles méthodologies et affirmant certains principes éthiques. La thèse s'intéresse tout particulièrement au courant du développement humain articulé autour des travaux d'Amartya Sen (approche par les capabilités) et de Manfred Max-Neef (approche par les besoins) et à celui de l'économie écologique duquel émerge une conception forte de la soutenabilité ainsi que les concepts de fonctions et de services écosystémiques. Une articulation entre ces deux courants ainsi qu'une réflexion sur l'éthique de la responsabilité et la justice permettent de re-conceptualiser le développement durable, concept relativement mal défini et ambigu, sous la forme d'un développement humain responsable ancré dans la soutenabilité forte et la justice sociale. Cette articulation, réalisée dans une perspective transdisciplinaire, permet de proposer un nouveau cadre conceptuel qui pourrait d'une part, favoriser un aménagement responsable du territoire et, d'autre part, renforcer l'épistémologie de la géographie pour qu'elle puisse pleinement assumer son rôle d'étude des interactions Nature-Société. La réflexion théorique est mise en pratique au sein de deux réserves de biosphère périurbaines, l'une en France (Réserve de Biosphère de Fontainebleau-Gâtinais) et l'autre au Chili (Réserve de biosphère de La Campana-Peñuelas).

Dans la première partie de ce travail de thèse, on a étudié les causes d'anomalie de pesanteur, et plusieurs causes de bruit afin d'en tirer des conclusions sur la faisabilité de certaines applications industrielles qui impliqueraient notamment l'utilisation de gravimètres ou de gradiomètres embarqués. On envisage en particulier la possibilité de constituer un système de prévention des collisions pour la navigation sous-marine, d'utiliser un gravimètre pour détecter des cavités enfouies ou encore d'observer l'anomalie de pesanteur créée par le passage d'une vague de tsunami d'une part, et d'autre part on cherche autant que possible à quantifier en spectre de puissance les bruits classiques rencontrés en gravimétrie embarquée, ainsi que le bruit gravitationnel causé par les vagues. Dans la seconde partie, on décrit la réalisation d'un gravimètre à ondes de matière, qui aura la particularité d'utiliser des atomes piégés au voisinage d'une puce en carbure de silicium. Le développement des gravimètres à ondes de matière est en effet extrêmement prometteur en terme d'exactitude de mesure du champ de pesanteur, mais le principe de réalisation utilisé jusqu'à maintenant implique que la sensibilité limite de l'instrument est proportionnelle à sa taille. D'un autre côté depuis une dizaine d'années des puces constituées de fils conducteurs déposés sur un substrat en silicium ont été développées pour le piégeage et le refroidissement d'atomes. L'utilisation d'une puce à atomes devra permettre de démontrer la possibilité de mesurer le champ de pesanteur avec une sensibilité indépendante de la taille de l'instrument, ce qui mènera à la réalisation d'un gravimètre à atomes froids compact, donc potentiellement utilisable dans un véhicule. Le défi de ce démonstrateur est d'effectuer pour la première fois la séparation spatiale cohérente d'un nuage d'atomes sur une puce atomique, à des fins de métrologie