Dissertations / Theses on the topic 'Variabilité de la température'

On sait aujourd'hui que les processus stratosphériques jouent un rôle important dans le système climatique et leur étude est donc de grande importance pour la communauté scientifique. Les changements à long terme observés dans la stratosphère comprennent l'augmentation des gaz à effet de serre, de la vapeur d'eau, la diminution de l'ozone et un refroidissement systématique de cette région de l'atmosphère pendant les deux dernières décennies (1980-2000). Cette recherche est dédiée à la quantification des changements à long terme de la structure thermique et dynamique de la stratosphère et à l'attribution des causes des changements observés, et en particulier l'effet de la diminution de l'ozone stratosphérique. Le travail a été mené pour les vingt dernières années, où des mesures globales de la stratosphère existent; les analyses effectuées ont été ensuite couplées avec des simulations GCM pour quantifier le rôle de la diminution de l'ozone sur les changements à long terme observés. Trois bases de données (températures mensuelles) résultant d'analyses de données satellitaires et/ou de radiosondages ont été considérées : la base TOVS/3I fournit une description de la basse stratosphère à haute résolution spatiale pour une période de 8 ans; la base FUB a une résolution spatiale moins bonne mais est disponible pour une période plus longue; enfin, la base SSU/MSU couvre les vingt dernières années et surtout la totalité de la stratosphère, mais avec une résolution verticale plus faible. Un modèle de régression linéaire multiparamétrique, qui permet de séparer l'effet de la variabilité naturelle de la tendance à long terme, a été utilisé. Dans un premier temps, une analyse détaillée de l'impact des différents facteurs de variabilité de la température stratosphérique été réalisée. Les forçages considérés sont: l'Oscillation Quasi-Biennale (QBO), l'ENSO, la variabilité de 11 ans associée au cycle solaire, et le mode de variabilité extratropicale connu sous le nom d'Oscillation Arctique (AO). Nous montrons tout d'abord que l'amplitude de la réponse de la température à ces forçages peut être du même ordre de grandeur que les tendances calculées. Ensuite, les tendances de la température sont décrites en fonction de l'altitude, de la latitude et de la saison; elles montrent un refroidissement général de la stratosphère, avec une amplitude maximale en moyenne globale dans la haute stratosphère de l'hémisphère nord (de l'ordre de 3 K/décennie); le refroidissement se réduit dans la moyenne stratosphère pour atteindre 1 K/décennie en moyenne globale dans la basse stratosphère (mais avec une structure fortement dépendante de la latitude). L'analyse des températures nous permet aussi de mettre en évidence, de façon indirecte, un affaiblissement de la circulation moyenne de la stratosphère. Pour étudier le rôle de la diminution d'ozone stratosphérique sur les champs dynamiques et thermiques, nous avons enfin considéré deux ensembles de simulations GCM de type « transitoire »; en entrée des simulations, le premier ensemble considère les conditions prévalant avant la diminution de l'ozone, alors que le deuxième inclut les tendances d'ozone observées en moyenne zonale et mensuelle (dite « simulation ozone »). Les tendances de température simulées ont été comparées entre elles. Les résultats indiquent que la diminution de l'ozone stratosphérique est responsable du refroidissement observé à hauteur de 60% dans la haute stratosphère et de 30% dans la basse stratosphère. Si le refroidissement de la haute et moyenne stratosphère est bien reproduit par les simulations ozone, dans la basse stratosphère il est sous-estimé, très probablement à cause de l'effet des tendances de vapeur d'eau, qui n'ont pas été prises en compte dans les simulations. Le refroidissement pendant le printemps Arctique dans la basse stratosphère est observé, mais non complètement reproduit. Enfin, les simulations ozone indiquent une modification dans l'activité des ondes qui se propagent dans la basse stratosphère, observée à travers l'étude de la composante verticale du flux d'Eliassen-Palm.

L’étude du cycle de l’eau est d’une importance cruciale pour toutes les sociétés et plus particulièrement pour celles du pourtour méditerranéen qui souffrent à la fois de sécheresses en été et d’inondations dues à des événements de précipitations extrêmes survenant en automne et en hiver. La température est l’un des principaux facteurs qui gouvernent l’intensité maximale des précipitations via la relation de Clausius-Clapeyron (CC). Cette loi exprime la quantité maximale de vapeur d’eau que peut contenir l’atmosphère à une température donnée. À l’aide de simulations climatiques régionales et d’observations, nous avons montré que les relations température-précipitations extrêmes du bassin méditerranéen présentent une forme en crochet avec une augmentation des précipitations extrêmes proche de CC aux basses températures puis une augmentation moins forte (voire une diminution) aux hautes températures. Présents en grande quantité sur le pourtour méditerranéen, les aérosols absorbent et réfléchissent une partie du rayonnement, ce qui contribue à refroidir les basses couches de l’atmosphère. Par leur action sur la température de surface, les aérosols réduisent les précipitations. L’étude de simulations numériques montre également une modification de la relation température-précipitations par les aérosols (leur effet sur les nuages) dans la région euro-méditerranéenne. En plus de faire baisser le contenu en vapeur d'eau disponible, les aérosols stabilisent l’atmosphère en refroidissant davantage les basses couches de l’atmosphère par rapport aux couches supérieures. On étudie souvent la relation température-précipitations d’un climat donné dans le but de prédire l’évolution des précipitations dans un climat futur plus chaud. Cependant cette extrapolation suppose que la relation entre la température et les précipitations ne change pas entre le climat présent et le climat futur, une hypothèse qui s’avère fragile au vu de la sensibilité de cette relation au contenu en aérosols de l’atmosphère, mais aussi au vu du changement de la disponibilité en vapeur d’eau dans un climat futur. Au cours de cette thèse, nous avons ainsi montré que pour plusieurs stations côtières les projections dans le futur de plusieurs modèles de climat régionaux suggèrent que les précipitations extrêmes devraient augmenter proportionnellement à l’augmentation des températures selon la loi de CC. Un phénomène que nous n’avons pas pu observer pour des régions plus isolées de la mer et où l’afflux de vapeur d’eau serait moindre<br>The study of the water cycle is of crucial importance for all societies and more particularly for those around the Mediterranean which suffer both from droughts in summer and floods due to extreme precipitation events occurring in the autumn and in winter. Temperature is one of the main factors that govern the maximum intensity of precipitation through the Clausius-Clapeyron (CC) relationship. This law expresses the maximum amount of water vapor that the atmosphere can contain at a given temperature. Using regional climate simulations and observations, we have shown that the temperature-precipitation extremes relationships of the Mediterranean basin have a hooked shape with an increase in extreme precipitation near CC at low temperatures and then a smaller increase (or even a decrease) at higher temperatures. Aerosols, which are present in large quantities around the Mediterranean, absorb and reflect part of the radiation, helping to cool the lower layers of the atmosphere. By their action on the surface temperature, aerosols reduce precipitation. The study of numerical simulations also shows a modification of the temperature-precipitation relationship by aerosols (their effect on clouds) in the Euro-Mediterranean region. In addition to the lowering the available water vapor content, aerosols stabilize the atmosphere by further cooling the lower layers of the atmosphere relatively to the upper layers. The temperature-precipitation relationship of a given climate is often studied in order to predict precipitation trends in a warmer future climate. However, this extrapolation assumes that the relationship between temperature and precipitation does not change between the present climate and the future climate, a hypothesis which proves to be fragile when looking at the sensitivity of this relationship to the aerosol content of the atmosphere, but also in view of the change in the availability of water vapor in a future climate. In this thesis, we have shown that for several coastal stations, projections in the future of several regional climate models suggest that extreme precipitation should increase in proportion to the temperature increases according to CC law. A phenomenon that we have not been able to observe for more isolated areas from the sea and where the influx of water vapor would be reduced

Les ressources génétiques naturelles du Tilapia du Nil (Oreochromis niloticus) se trouvent en Afrique. Ces ressources sont menacées en raison de modifications des habitats naturels des poissons et des introductions incontrôlées d'espèces ou de souches exotiques. Les populations de tilapia du Nil qui vivent dans des habitats extrêmes sont emblématiques de cette situation. Elles représentent des ressources génétiques originales et potentiellement utiles pour l'aquaculture. Cependant, les populations sont menacées soit par des modifications fortes de l'environnement soit par l'introduction d'espèces exotiques dans leur habitat. La caractérisation de ces populations constitue la première étape de leur protection et par conséquent leur utilisation en aquaculture. Dans notre étude, nous nous sommes concentré sur deux populations différentes de tilapia du Nil. L'une d'entre elles vit dans le lac alcalin ‘Crocodile Lake' (10 590 S / cm, pH 10) qui est un lac de cratère situé dans Central Island, au milieu du lac Turkana. La deuxième population (ou groupe de population) vit dans les sources chaudes (Hot Springs) du marais de loboi (Loboi Swamp) près du lac Bogoria au Kenya. Ces poissons vivent dans une eau caractérisée par des températures élevées, autour de 36 ° c. Toutes les populations ci-dessus (Crocodile Lake et Loboi swamp Hot Springs) ont connu ou connaissent un certain nombre de pressions sélectives de la part de leurs environnements difficiles. Pour le lac Crocodile, les poissons ont certainement dû trouver un moyen d'excréter leurs déchets azotés car à pH 10, l'excrétion n'est pas possible par simple diffusion. Pour les populations de sources chaudes, la plupart des individus devraient être des mâles car les hautes températures sont connues pour induire une masculinisation chez O. niloticus. Cette population doit avoir accumulé des mutations nécessaires pour lui permettre de surmonter les effets masculinisants des températures élevées.Pour étudier ces populations, nous avons utilisé la morphométrie géométrique et des marqueurs génétiques (microsatellites et 16 ADNmt) et nous les avons comparés à d'autres populations proches de la région. En outre, trois gènes liés au sexe (Cyp19a, Wt1b, AMH) ont été analysés en utilisant des marqueurs SNP dans trois populations de tilapia du Nil habitant les sources chaudes du marais de Loboi, et nous les avons comparés à ceux que l'on observe chez huit autres populations de l'Afrique de l'Est, la région soudano-sahélienne et éthiopiennes . Des différences morphologiques significatives ont été observées entre toutes les populations étudiées, y compris entre les trois populations voisines du marais Loboi, et entre les deux populations génétiquement liées du Crocodile Lake et du lac Turkana. Nous concluons de cette analyse que les différences morphologiques observées peuvent avoir comme origine pour une part des différences génétiques et pour une autre part des facteurs environnementaux. De même, toutes les populations étudiées sont génétiquement différenciées, et nous avons montré que les populations du marais Loboi et celle du lac Baringo ont été introgresséess par des gèes de O. leucostictus. Les analyses des gènes liés au sexe ont révélé que le gène AMH est un gène candidat pour la détermination du sexe chez le tilapia du Nil, avec 12 SNPs montrant de fortes associations avec le sexe phénotypique des individus. Néanmoins, il n'existe pas de modèle général de la détermination du sexe, il semble plutôt que les mécanismes de détermination du sexe sont différents suivant les populations de cette espèce et qu'il n'existe pas de mécanisme unique pour l'espèce entière<br>Nile tilapia (Oreochromis niloticus) natural genetic resources are found in Africa. These resources are threatened due to modifications of the natural habitats of fishes and uncontrolled introductions of alien species or strains. Nile tilapia populations living in extreme habitats are emblematic of this situation. They represent original and potentially useful genetic resources for Aquaculture. However, the populations are threatened either by strong modifications or introduction of alien species in their habitats. Characterizing these populations constitutes the very first step of their protection and consequently their utilization in aquaculture. In our study we concentrated on two different populations of Nile Tilapia. One living in the alkaline Crocodile Lake (10,590 µS/cm, 10 pH) which is a Crater Lake located in the central Island of Lake Turkana. The second group of population inhabit the hot springs of Loboi Swamp near Lake Bogoria in Kenya. These fish are living in water characterized by high temperatures, around 36°c. All above populations (Crocodile Lake and Loboi Swamp Hot springs) may have experienced some selective pressures to cope with their challenging environments. For Crocodile Lake, fish may have found a way to excrete their nitrogenous wastes because at pH 10, excretion is not possible by simple diffusion. For the hot spring populations, most individuals should have been males as high temperature is known to induce masculinization in O. niloticus. This population may have accumulated adequate mutations to enable them overcome masculinizing effects of high water temperature. To study these populations we used geometric morphometrics and genetic markers (16 microsatellites and mtDNA) and compared them with other related populations from the region. In addition, three sex-linked genes (Cyp19a, Wt1b, amh) were analysed using SNP markers in three populations of Nile tilapia inhabiting hot springs of Loboi Swamp, and compared them to eight other populations from East Africa, Sudano-Sahelian and Ethiopian regions. Significant morphological differences were observed in all populations studied, including three closely related populations of Loboi Swamp, and two genetically related populations from Lake Turkana basin. Both genetic differences and environmental factors were responsible for the observed morphological differences. Similarly, all studied populations were genetically differentiated, and we demonstrated that populations from Loboi Swamp and Lake Baringo have been introgressed by O. leucostictus genes. Analyses of the sex-linked clustered revealed that amh gene is a candidate gene for sex determination in Nile tilapia, with 12 SNPs showing strong associations to phenotypic sex. Nevertheless there is no general pattern of sex determination, rather it seems that sex determination mechanisms are different with respect to populations, but is not characteristic or unique for the entire species

La communauté de poissons de la zone de transition entre les Salmoniformes (la truite commune, Salmo trutta L. ) et les Cypriniformes (le vairon, Phoxinux phoxinus L. Et la loche franche, Barbatula Barbatula L. ) a été étudié sur la rivière la Garonne (France). La méthodologie employée a consisté en 3 campagnes annuelles d'Echantillonnage Ponctuel d'abondance ont été réalisées en hiver, été et automne 1999 et 2000. Six stations ont été considérées sur le secteur, caractérisées par un régime de débit soit naturel, soit régulé, et disposées de telle sorte qu'une alternance débit naturel - débit régulé soit respectée tout le long du tronçon. Il apparait que les variables abiotiques induisant cette transition sont la température moyenne mensuelle du mois d'août et le débit moyen annuel. Ce phénomène s'explique par la limite thermique au dessus de laquelle la nutrition n'a plus lieu pour la truite (19°C) et la capacité de nage limitée du vairon au dessus d'une vitesse de l'eau supérieure à 0,2 m. S. L'analyse de la variabilité temporelle des densités de truite et de vairon nous a permis de déterminer qu'une forte valeur du débit maximal diminue la densité des alevins de truite, ce qui favorise alors la densité de vairons. La zone d'étude apparaît donc contrôlée par des variables d'ordre stochastique et déterministes, le débit maximal à partir de l'émergence des alevins de truite et les relations interspécifiques, compétition et prédation. L'ensemble de ces observations nous a permis de proposer un modèle permettant d'expliquer la proportion de Salmoniformes dans un cours d'eau, en fonction de variables thermiques et hydrologiques précises.

Cette étude traite de la simulation de la variabilité spatiale et temporelle de la température de surface pour des sols avec relief.<br /><br /> L'approche 1D développée pour les modèles simplifiés consiste à exprimer la température en un point de la surface du sol avec relief comme une combinaison d'une température "ombre" et d'une température "soleil" du sol équivalent plat horizontal. Les phénomènes prépondérants de la variabilité de la température sont isolés par la réalisation de mesures en extérieur sur une maquette à profil sinusoïdal. Les mesures obtenues permettent de valider le code thermique 3D de référence.<br /><br />Différents modèles analytiques 1D sont développés et validés par rapport à ce code. L'application de la méthode "ombre/soleil" par passage dans l'espace de Fourier conduit à une bonne concordance entre le modèle et la solution de référence 3D.

Dans le contexte actuel du changement climatique, les études sur l’influence des paramètres environnementaux et de leurs impacts sur la diversité sont essentielles dans le but d’appréhender les altérations de cette diversité marine par le changement global. Les observations répétées des distributions latitudinales de la diversité, principalement en milieu terrestre, suggèrent que des mécanismes communs pourraient être responsables de leur formation et de leur maintien. Bien que de nombreuses hypothèses aient été proposées pour expliquer les distributions de la diversité terrestre et marine, les mécanismes sous-jacents restent encore à élucider dans de nombreux cas, en particulier dans le milieu océanique. Les copépodes planctoniques, maillon clé du réseau trophique en milieu marin, jouent un rôle majeur dans les fonctionnements des cycles biochimiques. Notre étude se focalise sur la manière dont la diversité des copépodes est influencée par l’environnement, première étape vers la compréhension de leur distribution, et leur réponse aux changements hydroclimatiques. Les résultats obtenus montrent que la distribution latitudinale de la diversité ne diminue pas de façon symétrique de l’Equateur aux Pôles, mais un large plateau au niveau de l’Hémisphère Sud et à l’inverse, un pic dans les latitudes subtropicales de l’Hémisphère Nord. Cette asymétrie de la diversité des copépodes est susceptible d’être influencée par la disponibilité en énergie pour les organismes, elle-même régulée par les forçages climatiques actuels dans la région équatoriale, à savoir la Zone de Convergence Inter-Tropicale. Notre étude montre que la température océanique peut expliquer 54% de la variation de la diversité et qu’une forte corrélation avec les distributions à grande échelle des copépodes existe. Afin d’étudier les relations entre descripteurs environnementaux et la diversité des copépodes, des analyses multivariées ont été appliquées et ont révélé que les régions à fortes diversités sont fréquemment associées à de fortes températures, des salinités élevées et de faibles concentrations en chlorophylle a et en nutriments. Les paramètres environnementaux les plus fortement corrélés à la diversité ont permis de modéliser les distributions et ainsi de prévoir à l’échelle globale la diversité des copépodes et de mettre en évidence les zones nécessitant un effort d’échantillonnage plus soutenu. Alors que la force de la relation entre la diversité et la température a été démontrée, les liens sous-jacents entre l'énergie disponible et la diversité restent insaisissables. Par conséquent, la Théorie Métabolique en Ecologie (MTE) a été testée afin d’expliquer les possibles mécanismes de distributions des copépodes à l’échelle mondiale. Les pentes de régression dévient des valeurs prévues par la théorie et cette différence quantitative met l'accent sur la nécessité d'amélioration de la MTE pour expliquer les motifs de la diversité à grande échelle. Enfin, nous avons examiné la variation spatio-temporelle dans les relations diversité - température au sein de biomes pouvant présenter une vulnérabilité régionale causée par le réchauffement climatique. Nous avons montré que malgré la relation positive entre la diversité annuelle et les températures de surface de l’océan, la variabilité spatiale est moins évidente. Cela peut s’expliquer par le fait que les relations entre le climat et la diversité, évidentes à grandes échelles, peuvent disparaître à plus petite échelle, substituées par les forçages des processus biologiques, mais également par le bruit introduit par l'effort d'échantillonnage inégal. En conclusion, nos résultats ont montré que les influences majeures du climat et de la disponibilité en énergie sont susceptibles de jouer un rôle important sur les variations géographiques à grande échelle de la diversité des copépodes, et que le rôle de la température sur la diversité reste un phénomène omniprésent et complexe.

Le soufre, produit homologué principalement pour son action fongicide, est étudié dans cette thèse pour son action acaricide vis-à-vis de Tetranychus urticae Koch (Acari: Tetranychidae). Différentes expérimentations concernant la sensibilité des stades, l'influence des facteurs environnementaux. L'effet vapeur et l'influence de la plante hôte ont été réalisées en conditions contrôlées. La toxicité du soufre varie en fonction des stades de développement étudiés. Des effets directs et résiduels, par contact et ingestion ont été montrés, ainsi qu'un effet vapeur sur les œufs et les femelles, dont l'action semble être conditionnée par la plante. Ces effets sont directement conditionnés par la température et l'humidité relative, la toxicité directe et indirecte du soufre augmentant pour tous les stades, consécutivement à une augmentation de température et/ou d'humidité relative. Des différences de toxicité du soufre sont également mises en évidence en fonction des supports végétaux traités. Ces résultats permettent d'apporter des éléments d'explication aux réponses variables observées jusqu'alors dans la bibliographie. Ce produit agirait à la fois par contact, ingestion et effet vapeur sur T. Urticae, voies d'intoxication influencées par les conditions environnementales qui pourraient, soit agir sur la sensibilité des acariens, soit agir directement sur le produit et sur son interaction avec la plante. En effet, ces interactions sont certainement importantes et les résultats semblent montrer la « transformation» du soufre, à la surface de la feuille, en composés toxiques. Dans l'avenir, il serait intéressant de caractériser ces voies de transformation et les composés impliqués ainsi que de déterminer comment le soufre agit au niveau cellulaire chez les acariens<br>Sulphur, a product licensed mainly for its fungicidal effect is studied in this thesis for its acaricidal effects on Tetranychus urticae Koch (Acari: Tetranychidae). Different experimentations relative to life stage susceptibility, influence of environmental factors, vapour effect and influence of host plant were carried out under controlled conditions. Sulphur toxicity varies with life stages tested. Direct and residual effects, by contact and ingestion, as well as a vapour effect were shown on eggs and females; however, vapour effect seems to be influenced by the host plant. These effects are directly affected by temperature and relative humidity. Lndeed, direct and indirect toxicity of sulphur increases, for every stage, following a rise in temperature and/or relative humidity. Differences in sulphur toxicity are also observed among treated plant stands. These results help provide explanations concerning variable responses described so far in the literature. This product could act on T urticae by contact, ingestion and vapour, intoxication ways which are influenced by environmental conditions that could affect the susceptibility of the mites, or directly, the interaction between the product and the plant. Actually, these interactions are certainly important and results tend to show a conversion of sulphur into toxic components on the surface of the leave. 1 t seems interesting, in the future, to characterize these conversion pathways and the components involved as well as determining how sulphur acts, at cellular level, in spider mites

Chez le kiwi (actinidia deliciosa cv. Hayward), la floraison est le premier facteur limitant du rendement, a la fois par le nombre de fleurs produites, et par sa dispersion dans le temps. Dans le cadre d'une problematique agronomique plus large d'amelioration de la recolte et de sa prevision, en nombre et calibre des fruits, un modele de floraison est propose pour constituer la premiere etape d'un modele d'elaboration du rendement. A partir d'une analyse bibliographique permettant d'identifier les processus de base conduisant a la floraison, la demarche adoptee a consiste, d'une part a creer experimentalement une variabilite de la floraison, et d'autre part, a explorer les donnees obtenues avec un objectif de modelisation. La complexite du systeme est telle que la dispersion de la floraison a ete consideree, alors, comme le resultat de la variabilite de developpement d'une population d'organes (bourgeons, puis boutons floraux), repondant a une succession de processus aleatoires. Ceci a conduit a proposer un modele stochastique de prediction de la floraison, dont le parametre principal est la temperature. Ce modele decrit la dispersion de la population d'organes aux differents stades phenologiques sous une hypothese d'acquisition probabiliste de la temperature. Le modele integre egalement des composantes elementaires quantitatives dont l'estimation permet de simuler le nombre de fleurs produites. Le debourrement est decrit dans un sous-modele a partir duquel, le nombre de bourgeons demarres peut etre estime. Les nombres de fleurs initiees, puis avortees, sont estimes a partir de lois de distributions. Le modele construit et ajuste sur la base de donnees acquise en 1991, a ete valide en utilisant les donnees des deux autres annees d'observations. Ses qualites et ses faiblesses sont discutees et des perspectives d'utilisation sont envisagees soit par rapport a une problematique de recherche, soit par rapport a une demande socio-economique

L'objectif principal de ce travail de thèse est d'étudier la variabilité passée et l'évolution future des épisodes de températures océaniques anormalement chaudes en Méditerranée. Ces évènements, appelés canicules océaniques ou Marine Heatwaves en anglais (MHW), sont connues pour exercer une pression considérable sur les écosystèmes marins et les pêcheries associées un peu partout dans le monde. Nous proposons une nouvelle méthode de détection automatique des MHWs d'été basée sur le 99ème centile de la température quotidienne de la surface de la mer (TSM) en climat présent et tenant compte de la diversité géographique de la zone. La probabilité d'occurrence des MHWs et leurs caractéristiques spatio-temporelles sont ensuite étudiées. D'autres indicateurs intégrés tels que la durée, l'intensité, l'extension spatiale maximale ou la sévérité permettent de compléter la description des MHWs. Au cours de cette thèse et en fonction des applications, la méthode de détection est appliquée à différents types de données : observations in-situ aux bouées, produit satellitaire et différents modèles haute résolution et couplés haute fréquence du système climatique régional (RCSMs pour Regional Climate System Model en anglais) y compris le nouveau modèle CNRM-RCSM6 et l'ensemble Med-CORDEX multi-modèle (5) et multi-scénarios (3). L'algorithme de détection est d'abord testé sur la MHW de 2003 afin de montrer qu'il est peu sensible aux différents paramètres de réglage. L'évaluation des simulations rétrospectives et historiques montrent que les RCSMs sont capables dans l'ensemble de bien reproduire l'occurrence et les caractéristiques des MHWs observées par satellite. Nous étudions ensuite la variabilité passée des MHWs de surface (1982-2017) ainsi que leurs facteurs explicatifs en utilisant le modèle CNRM-RCSM6. Nous examinons, leurs caractéristiques entre 20-55 m de profondeur, là où la plupart des mortalités de masse liées au stress thermique des écosystèmes méditerranéens ont été observées dans le passé. L'analyse indique une augmentation de la durée et de l'intensité des évènements de surface au fil du temps, tandis que les MHWs de 2003, 2012 et 2015 sont détectées comme les évènements les plus sévères de la période. Par ailleurs, pour la canicule 2003 des différences importantes dans la contribution des échanges air-mer et de la diffusion vertical de chaleur sont mis en évidence pour les différents sous-bassins méditerranéens. Nous montrons également que la tension de vent joue un rôle clé sur l'intensité des anomalies de température en surface ainsi que leur propagation verticale. Enfin, nous utilisons l'ensemble Med-CORDEX de RCSMs pour évaluer l'évolution future des MHWs dans la région sur la période 1976-2100. Nos résultats suggèrent des évènements plus longs et plus sévères au fur et à mesure que le réchauffement climatique s'intensifie. D'ici à 2100 et dans le cadre du scénario le plus pessimiste (RCP8.5), les simulations projettent au moins une MHW de longue durée chaque année, jusqu'à 3 mois plus longue, environ 4 fois plus intense et 40 fois plus sévère que les évènements actuels. On s'attend à ce qu'elles se produisent entre juin et octobre, affectant au plus fort de leur extension l'ensemble du bassin. Cette évolution s'explique principalement par une augmentation de la TSM moyenne, mais l'augmentation de la variabilité quotidienne de la TSM joue également un rôle notable. Jusqu'au milieu du 21ème siècle, les caractéristiques des MHWs augmentent indépendamment du choix du scénario d'émission, dont l'influence devient plus évidente à la fin de la période. Enfin, l'analyse individuelle des modèles révèle différentes familles de réponses au changement climatique. Ces différences s'expliquent plus probablement par le choix du modèle global forçant, plutôt que par les biais individuels des modèles régionaux<br>The Mediterranean Sea is considered a "Hot Spot" region for future climate change and depending on the greenhouse emission scenario, the annual mean basin sea surface temperature (SST) is expected to increase from +1.5 °°C to +3 °°C at the end of the 21st century relative to present-day. This significant SST rise is likely to intensify episodes of extreme warm ocean temperatures in the basin, named as Marine heatwaves (MHWs), that are known to exert substantial pressure on marine ecosystems and related fisheries around the world. In this context, the main aim of this PhD work is to study the past variability and future evolution of MHWs in the Mediterranean Sea. We propose a detection method for long lasting and large-scale summer MHWs, using a local, climatological 99th percentile threshold, based on present-climate daily SST. MHW probability of occurrence and characteristics in terms of spatial variability and temporal evolution are then investigated, using additional integrated indicators (e.g. duration, intensity, spatial extension, severity) to describe past and future events. Within the PhD and depending on the applications, the detection method is applied to various datasets : In-situ observation at buoys, high-resolution satellite product, various high- resolution and fully-coupled Regional Climate System Models including the recently developed CNRM-RCSM6 and the multi-model (5), multi-scenario (3) Med-CORDEX ensemble. The detection method is first tested on the 2003 MHW in order to assess its sensitivity to various tuning parameters. We conclude that its characterization is partly sensitive to the algorithm setting. Hindcast and historical mode simulations show that models are able to capture well observed MHW characteristics. We then assess past surface MHW variability (1982-2017) and their underlying driving mechanisms using the CNRM-RCSM6 model. We examine their characteristics from surface to 55m depth, where most thermal stress-related mass mortalities of Mediterranean ecosystems have been observed in the past. The analysis indicates an increase in duration and intensity of surface events with time, while MHWs of 2003, 2012 and 2015 are identified as the most severe events of the period. In particular, an anomalous increase in shortwave radiation and a lower-than-normal vertical diffusion and latent heat loss appeared to be responsible for the development of the MHW 2003, with wind playing a key role in the intensity of temperature anomalies at the sea surface. Differences on the dominant forcing, however, are sometimes evident in the different subbasin.We finally use the Med-CORDEX RCSM ensemble to assess the future MHW evolution in the basin over 1976-2100. Our results suggest longer and more severe events with higher global-warming rates. By 2100 and under RCP8.5, simulations project at least one long- lasting MHW every year, up to 3 months longer, about 4 times more intense and 42 times more severe than present-day events. Their occurrence is expected between June-October affecting at peak the entire basin. Their evolution is found to mainly occur due to an increase in the mean SST but an increase in daily SST variability plays also a noticeable role. Up to mid-21st century MHW characteristics rise independently of the choice of the emission scenario, whose influence becomes more evident by the end of the period

L'objectif de cette thèse est l'étude de la variabilité de la température de la couche de mélange océanique dans l'Atlantique équatorial, à l'aide de simulations numériques. <br />Les résultats obtenus montrent la prédominance des processus verticaux et des ondes tropicales d'instabilité (<35jours, ~500km) pour expliquer la variabilité de la température de la couche de surface à l'échelle annuelle. <br />L'étude d'évènements interannuels a permis de distinguer deux processus distincts responsables de la variabilité interannuelle de la température de surface : l'un dynamique et distant crée par les anomalies de vent dans l'ouest du bassin et agissant par l'intermédiaire de la propagation d'ondes de Kelvin équatoriales et le second, thermodynamique et local à l'échelle du Golfe de Guinée, créé par les anomalies interannuelles de flux de chaleur.

Un objectif récurrent en écologie concerne la connaissance des traits d’histoire de vie et de leur variabilité. En eau douce, les contraintes environnementales sont omniprésentes pour les poissons et jouent un rôle important dans la variabilité des traits d’histoire de vie des organismes. Dans ce cadre, l’objectif principal de cette thèse consiste à étudier les liens entre les traits des poissons d’eau douce européens et l’environnement en privilégient une approche à plusieurs niveaux biologiques (population et espèce) et échelles spatiales (continentale, régionale et locale). Grâce à une importante somme de données biologiques et environnementales acquises à la fois par une vaste recherche bibliographique à l’échelle de l’Europe et un important travail de terrain sur le bassin Rhodanien, ce travail illustre (1) un effet de la température à l’échelle continentale et régionale sur plusieurs traits de populations, qui ne se confirme cependant pas pour toutes les espèces et (2) un effet très faible de l’hydraulique à l’échelle continentale et régionale sur les traits des populations. A l’opposé, au niveau de l’espèce, les relations entre les traits et l’hydraulique semblent prédominer sur les relations entre les traits et la température. L’hydraulique à l’échelle du micro-habitat joue un rôle d’ "habitat template" pour les stratégies des espèces, les milieux peu profonds et rapides sélectionnant les espèces à stratégie démographique opportuniste. La comparaison entre la variabilité intraspécifique et la variabilité interspécifique des traits illustre la pertinence d’utiliser dans les approches comparatives interspécifiques et inter-communautés des traits d’espèces mesurés à l’échelle régionale et des traits d’espèces issus de la littérature comme la fécondité et les traits liés à la taille, et cela malgré leur variabilité intraspécifique. En intégrant la variabilité de nombreux traits à plusieurs niveaux biologiques et échelles spatiales, ma thèse apporte des éléments de réflexion aux écologues de différentes disciplines telles que la dynamique et la biologie des populations, la biologie des espèces, l’écologie des communautés et l’écologie évolutive<br>The objective of improving understanding of life-history traits of organisms and their variation is recurrent in ecology. It is now widely accepted that environmental constraints in freshwaters play a key role in life-history trait variations in fish. In this context, this work aims to study the relationships between life-history traits of European freshwater fish and their environment focusing on different biological levels (population and species) and different spatial scales (continental, regional and local scales). Using biological and environmental data from published sources at the European scale and from field work in the Rhone river basin, this work illustrates (1) the effect of temperature at the continental and regional scales on several population traits, that are not confirmed for all species and (2) the weak effect of hydraulics at the continental and regional scales on population traits. By contrast, this work identifies more important relationships between hydraulics and traits than between temperature and traits at the species level. Microhabitat hydraulics seems to provide a template for species ecological strategies with fast-flowing and shallow microhabitats (riffles) selecting opportunistic species. The comparison between the intraspecific variation in traits and the interspecific variation in traits illustrates the relevance of using traits estimated at the species level and at the regional scale, and traits such as fecundity and traits associated with body size estimated at the species level from literature, in interspecific and inter-communities comparative approaches. By integrating variation of multiple traits in different biological levels and at different spatial scales, my thesis provides interesting elements for ecologists of different disciplines such as population biology and dynamics, species biology, community ecology and evolutionary ecology

Le suivi des milieux sub-polaires est important, tant ils devraient évoluer face à l'augmentation des températures attendue dans ces régions au cours des prochaines décennies. Pour pallier au manque de stations météorologiques affectant les hautes latitudes, la télédétection spatiale est une<br />alternative intéressante, offrant une couverture spatiale quasi-globale. Ce projet s'inscrit dans le développement de méthodes pour extraire de<br />ces données des informations relatives à la surface des latitudes nord (>50°N). Pour cela, les données du capteur SSM/I (special sensor microwave imager), situées dans la gamme spectrale des micro-ondes, présentent certains avantages : indépendantes des radiations solaires ; faible influence atmosphérique. L''approche basée sur les températures de brillance à 19 et 37 GHz, aboutit à trois paramètres géophysiques de surface : une cartographie quotidienne de l'étendue du couvert nival de 1988 à 2002 ; une étendue de l'eau de surface (étendues d'eau libre, petits lacs, réservoirs, milieux humides associés à une végétation peu dense) ; une température caractérisant la surface et l'air proche du sol. <br />Pour pallier à la variation quotidienne de l'heure d'acquisition des données satellites, une méthode de normalisation des températures aboutit à une serie horaire. Ceci permet l' étude d'indicateurs climatiques, comme la somme des degrés jours positifs. Les tendances confirment les tendances climatiques observées : augmentation de la température (+0.8 +/- 0.4 °c pour l'ensemble du territoire canada/alaska entre 1992 et 2002)<br />et diminution de la superficie du couvert nival. Ces bases de données originales présentent également un intérêt pour la validation des<br />modèles de climat à l'échelle régionale.

Dans cette thèse, nous considérons plusieurs problèmes statistiques liés au réchauffement climatique. Le travail est donc centré sur la compréhension de récentes évolutions des caractéristiques de la température comme moyenne, variance, extrêmes et des liens entre ces quantités. Par ailleurs nous poursuivions deux objectifs particuliers liés aux risques importants : donner une méthodologie pour calculer les niveaux de retour en situation non stationnaire (risques économiques, sanitaires et industriels) et fabriquer un modèle réaliste de simulation permettant de calculer certains de ces risques de définition compliquée. Le contexte étant celui du changement climatique, en incluant bien entendu des aspects métamathématiques. Notre modèle de base pour décrire une série chronologique, plus compliqué que presque tous les modèles classiques est de la forme suivante :X(t)=m(t)+S(t)+SV(t)s(t)Z(t)où t est la date, X(t) les observations, m (t) est la tendance moyenne, S(t) la composante saisonnière et SV(t), s(t) sont respectivement la variabilité saisonnières et la variabilité sur le long terme. Notions dont nous avons cherché une définition intrinsèque. Qu'en est-il de Z(t)? Il s'agit d'un processus stochastique, centré, normé, censé avoir au moins une covariance saisonnière stationnaire. « Covariance saisonnière stationnaire » signifie que la covariance est une fonction périodique de l'intervalle de temps entre les observations. Une approche intrinsèque de la notion de tendance « à long terme » est proposée. Elle est liée au nombre d'observations et sa définition doit respecter un principe heuristique : l'évolution à venir à une échelle de temps courte par rapport à celle qui a été utilisée pour calculer la tendance et l'ajout conjoint de nouvelle données ne doit pas changer les tendances déjà définies. Notre étude est d’abord limitée à des séries de températures homogènes sans prise en compte de saisonnalités. Notre modèle (1) puis transforme en:X(t) = m(t) + s(t) Y(t)Y(t) est également centré et a au moins une covariance stationnaire. Dans notre cas, une technique d’estimation appropriée est d'utiliser la méthode Loess (local polynomial estimation) liée à une fenêtre locale. Des estimations asymptotiquement efficaces avec Loess pour des tendances de la moyenne ou dans la variance seront développées avec arguments théoriques et de nouveaux algorithmes afin de tenir compte des variances non constantes et des bruits corrélés. De réelles difficultés se font jour dans le choix du paramètre de lissage. Un nouvel algorithme permettant le choix automatique des paramètres de régularisation, nommé « modified partitionned cross validation » (MPCV), est donné. Cet algorithme possède de nombreux avantages par rapport aux moyens de sélection utilisés. Puis nous étudions l’estimation pour des modèles de variables indépendantes à paramètre fonctionnel et vectoriel, et lorsque la loi a une forme connue. Nous utilisons une estimation par des splines, résultant de la maximisation de la vraisemblance pénalisée. Dans ce cas, la non orthogonalité, dans le sens statistique, des paramètres de la distribution pose de nouvelles difficultés pour le choix du paramètre de lissage. De nouveau, nous proposons un nouvel algorithme permettant de faire automatiquement un choix pour les paramètres de lissage. La méthode est basée sur la combinaison des moindres carrés pondérés itérés et de la validation croisée itérée de Gu (2002). Sa performance asymptotique est vérifiée au travers de simulations. Cette méthode est utilisée pour estimer des modèles d’extrêmes non stationnaires GEV et POT. Nous proposons ensuite un test de stationnarité pour ce type de modèles paramétrés par des fonctions du temps, et plus spécifiquement pour des modèles d'extrêmes. L'idée est de comparer des estimateurs paramétriques et non paramétriques dans un contexte de modèle erronée. Nous calculons des distances L2 entre deux tels estimateurs. A partir de là, en utilisant des simulations, ou le bootstrap dans des cas particuliers importants, nous testons si  est significativement petite, ce qui signifie que la constance du paramètre peut être accepté. Dans notre cas, ce test est plus particulièrement utilisé pour tester l'hypothèse K suivante : « les extrêmes de Y(t) sont stationnaires ». Si K est acceptée, les paramètres d’extrêmes de X(t) peuvent être calculé en utilisant seulement la moyenne m(t), la variance s2(t) et les paramètres constants du modèle d’extrême de Y(t). En appliquant ces approches aux séries de température en Europe, nous trouvons un fort lien entre les tendances m et s et avec les tendances d’extrêmes et K est souvent accepté. Dans ce dernier cas , nous pouvons prédire le niveau de retour d’une nouvelle façon en passant par les informations de m, s et des paramètres d’extrême de Y, qui est plus robuste. L’autre objectif de cette thèse est de construire un modèle de simulation pour les températures de toute une année. A partir de modèle (2), les séries réduites Z(t) peuvent être obtenues après avoir supprimer les saisonnalités et les tendances. Z(t) n'est pas stationnaire, mais périodiquement stationnaire. Pour modéliser cette température réduite qui a des marginales de support bornés, nous précisons d’abord la théorie des extrêmes pour les diffusions à marginales bornées. Les discrétisations de ce type de modèles présentent des difficultés particulières dues au fait que le coefficient de diffusion s’annule en dehors de l’intervalle borné déterminé par les points frontières inaccessibles. Nous modifions le modèle fin de conserver les propriétés statistiques essentielles, en incluant le comportement des extrêmes mais en gardant un bruit gaussien et stationnaire. Afin de garantir alors la propriété « bornée » du processus, a est modifié pour être éliminé à l'extérieur du support borné. Les modèles vont être appliqués sur un large éventail de températures. L'ajustement de ces modèles sera considéré à travers des simulations de différents critères évalués à une date précis, ou pour un mois précis. Notre modèle, en général, montre un bon comportement et montre un meilleur ajustement comparé à d'autres modèles. Il conserve évidement cependant des faiblesses, que nous discuterons également par ailleurs<br>In this thesis, we address some statistical problems linked with the warming of atmospheric temperatures. This thesis work will then focus on the understanding of the recent evolutions of extreme temperatures, related to the evolutions of the mean and the variance. The aim is then to propose a methodology to infer the future extreme levels, and on the other hand, to statistically generate coherent temperature series in the climate change context. Our basic model to describe a time series, more complicated than almost all model classically studied in theoretical non parametric analysis is of the following form :X(t)=m(t)+S(t)+SV(t)s(t)Z(t)where t is the date, X(t) the observations, m(t) the trend in mean, S(t) the seasonal component and Sv² (t), s2(t) are respectively the seasonal variance and the long term trend in variance. What about Z(t) ? It is a stochastic process, centred, normed, supposed or hoped to have at least a stationary seasonal covariance. “Stationary seasonal covariance” means that the covariance is a periodic function of the time interval between observations. An approach of the notion of “trends” is proposed. For us, the notion of “trends” must be linked with the length of the observations. In any case, trend definition or computation have to respect an heuristic principle : the latter evolution and the addition of new data must not change the trends already defined. First, in order to consider basic trends themselves, our study is limited to rather homogeneous temperature series without take into account the seasonality. Our model (1) then transforms into :X(t) = m(t) + s(t) Y(tY(t) is also supposed to have at least a stationary covariance. In our case, a logic and appropriate trend estimation is to use loess (local polynomial estimation) which linked to a “local window”. Asymptotically efficient estimations by loess for both trends in mean and in variance will be considered giving some theoretical arguments. Non constant variance and correlated noise give the difficulties for the choice of the tuning parameter. A new automatic algorithm for the choice of regularization parameters, named “modified partitioned cross-validation” (MPCV), will be given and it shows many advantages with respect to the other selectors. On the other hand, the estimation of the functional multi-parameters models is considered. The context is different than the previous one. Now, the law of the data is known, and the independence of the observations is supposed. We use spline smoothing for the estimation, which leads to maximize the penalized likelihood. Here the non-orthogonal (in the statistical sense) parameters in the distribution function set diffculties on the choice of smoothing parameters. Again, we propose a new algorithm for an automatic choice of smoothing parameters. This method is based on the iteratively weighted least squares and iterate cross validation of Gu (2002). Its asymptotic performance is checked through simulations. This approach is especially used to estimate nonstationary extreme models GEV or POT. It permits to give flexible trends in extremes and understand better the evolution of the temperature. Then, we propose a test of stationarity for models parametrized by functions of time and more specifically for extreme models. The idea is to compare non parametric and parametric estimates in a framework of misspecified models. We calculate some L2 distance between two these estimators. Then through simulations or bootstrap, we test if is significantly small, which signifies that the constancy of the parameter can be accepted or not. In our case, this test is particularly used to test the K hypothesis : “the extremes of Y(t) are stationary”. If K is valid, the extreme parameters of X(t) can be computed only using the mean m(t), the variance s2(t) and the constant parameters of the extreme model of Y(t). Applying these approaches to the temperature series in Europe, we find a strong link between the trends m and s and with the trends in extremes when K is usually valid. Moreover, when K is valid, we can predict the return level by a new way by passing by the informations of m, s and extreme parameters of Y , which is more robust. Another purpose in the thesis is to build a simulation model for temperatures of a whole year. From the model (1), the reduced series Z(t) can be obtained after removing the seasonalities and the trends. Z(t) is not stationary, but periodic stationary. To model this reduced temperature, which, has a bounded support for its marginal densities, we develop some theoretical points on bounded diffusion processes. The approximation of this kind of process is not evident, thus we give some slight modifications in order to keep the statistical properties of the model, including extremes behaviour but allowing gaussian noise and stationarity. Then in order to guarantee the boundedness of the process, a is modified to be cancelled outside the bounded support. The upper and lower bounds are seasonal. The models will be applied on many kinds of temperatures. The goodness-of-fit of these models will be considered through simulations from many criteria evaluated at a precise date or precise month. Our model, in general, performs well and shows its better goodness-of-_t compared with other models. However it has some limits that we try to discuss

Nous avons développé une nouvelle méthodologie pour estimer les variations passées des températures maximales de saison de croissance à Fontainebleau (nord de la France grâce à la combinaison, par un modèle linéaire, de deux proxies indépendants et de résolution annuelle : (i) les mesures de δ18O conduites sur la cellulose des chênes vivants et des poutres de chênes de la forêt et des bâtiments historiques de Fontainebleau, (ii) les données historiques publiées des date de vendange de Bourgogne. Nous nous sommes d’abord attaché à définir les limites et les précautions associées à notre méthode de mesure (une incertitude de ±0,1‰ sur les mesures de δ13C et de ±0,25‰ sur les mesures de δ18Oest garantie) et de calibration (±1,1°C). Nous avons produit une reconstruction des températures maximales de saison de croissance (d’avril à septembre) pour les années 1596 à 2000. Les caractéristiques de ces deux signaux (indépendance, précision, très forte corrélation avec les températures maximales de saison de croissance et absence de traitement statistique des données) ont permis d’obtenir une reconstruction conservant la variabilité interannuelle, décennale et centennale des températures ainsi que les valeurs extrêmes. Notre reconstruction est susceptible de former une série de référence de la variabilité des températures maximales de saison de croissance pour les régions tempérées d’Europe de l’Ouest

La germination et la croissance hétérotrophe sont des phases clés de l'établissement des plantes. Ils sont sous contrôle génétique et affectés par la température. L'objectif de cette thèse est d'analyser la variabilité inter et intra-spécifique de cinq espèces prairiales dans leurs réponses à la température pendant la germination et la croissance hétérotrophe. Trente-deux populations de Lolium perenne, Festuca arundinacea, Dactylis glomerata, Medicago sativa, et Onobrychis viciifolia ont été évalués sous huit températures constantes entre 5 et 40°C.La nouveauté de ce travail vient de la large gamme de températures et le nombre de populations évaluées. Il a été observé que, au sein des espèces, la réaction des populations à la température indique une forte variabilité et des différences significatives. La germination n'a été pas observée à 40°C pour l'une des 23 graminées, l'O. viciifolia germé peu tandis que les variétés de M. sativa ont été peu affectées. La croissance hétérotrophe des 32 populations a été affectée par la température. La croissance des axes fortement fiable ou nulle à 40°C. Les courbes de réponse du taux de croissance maximale de l'axe sont asymétriques en forme de cloche.Des interactions significatives entre la température et la population ont été détectées pour la germination et la croissance hétérotrophe. La germination des populations des sites froids est renforcée par des températures plus chaudes et limité par les plus froids et vice-versa pour les populations chaudes adaptées<br>Germination and heterotrophic growth are key phases for plant establishment. They are under genetic control and affected by temperature. The objective of this thesis was to analyse the inter- and intra-specific variability of five pasture species in their responses to temperature during germination and heterotrophic growth.Thirty two populations of Lolium perenne, Festuca arundinacea, Dactylis glomerata, Medicago sativa, and Onobrychis viciifolia were evaluated under eight constant temperatures between 5 and 40°C.The novelty of this work comes from the wide range of temperatures and the number of populations evaluated. It was observed that, within species, the response of populations to temperature shows high variability and significant differences. No germination was observed at 40°C for any of the 23 grasses, O. viciifolia germinated poorly while M. sativa varieties were little affected. Heterotrophic growth of the 32 populations was affected by temperature. The growths of the axes were negligible or lethal at 40°C. Response curves of maximum growth rate of the axis were asymmetric bell-shaped.Significant interactions between temperature and population were detected for germination and heterotrophic growth. Germination of populations from cold sites is enhanced by warmer temperatures and limited by colder ones and vice versa for warm-adapted populations. This study demonstrates that genetic variability does exist within the five studied species. This variability could be exploited to breed new varieties adapted to the future climate

Dans un contexte de changement climatique les cultures vont être plus fréquemment soumises à des événements climatiques extrêmes. Continuer le progrès sur le rendement du maïs requiert de considérer de nouvelles méthodes génétiques pour caractériser les avantages comparatifs de génotypes en conditions de sécheresse et de températures élevées. L'objectif principal de cette thèse est d'améliorer les connaissances du contrôle génétique du rendement du maïs et de ses composantes sous stress hydrique et thermique dans un réseau d'essai au champ. Pour cela, nous avons utilisé des données issues du projet UE DROPS et du projet français Amaizing avec 29 essais au champ répartis en Europe et au Chili, en 2012 et 2013, avec des traitements irrigué et non irrigué dans chaque site. Une caractérisation précise des conditions environnementale a été réalisée, ainsi qu’une mesure précise de la phénologie et du rendement et de ses composantes sur un panel de 244 hybrides de maïs. L’approche utilisée dans cette thèse a consisté à utiliser la caractérisation environnementale précise en chaque site pour disséquer les interactions entre génotype et environnement. Dans un premier temps nous avons classé les 29 essais en six scenarios environnementaux qui avaient été préalablement définis sur de longues séries climatiques dans toute l'Europe. Les régions génomiques associées au rendement ont eu des effets très variables entre sites, qui dépendaient des scenarios environnementaux. On peut donc associer chaque allèle à une région d'Europe où il a une forte probabilité d'effet positif. Dans un second temps, en combinant les données issues de plateforme et du champ, nous avons estimé les réponses du rendement au rayonnement intercepté pendant la période végétative, et à la température et au déficit hydrique à la floraison. Nous avons identifié les régions génomiques associées à ces réponses, rendant les génotypes analysés tolérants ou sensibles à la variable considérée. Ce travail ouvre des perspectives pour l’amélioration des plantes dans un contexte de changement climatique<br>Climate changes are a reality and crops will encounter more frequent climatic accidents. Continuing progress in yield requires considering new genetic method to characterize the comparative advantages of genotypes under drought and high temperatures. The main goal of this thesis is to improve the knowledge of the genetic control of grain yield and its components as affected by drought and heat in a network of field experiments. We used for that data coming from the EU project DROPS and the French project Amaizing with 29 field trials spread over Europe and Chile, in 2012 and 2013, with irrigated and rainfed treatments in each location. A detailed environmental characterisation was carried out and associated with precise measurement of phenology and grain yield and its component on a panel of 244 maize hybrids. The approach consisted in using the precise environmental characterisation to dissect the genotype-by-environment interaction. In the first place, we have classified the 29 experiments into six environmental scenarios that were previously defined using long climatic series over Europe. The genomic regions associated with grain yield displayed differents effects between sites, depending on the environmental scenarios. It is thereby possible to associate each allele to a European region in which it is likely to have positive effect. In a second time, by combining data coming from the field and the platform, we have estimated responses of grain yield to intercepted radiation during the vegetative period, and to temperature and water deficit at flowering. We have identified the genomic regions associated with the responses, making the studied genotypes tolerant or sensitive to the considered variable. This work opens new perspectives for plant breeding under climate change

Dans le milieu naturel, les poissons sont exposés à une multitude de facteurs de stress biotiques et abiotiques, mais leurs interactions sont encore mal connues. La hausse des températures et la contamination par les éléments trace métalliques (ETMs) sont des sources importantes de stress pour les poissons. Les parasites ont également des effets sur la physiologie de leur hôte, mais sont rarement considérés en tant que facteurs de stress. Ces trois facteurs de stress agissent via des voies physiologiques communes (immunité, stress oxydant, métabolisme) et sont donc susceptibles d'interagir de manière complexe (e.g. antagonisme, synergisme). De plus, il existe souvent une grande variabilité des réponses entre échelles biologiques, des molécules aux populations. Notamment, l'historique d'exposition des populations de poisson dans leur milieu naturel pourrait conditionner leur capacité de réponse au stress. La prise en compte de ces deux niveaux de variabilité (i.e. interactions entre stress et entre échelles d'organisation) représente donc un verrou scientifique majeur pour mieux comprendre les effets des stress multiples sur les populations de poissons d'eau douce. Cette thèse vise donc à évaluer les effets combinés de facteurs de stress abiotique (i.e. température, ETMs) et biotique (i.e. challenge immunitaire provoqué par le parasitisme) sur les réponses des poissons d'eau douce via une approche multi-échelles. Afin de remplir ces objectifs, le Goujon (Gobio occitaniae) a été utilisé comme espèce modèle dans le cadre de trois approches méthodologiques : (i) une approche transversale de terrain visant à comparer l'état de santé de population de poissons le long des gradients de stress ; puis, (ii) des expérimentations en conditions contrôlées afin de distinguer les effets des différents facteurs de stress simples dans différentes populations sauvages ; enfin (iii) une expérience de translocation réciproque (i.e. encagement sur le terrain) entre sites contaminés et peu contaminés afin de tester l'adaptation locale des populations. Les résultats montrent que les stress simples ont des effets importants aux échelles biologiques fines et induisent la mise en place de stratégies métaboliques de compensation : les poissons investissent dans les défenses immunitaires et antioxydantes, avec une réduction des réserves énergétiques. De plus, les ajustements comportementaux (i.e. activité de nage, recherche de nourriture) sont particulièrement importants sous stress simples, et permettent d'ajuster l'acquisition d'énergie ce qui limite les effets sur la survie et la croissance. Au contraire, les stress multiples ont peu d'effets aux échelles moléculaires et cellulaires, mais provoquent des réponses complexes à l'échelle individuelle, ce qui se traduit par des effets antagonistes sur le comportement et des effets négatifs sur la survie et la croissance. Ces résultats suggèrent que sous stress multiples, les capacités de réponse des poissons pourraient être dépassées, menant ainsi à une stratégie de conservation, avec des effets délétères sur la fitness. Cependant, les réponses observées étaient fortement variables selon la population considérée. [...]<br>Aquatic ecosystems are increasingly exposed to multiple stressors. Among them, temperature increase and contamination by trace metal elements are major stressors for freshwater fish populations. In addition, parasites and their associated immune challenges can cause a wide range of responses in fish populations, but they are still rarely considered as biotic stressors. These three stressors trigger similar physiological pathways (i.e. immunity, oxidative stress and metabolism). Hence, they are likely to interact strongly but their combined effects (i.e. antagonism and synergism) are still poorly documented, thereby hindering our ability to predict the responses of wild populations to multiple stressors under global changes. In addition, responses to stressors could vary according to the level of organisation considered (i.e molecules, cells, individuals, populations). In particular, different populations could have different sensitivity to stressors depending on their past exposure in the wild. Thus it is essential to incorporate these levels of variability to better understand and predict the effects of multiple stressors in wild fish populations. This PhD project aimed at assessing the effects of a multiple abiotic (i.e. temperature, trace metal contamination) and biotic (i.e. immune challenge) stressors across biological levels of organisation, using the gudgeon fish (Gobio occitaniae) as a model species. First, I used a cross-sectional field study in 16 wild populations to compare fish health along stress gradients. Then, I used experimental approaches under controlled conditions to disentangle the role of each single and multiple stressors across levels of organisation in different fish populations. Finally, I used reciprocal translocation experiments between polluted vs. unpolluted rivers to test for local adaptation in response to multiple stressors. Taken together, results show that single stressors affect mostly the molecular and cellular levels, in accordance with a compensatory strategy. Indeed, costly physiological defences (immunity, anti-oxidant responses) were set up and behavioural adjustments (i.e. changes in activity and foraging) enable fish to increase energy acquisition and respond adequately to single stressors, with limited deleterious effects on survival and growth. On the contrary, multiple stressors affected mostly the individual level, in accordance with a conservation metabolic strategy. Indeed, multiple stressors lead to complex antagonistic effects between stressors (i.e. antagonistic inhibition of behavioural responses), potentially due to the high energy demand incurred, resulting in deleterious effects on survival or growth. This suggests that physiological and behavioural responses might be exceeded under multiple stressors with deleterious consequences on fitness, thereby raising concerns about the effects of multiple global changes on wild populations. [...]

En raison de leur faible durée de vie, l'exploitation des stocks de céphalopodes repose uniquement sur 1 ou 2 cohortes annuelles. L'état de ces stocks est donc directement lié au succès du recrutement. La seiche commune Sepia officinalis et le calmar Loligo forbesi, les deux espèces principales exploitées en Manche, présente de fortes variations saisonnières et inter-annuelles du recrutement. Dans le but de mieux comprendre cette phase clé de la dynamique de ces stocks, l'étude de l'âge au recrutement et des variations spatio-temporelles de croissance a été menée chez les juvéniles de calmar et de seiche. Ces paramètres ont été estimés à partir des techniques d'analyse des statolithes qui permettent la détermination individuelle de l'âge. Les différences inter-annuelles confrontées à celles du recrutement suggèrent une croissance densité-dépendante chez L. Forbesi en Manche. La variabilité inter-individuelle de la croissance a également été quantifiée chez L. Forbesi et prise en compte dans les estimations d'effectifs du stock. Enfin, les variations du recrutement ont été examinées en relation avec les stocks de géniteurs et les paramètres environnementaux.

L'augmentation de la température des eaux continentales suite à un réchauffement climatique provoquera probablement des changements de traits d'histoire de vie et de distribution géographique des poissons dulçaquicoles. Dans cette étude, l'hypothèse d'un lien entre les traits d'histoire de vie et les variables environnementales (et plus particulièrement la température) a été testée grâce à des comparaisons inter-sites à l'intérieur d'une population de chabots (Cottus gobio, espèce benthique colonisant préférentiellement des eaux froides) présentant une structuration spatiale marquée. Nos résultats démontrent qu'une augmentation modérée de température (3 degrés, ce qui correspond aux changements thermiques prédits par les scénarii IPCC) sur des populations de chabots spatialement structurées affecteraient fortement leurs traits d'histoire de vie, leur structure en âges et leur densité. Des suivis à long terme sur le terrain ainsi que des études expérimentales complémentaires sont toutefois nécessaires pour confirmer ces conclusions

Le rôle joué par la stratosphère sur le climat est aujourd'hui avéré. Le couplage du système troposphère-stratosphère implique que les processus dynamiques de grande amplitude de la moyenne atmosphère perturbent l'équilibre atmosphérique et l'écoulement dans les plus basses couches. Parmi ces phénomènes dynamiques, les échauffements stratosphériques soudains sont les plus emblématiques. Cette étude s'intéresse à l'impact de ces événements sur la variabilité de la moyenne atmosphère et sur l'estimation des tendances de température. Nous cherchons également à mieux caractériser l'évolution spatio-temporelle des échauffements stratosphériques, depuis leurs causes jusqu'à leurs conséquences. Tout d'abord, une méthodologie novatrice d'analyse statistique de séries temporelles est développée et testée sur des mesures lidar de l'Observatoire de Haute-Provence. L'impact des événements dynamiques les plus importants peut ainsi être efficacement isolé de la contribution radiative de fond, ce qui explique les différences observées entre l'été et l'hiver. Ensuite, une simulation du Canadian Middle Atmosphere Model nous permet de valider la méthodologie et d'étendre notre étude à l'ensemble du globe. On montre que les variations spatiales sont elles aussi majoritairement causées par l'activité dynamique. Les conditions de formation d'un échauffement stratosphérique sont également étudiées, à l'aide de tests de sensibilité du modèle RACCORD. On prouve l'importance du rappel vers la météorologie pour produire un échauffement majeur, particulièrement dans le cas d'une rupture du vortex. Enfin, la méthode et nos résultats sont mis à profit dans une analyse de l'hiver 2012-2013.

En fromagerie, les lactobacilles sont incorporés en tant que ferments et/ou constituent une microflore indigène (NSLAB) contribuant à la flaveur. Le Camembert AOC n'est généralement pas ensemencé en lactobacilles. Le but de cette étude est d'évaluer la biodiversité des populations lactobacilles et leur évolution au cours de la transformation du Camembert AOC par électrophorèse en gradient de température (TGGE). En premier lieu, l'adaptation de la TGGE au suivi des populations lactobacilles du lait au Camembert a permis : (i)d'obtenir une amorce LbLMA1-rev, spécifique du genre Lactobacillus, (ii)de valider deux protocoles d'extraction d'ADN microbien total et (iii)de mettre en place deux référentiels d'espèces. La diversité et la dynamique des populations lactobacilles au cours de la transformation fromagère du Camembert AOC dans trois ateliers et à deux saisons distinctes ont été étudiées par approche culture-indépendante et approche culture-dépendante. Cette approche polyphasique a permis d'identifier 14 espèces de lactobacilles au cours de l'affinage du Camembert, avec Lactobacillus paracasei comme espèce majoritaire. De plus, une diversité intra-espèce importante et variable en fonction de la fabrication et de la fromagerie a été mise en évidence. Cette étude a montré une image complexe de la diversité et la dynamique au niveau souche et espèce spécifique de chaque fromage. Enfin, la comparaison entre la diversité des populations lactobacilles appréciée par approche culture-indépendante et les informations recueillies après obtention d'isolats a conduit en l'obtention d'informations différentes et complémentaires et à la perception des limites inhérentes à chaque approche.

Les changements climatiques altèrent la phénologie des organismes, c’est-à-dire la succession dans le temps des éléments de leur cycle de vie. L’expression de la diapause chez les insectes, soit l’arrêt de développement permettant de survivre aux dégradations saisonnières de l’environnement biotique et abiotique, est en particulier affectée. Cette thèse aborde différents facteurs environnementaux agissant sur les stratégies saisonnières des parasitoïdes de pucerons du genre Aphidius. Dans les agro-systèmes céréaliers de l’ouest de la France, les communautés d’hôtes et de parasitoïdes ont changé rapidement au cours de la dernière décennie. Ainsi, plusieurs espèces de parasitoïdes n’entrent plus qu’en faible proportion en diapause, dû à l’augmentation des températures, à la baisse du nombre de jours de gel et à la présence accrue de leurs hôtes pendant l’hiver ; ces pressions de sélection agissent sur les seuils d’entrée diapause. Les parasitoïdes présentent des ajustements plastiques de leur réponse aux stimuli environnementaux qui induisent la diapause. Ils y entrent en plus forte proportion s’ils se développent dans des morphes de pucerons sexués (annonciateurs de ressources limitées) que dans des hôtes asexués, ce qui souligne la co-évolution de leurs cycles de vie. Cette plasticité s’avère également transgénérationnelle puisque la compétition entre femelles induit la diapause estivale chez leurs descendants. De plus, l’incidence de la diapause hivernale augmente après plusieurs générations de parasitoïdes soumises aux mêmes conditions. Les adaptations locales des parasitoïdes aux nouvelles conditions environnementales mènent à la perte d’expression de la stratégie de diapause – qui comporte des coûts écologiques et physiologiques – au profit de stratégies hivernales d’activité à l’état adulte. La modification de l’activité-densité des espèces au sein des communautés de pucerons-(hyper)parasitoïdes, due aux changements de stratégie d’hivernation, pourrait bouleverser l’équilibre des réseaux trophiques et altérer positivement ou négativement l’efficacité du service écosystémique de lutte biologique<br>Climate changes alter the phenology of organisms, i.e. the succession over time of the elements of their life-cycle. Diapause expression in insects – that is, the developmental arrest allowing survival to seasonal degradations in the biotic and abiotic environment – is particularly affected. This thesis addresses the existence of different environmental factors acting on the seasonal strategies of Aphidius aphid parasitoids. In cereal agro-systems of western France, host and parasitoid communities have changed rapidly over the past decade. Hence, some parasitoid species enter diapause at low levels due to temperature increase, decrease in frost events and the presence of their hosts during winter, which impose selection on diapause induction thresholds. Parasitoids show plastic adjustments of their response to environmental stimuli inducing diapause. They enter diapause at higher proportion if they develop in sexual morphs of aphids (which inform for upcoming limited resources) than in asexual hosts, which underlines the co-evolution of their life-cycles. Transgenerational plasticity is also involved in these responses since maternal competition induces summer diapause in their offspring. Moreover, winter diapause incidence increases after some parasitoid generations experience the same environmental conditions. Local adaptations of parasitoids to new environmental conditions lead to a loss of diapause expression – which involves ecological and physiological costs – to the benefit of adult overwintering strategies. Modifications in species activity-density within aphids-(hyper)parasitoids communities, due to changes in overwintering strategies, could affect food-webs’ stability and alter positively or negatively the efficiency of biological pest control

La thèse a comme objectif global de contribuer à une meilleure compréhension et la maîtrise de la relation entre la variabilité intra du comportement de pièces et la variabilité intra de la prestation acoustique de bourdonnement, due à des variations de température. L’étude, de nature numérique et expérimentale, repose sur une description hiérarchique de la variabilité. Cette approche consiste à étudier la relation entre la variabilité du bruit (niveau 1) et la variabilité du comportement des systèmes (niveau 2), elle-même fonction de la variabilité du comportement des sous-systèmes (niveau 3) et des composants élémentaires (niveau 4). Trois systèmes sont pris en compte : le groupe moto-propulseur, la suspension moteur et la caisse. Un sous-système est considéré en particulier dans notre étude : le pare-brise acoustique. Cette pièce contient des couches de matériaux polymères (niveau 4) dont le comportement mécanique est très sensible à la température. Des travaux expérimentaux ont été réalisés. Les caractéristiques mécaniques des polymères du pare-brise ont été mesurées. Le niveau de variabilité des paramètres modaux et des réponses du pare-brise en conditions libre-libre a été évalué. En conditions réelles, les paramètres modaux, les réponses vibratoires et les transferts bruit ont été mesurés. Aux différents niveaux de l’approche hiérarchique, la variabilité intra observée est très élevée. Une méthodologie numérique a également été développée. Elle s’appuie sur deux types d’outils : les modèles par éléments finis et un modèle de synthèse acoustique. Une approche par éléments finis est nécessaire pour reproduire les mécanismes de propagation de la variabilité intra entre les niveaux élémentaire, sous-système et système. La méthodologie de Vérification et Validation a été systématiquement appliquée pour déterminer le modèles éléments finis juste nécessaires. Un modèle de synthèse acoustique stochastique de nature possibiliste ou probabiliste permet d’évaluer la variabilité intra de la prestation. Les modèles éléments finis reproduisent bien le comportement moyen observé expérimentalement, mais en revanche ils sous-estiment la variabilité intra mesurée. L’outil de synthèse acoustique stochastique a aussi permis d’obtenir des résultats pertinents. Certains aspects de la mécanique de propagation de la variabilité ont pu être mis en évidence grâce à ces outils numériques. L’ensemble des résultats montre que le pare-brise acoustique est le contributeur principal à la variabilité intra de la caisse automobile étudiée, ce qui constitue un résultat important du point de vue industriel<br>The principal objective of this work is to contribute to a better comprehension of the relationship between the intra variability of the mechanical behavior of car components and the intra variability of the booming noise performance, due to temperature variations. Experimental and numerical studies have been carried out. A hierarchical approach of the variability has been used. The principle of the hierarchical approach is to analyse the relationship between noise variability (level 1) and systems variability (level 2). The systems considered for level 2 are the engine, the engine mounting system and the body. The system level variability depends on the sub-systems variability (level 3) and on the elementary level variability (level 4). A special attention has been paid to on one subsystem in particular: the acoustic windscreen. This component contains some polymer materials layers (level 4) whose mechanical behavior is extremely sensitive to temperature variations. Experimental studies have been performed. Windscreen polymer mechanical properties have been measured. Modal parameters and frequency response intra variability level have been evaluated for the windscreen in free-free conditions. In real conditions, modal parameters, vibration and noise FRF have been measured. At the different hierarchical approach levels, the observed intra variability level is extremely high. The numerical methodology developed uses two different types of tools: the finite element models and a synthesis acoustic model. Indeed, a finite element approach is necessary to reproduce the intra variability propagation mechanism between the elementary, sub-system and system levels. Verification and Validation method has been systematically applied to define the “just necessary” models. Using either a possibilistic or a probabilistic approach, a synthesis acoustic model leads to a numerical calculation of the booming noise intra variability. Finite elements models correctly reproduce the experimental vibro-acoustic mean behavior, but they underestimate the measured intra variability. The synthesis acoustic model leads to consistent results. The tools and the methodologies developed let us to highlight some important aspects of the variability propagation mechanisms. The ensemble of the results shows that the acoustic windscreen is the principal contributor to the intra variability level of the studied vehicle body. This is an important result from an industrial point of view

L’objectif de cette thèse est d’étudier les caractéristiques physiques et biogéochimiques de l’habitat épipélagique (0-200 m), ses variabilités spatio-temporelles et les processus qui les gouvernent dans le Golfe de Tadjourah (Djibouti). L’analyse spectrale singulière (SSA) et la fonction empirique orthogonale (EOF) sont appliquées à deux jeux des données satellitales dérivées du radiomètre AVHRR_MetopA et des capteurs de la couleur de l’océan (Modis et Meris). Cette analyse statistique montre que les variabilités de la température de la surface de la mer (SST) et de la concentration de la chlorophylle a (CHLa) sont essentiellement expliquées par les cycles annuels et semi-annuels. Le cycle annuel de la SST montre l’alternance des eaux chaudes d’avril à octobre et des eaux froides de novembre à mars. Le cycle semi-annuel indique une légère baisse de la SST entre juillet et aout, particulièrement à l’ouest du golfe. Pour la CHLa, la variabilité est entièrement représentée par le cycle annuel. Celui-ci indique l’enrichissement des eaux du large avec un fort gradient côte-large de juillet à novembre et une tendance inverse de décembre à juin. En outre, l’analyse spectrale singulière multi-canal (M-SSA) et la fonction de corrélation croisée avec fenêtre de 120 jours, appliquées à l’ensemble des paramètres océanique (SST et CHLa) et atmosphériques (Vent, Température et humidité spécifique de l’air) révèlent que le cycle annuel de la SST est relié aux flux de chaleur à l’interface air-mer. En revanche, le refroidissement des eaux durant juillet-aout associé au pic de la CHLa, a été attribué au phénomène d’upwelling. Dans la seconde partie, afin d’élucider l’influence océanique sur la SST et la CHLa, les structures thermohalines and biogéochemiques de la couche supérieure (0-200 m) sont étudiées à l’aide des données collectées durant juillet-aout 2013, septembre 2013 et Février 2014. Les résultats montrent qu’en juillet-aout, la couche superficielle se composait d’une couche de mélange (CM) s’étendant sur environ 20-30 m de profondeur, suivie d’une thermocline localisée entre 30 and 50 m. La CM était réduite à l’ouest et au sud-est du golfe où le gradient thermique et la CHLa étaient plus élevées proche de la surface. En septembre, cette stratification persistait mais la CM était plus chaude et salée. En Février, la CM s’étendait sur environ 120 m de profondeur et la thermocline était moins prononcée. La comparaison des courants mesurés avec les courants de dérive d’ekman et les courants géostrophiques ont révélé que les structures thermohalines et biogéochimiques sont influencées par les vents de moussons du Sud-Ouest (MSO) et du Nord-Est (MNE). Les MSO qui soufflent de juin à aout, déplacent les eaux de surface du Golfe de Tadjourah vers le Golfe d’Aden et induisent la remontée des eaux profondes à l’ouest et l’intrusion par le nord-est des eaux salée de la thermocline. Celle-ci se rapproche de la surface particulièrement à l’ouest où elle se mélange avec les eaux de surface. En revanche, les vents de moussons du nord-est (MNE) prédominants de novembre à mai, emmènent les eaux froides vers le Golfe de Tadjourah. Le mélange convectif profond épaissit la CM. Cette thèse montre que les vents de moussons et leur renverse saisonnière jouent un rôle crucial dans la stratification de la colonne d’eau et que la topographie du bassin influence et module leurs effets. Durant l’été, la forme en cuvette du bassin et la pente continentale plus allongée à l’ouest favorise l’upwelling à l’ouest du golfe où les anomalies de la SST et de fortes concentrations de la CHLa ont été observées<br>The objective of this thesis is to study the physical and biogeochemical characteristics of the pelagic habitat (0-200m), its spatio-temporal variability and the processes that govern them in the Gulf of Tadjourah (Djibouti).Singular spectrum analysis (SSA) and empirical orthogonal function (EOF) were applied to two data sets derived from AVHRR_MetopA radiometry and sea colour sensors (Modis and Meris). These statistical analysis shows that the variability of sea surface temperature (SST) and chlorophyll a concentration (CHLa) are mainly explained by annual and semi-annual cycles. The annual cycle of SST consists of an alternation between warmer (April to October) and cooler (November to March) surface water. The semi-annual cycle shows a slight drop of SST between July and August, particularly in the west of the gulf. For the CHLa, the variability is fully dominated by the annual cycle indicating summer enrichment of seashore water (July-November) with a strong seaward gradient which is reversed from October to May. Multichannel spectrum analysis (M-SSA) and cross correlation function analysis applied to the oceanic (SST, CHL-a) and atmospheric parameters (wind speed, air temperature and humidity) showed that the annual cycle of SST is connected to heat flux at the air-sea interface, while the summer drop of SST and its associated CHL-a increase were attributed to upwelling. In the second part, in order to elucidate this oceanic influence on SST and CHL-a, the vertical thermohaline and biogeochemical structures of the upper layer (0-200 m) were studied using high-resolution hydrographic data collected in July-August 2013, September 2013 and February 2014. During summer, the superficial layer consisted of the mixed layer (ML) extending to a depth of about 20-30 m, followed by the thermocline located between 30 and 50 m depth. The ML was thicker in the west and the southeast where the thermal gradient and chlorophyll a concentrations were particularly high. During September, this stratification persisted but the ML became warmer and saltier and the thermocline moved slightly deeper. In February, the ML extended to about 120 m, and the thermocline was less pronounced. A comparison of the directly measured currents to the wind induced Ekman currents and to geostrophic current profiles revealed that the thermohaline and the biogeochemical features were related to the southeast and northeast monsoon winds (SWM &amp; NEM). Between June and August, the SWM drives surface water from the Gulf of Tadjourah to the Gulf of Aden and thus induces the westward intrusion of high salinity thermocline water from the Gulf of Aden. This near surface flow mixes surface waters in the extreme west of the Gulf of Tadjourah. In contrast, the NEM which blow from September to May, bring cold water toward the Gulf of Tadjourah and thickens the ML through convective mixing. Our thesis shows that the monsoon winds and their seasonal reversal play a crucial role in the stratification of the water column, but that their effects are additionally influenced by basin topography. During summer the bowl-shape of the basin and its elongated slope in the west enhance the upwelling in this area where negative sea surface temperature anomalies and high chlorophyll a concentrations were observed

Dans cette thèse, nous considérons plusieurs problèmes statistiques liés au réchauffement climatique. Le travail est donc centré sur la compréhension et la modélidation de récentes évolutions des caractéristiques de la température come moyenne, variance, extrêmes et des liens entre ces quantités. Par ailleurs nous poursuivions deux objectifs particuliers liés aux risques importants : donner une méthodologie pour calculer les niveaux de retour en situation non stationnaire (risques économiques, sanitaires et industriels) et fabriquer un modèle réaliste de simulation permettant de calculer certains de ces risques de définition compliquée. Le contexte étant celui du changement climatique, en incluant bien entendu des aspects métamathématiques.

La dynamique et le fonctionnement des écosystèmes forestiers dépendent fortement de la reproduction des arbres. Ainsi de nombreux travaux se sont intéressés aux fortes fluctuations interannuelles à la fois synchrones et non prévisibles des productions de graines, mais très peu d’études ont pu caractériser la sensibilité aux variables climatiques et le déterminisme des traits de reproduction. Dans le cadre de cette thèse nous avons étudié la reproduction de deux espèces de chênes tempérés européens (Quercus petraea et Quercus robur) avec pour objectifs (i) d’évaluer l’évolution des traits de reproduction au cours des deux dernières décennies, notamment vis-à-vis des changements de température, (ii) d’estimer la contribution des facteurs génétiques et environnementaux à la variation de ces traits le long de gradients environnementaux et enfin (iii) d’estimer l’héritabilité des traits de reproduction ainsi que d’identifier les régions du génome qui leurs sont associées. A partir de suivis long-termes de l’effort de reproduction « in situ » sur tout le territoire de France métropolitaine, nous avons pu mettre en évidence une augmentation significative de la production fruitière des chênes au cours des 14 dernières années. Ces accroissements du nombre et de la taille des glands sont fortement corrélés à l’augmentation des températures printanières. Cette sensibilité à la température a par ailleurs pu être confirmée grâce à un dispositif indépendant installé le long de gradients altitudinaux dans les Pyrénées. Nos résultats montrent également une différenciation génétique entre les populations provenant du gradient altitudinal et une opposition de signes entre les clines génétique et phénotypique « contre-gradient » pour les deux traits de reproduction étudiés. Contrairement aux traits de croissance pour lesquels nous observons un « co-gradient », le « contre gradient » observé pour la reproduction suggère que les variations génétiques contrecarrent en partie la forte plasticité environnementale, minimisant ainsi la tendance (ou patron) de l’effort de reproduction avec la température. Enfin, nous avons observé une forte héritabilité pour chacun des traits de reproduction chez le chêne pédonculé dans une famille de pleins frères, confirmant l’existence d’un déterminisme génétique évoqué précédemment. De plus, nous avons identifié pour la première fois chez les arbres forestiers, des locus à caractère quantitatif (QTLs) associés à la reproduction du chêne. Ces résultats suggèrent qu’en réponse à des changements environnementaux, les traits de reproduction ont la capacité de répondre à la sélection et de faciliter l'adaptation locale, et ainsi apportent de nouvelles perspectives dans l’étude de la réponse des arbres forestiers aux changements climatiques<br>Forest ecosystem dynamics closely depend on tree reproduction. Many studies have investigated the synchronous and non-predictable year-to-year variability of seed production, characteristic of masting species. However, little is known about the sensitivity of tree reproduction to climate variables and to which extent this phenotypic variability is genetically and/or environmentally driven. We intensively studied the reproduction of two European temperate oaks and our aims were (i) to characterize the change in reproductive traits over the last two decades, (ii) to assess the determinism of their variations along environmental gradients and (iii) to estimate the heritability of reproductive traits and identify the regions of their genome related to reproduction. We were able to show a dramatic increase in seed production over the last 14 years. This increase in seed production and size was significantly correlated with increasing spring temperatures. We then confirmed this sensitivity to temperature by studying the reproduction of oak populations growing along the elevation gradient of the Pyrenees. Based on a common garden approach, we then showed significant genetic differentiation between oak provenances and demonstrated that the genetic and phenotypic clines for the reproductive traits observed along the environmental gradient have opposite signs (counter-gradient). Contrary to growth traits, for which genetic variation parallels phenotypic variation, the counter-gradient observed for reproduction-related traits suggested that genetic variation partly counteracts the phenotypic effect of temperature, moderating the change in reproductive effort according to temperature. Finally, using a full-sib family where reproduction was monitored during four consecutive years, we found a high heritability of reproductive traits and showed high genetic differentiation between trees of a same population, which confirms the significant genetic determinism observed earlier. Furthermore, we were able to identify for the first time in forest trees quantitative trait loci (QTLs) associated with seed production and size. Our findings show that reproduction-related traits may undergo evolutionary changes under selective pressure and may be determinant for tree adaptation in response to environmental changes

Mes travaux de thèse ont porté sur l’évaluation de l’influence du forçage solaire sur la variabilité climatique du dernier millénaire, à l’aide du modèle couplé IPSLCM4_v2. Pour cela, j’ai réalisé deux simulations numériques du climat du dernier millénaire avec ce modèle, une simulation de contrôle et une simulation forcée (SGI) avec des reconstructions de l’irradiance solaire totale, de la concentration en CO2 et des paramètres orbitaux sur le dernier millénaire. Les principaux résultats de la thèse sont : les forçages affectent significativement la variance des températures pour une étendue géographique supérieure à 5. 106km² (échelle de l’Europe), ce qui a donné un cadre spatial aux comparaisons modèles-données. A l’échelle de l’hémisphère nord, l’amplitude de la variabilité simulée dans SGI est en accord avec les reconstructions de températures. Un désaccord majeur est relevé entre les reconstructions de températures de l’hémisphère nord et la simulation SGI entre 1000 et 1200 AD au moment de l’Optimum Médiéval. L’étude de la signature du forçage solaire sur l’Europe a montré qu’il apparaissait clairement dans les simulations forcées du projet ANR ESCARSEL, mais de manière beaucoup moins évidente dans une reconstruction des températures. La conclusion de mes travaux est que le forçage solaire ne peut pas expliquer la totalité de la variabilité séculaire des températures entre 1000 et 1850 AD, que ce soit à l’échelle de l’hémisphère nord ou sur l’Europe<br>My work during my PhD has been the evaluation of the influence of solar forcing on climate variability during the last millennium with the IPSLCM4_v2 coupled model. I achieved two numerical simulations of the climate of the last millennium for this purpose. The first one consists in a millennium-long control integration, and the second one (SGI) was forced by reconstructions of the Total Solar Irradiance, CO2 concentrations and orbital parameters during the last millennium. The main results of my thesis are : the forcings significantly affect the temperature variance for geographical extent wider than 5. 106km² (extent of Europe). This result brought the spatial framework for model-data comparisons. The simulated amplitude of the Northern Hemisphere temperature variability is in agreement with the temperature reconstructions. A mismatch has been evidenced between SGI and the reconstructions between 1000 and 1200 AD, during the so-called Medieval Warm Period. The study of the forcings signature in Europe has shown that solar forcing appears clearly in numerical simulations from the ANR ESCARSEL project, but it much weaker in the studied temperature reconstruction. The conclusion of my work is that the solar forcing used in the simulation does not allow explaining totally the secular temperature evolution between 1000 and 1850 AD, either on the Northern Hemisphere or in Europe

La forte variation climatique, notamment de la température qui est associée à la distribution altitudinale de certains peuplements d’arbres forestiers peut induire des pressions de sélection divergentes favorisant l’expression de phénotypes différents en fonction de l’altitude. Cette thèse a pour objectif de déterminer si des adaptations locales existent et peuvent être mises en évidence dans un peuplement de mélèze (Larix decidua Mill.) distribué le long d’un gradient altitudinal situé dans les Alpes françaises, à proximité de Briançon. Quatre placettes d’environ 200 mélèzes ont été délimitées à 2300 m, 2000 m, 1700 m et 1350 m d’altitude le long de ce gradient. Une variabilité phénotypique significative a été observée entre ces niveaux altitudinaux pour la plupart des caractères étudiés : circonférence, hauteur de l’arbre, pourcentage d’aubier ainsi que pour toutes les variables microdensitométriques de cernes sauf une (la largeur de cerne). Une analyse de génétique des populations utilisant des marqueurs microsatellites a mis en évidence une faible influence de la dérive génétique sur la diversité génétique et une forte intensité de flux de gènes entre les différents niveaux altitudinaux étudiés. La différenciation génétique inter-altitudes a été estimée à l’aide d’une approche in-situ basée sur les données phénotypiques seules (PST) et comparée à la différenciation observée à l’aide des marqueurs microsatellites (FST). Cette analyse indique que l’hypothèse d’adaptations locales avec l’altitude peut être raisonnablement avancée pour les caractères de hauteur, circonférence, pourcentage d’aubier et densité du bois initial. Au contraire, l’adaptation locale n’apparait pas comme une hypothèse acceptable pour les caractères de largeur de cerne, surface de cerne, largeur du bois final et densité du bois final<br>The strong climatic variation, in particular the temperature variation, which is associated with the altitudinal distribution of certain stands of forest trees, can induce different divergent selection pressure favoring altitude-dependent phenotype expression. The aim of the present thesis is to determine if local adaptation exists and can be identified in an European larch stand (Larix decidua Mill.) distributed along an altitudinal gradient located in the French Alps near Briançon. four plots of about 200 larches were delimited at 2300 m, 2000 m, 1700 m and 1350 m along this altitudinal gradient. A significant phenotypic variability was observed between these altitudinal levels for most characters studied: circumference, tree height, percentage of sapwood and for all the annual-ring microdensity variables except one (ring width). A population genetics analysis using microsatellite markers showed a small effect of genetic drift on the genetic diversity but an intensive gene flow between the altitudinal levels studied. The inter-altitudinal genetic differentiation was estimated using an in-situ approach based on phenotypic data only (PST) and compared with the differentiation observed by means of microsatellite markers (FST). This analysis indicates that the assumption of local adaptation with altitude can be reasonably proposed for the characters of height, circumference, percentage of sapwood and earlywood density. On the contrary, the local adaptation does not appear to be an acceptable assumption concerning characters such as ring width, ring surface area, latewood width and latewood density

La production primaire nouvelle, qui est définie comme la fraction de la production primaire correspondant à l’assimilation des nitrates importés dans la couche euphotique (Dugdale et Goering 1967), est considérée, pour un système à l’équilibre, comme un indicateur du flux de matière organique transporté vers l'océan profond. Il en résulte que les variations spatiales et temporelles de la production primaire nouvelle ont une importance cruciale pour l'étude des flux biogéochimiques dans l'océan ; cependant, elles restent à ce jour peu documentées. Le sujet principal de cette thèse est l'estimation de la production primaire nouvelle dans les régions d’upwelling à partir de données satellitales multi-capteurs (MERIS, SeaWIFS, AATSR, AVHRR-Pathfinder). A partir du modèle de production nouvelle développé par Dugdale et al. (1989), et adapté par Kudela et Dugdale (1996), nous proposons une nouvelle version qui présente deux améliorations principales : 1) une nouvelle approche pour l'estimation des concentrations de nitrates en surface, spécifiquement développée pour les régions d’upwelling, et qui relie la concentration en nitrates à un indicateur du temps écoulé depuis la remontée des eaux profondes ; 2) l'estimation des taux d’assimilation de nitrates, qui tient compte de la structure de taille de la communauté phytoplanctonique (estimée pour chaque pixel en utilisant la méthode de Uitz et al. (2006)), et est basée sur des paramètres physiologiques appropriés pour chaque classe de taille. Bien que le microphytoplancton soit généralement considéré comme responsable de la production nouvelle, nos résultats montrent que la contribution des petites cellules ne peut pas être négligée. Le deuxième objectif de cette thèse est l'analyse de la variabilité saisonnière et interannuelle, sur quatre années (2003-2006), de la production primaire nouvelle (y compris les contributions respectives des trois classes de taille), et du rapport f (production nouvelle / production totale) dans le système d’upwelling du Benguela. Le rôle des forçages physiques a également été étudié par l'analyse d'une série temporelle de six ans (2000-2005) de SST, anomalies de niveau de la mer, transport d'Ekman et vitesse et direction de vent (données satellitales et sorties de modèles).

Déchiffrer le climat de l’Holocène est la base d’une meilleure compréhension du climat moderne. En effet, à cette époque le climat en Europe est très complexe est montre de fortes variations spatiales et il reste beaucoup à faire pour améliorer la couverture géographique d’enregistrements bien datés et de haute résolution. En tant qu’archives paléoclimatiques, les spéléothèmes ont de larges avantages concernant leur chronologie et leur résolution temporelle et peuvent aider à combler cette lacune. Dans cette thèse, des stalagmites holocènes ont été sélectionnées selon un transect N-S entre les latitudes 35° et 65°N à l’ouest de l’Europe et du bassin méditerranéen (de la Suède à l’Algérie). Elles ont été datées densément par U-Th et échantillonnées à haute résolution pour analyser leur composition isotopique et géochimique. Le climat de l’Holocène a été déduit des analyses isotopiques de la calcite (δ¹³C, δ¹⁸O) et du rapport Mg/Ca. Combinées avec les données existantes et avec les simulations numériques des modèles, ces nouvelles données ont permis d’émettre des hypothèses sur les processus dynamiques contrôlant les changement climatiques régionaux comme les divers modes impliqués dans la circulation océanique et atmosphérique. Sur un site archéologique particulier, le lien climat/activités humaines a aussi pu être étudié. Les principaux résultats de cette thèse sont : 1) les enregistrements en δ¹⁸O, δ¹³C et Mg/Ca d’une stalagmite de la grotte de Villars (sud-ouest de la France), ont révélé une variabilité décennale à multimillénaire du climat au cours des derniers 14200 ans ainsi que les preuves d’une déforestation il y a environ 1000 ans ; 2) deux stalagmites provenant de la grotte de Villars au sud-ouest de la France et de la grotte Korallgrottan au nord-ouest de la Suède ont enregistré de façon remarquable l’événement climatique du 8.2 ka et les différentes étapes qui le composent montrant des différences régionales de température et d’humidité entre les deux sites. Celles-ci sont associées avec une interruption suivie d’une réorganisation de la circulation océanique et atmosphérique ; 3) les enregistrements en δ¹⁸O et en δ¹³C de deux stalagmites de la grotte de Villars suggèrent aussi l’existence d’une période humide multi-centennale il y a ~7200-7600 liée éventuellement à la fonte de la dernière portion de la calotte de la Laurentide ; 4) les isotopes stables (δ¹⁸O, δ¹³C) d’une stalagmite de la grotte du Père-Noël située au sud-est de la Belgique, révèle de larges variations hydro climatiques entre 10500 et 4200 ans. En particulier, une période sèche multi-centennale est mise en évidence il y a ~5600-6000 ans probablement liée à un changement des vents d’ouest ; 5) au nord de l’Algérie, dans la grotte de Gueldaman, plusieurs stalagmites ont montré, par leur δ¹³C et leur δ¹⁸O, l’impact d’une période sèche sur l’occupation humaine et finalement l’abandon du site par les hommes préhistoriques il y a ~4200 ans<br>Deciphering Holocene climate is the basis to understand modern climate change. The Holocene climate of Europe is highly complex and shows large spatial differences; much is to be done to improve the spatial coverage of well-dated, high resolution climate records. Stalagmite as paleoclimate archive has large advantages in its chronology and their temporal resolution and thus can help in answering this question. In this thesis, stalagmites were collected, broadly along a meridional transect from 35 to 65°N, in the west of Europe and Mediterranean basin (from Sweden to Algeria). They were densely dated by the U-Th method and their isotopic and geochemical compositions were analyzed at high spatial resolutions. The Holocene climate was inferred from the stalagmite δ¹³C, δ¹⁸ and Mg/Ca time series. Combining with existent data and model simulations the collected new data was used to understand dynamic processes involved in driving regional change, such as varying modes of ocean and atmospheric circulation. Uniquely, the possible links between the changes of past climate conditions and human activities at an archeological site were examined, too. The main results of this thesis are summarized as: (1) The δ¹⁸O, δ¹³C and Mg/Ca records of a stalagmite from Villars Cave, Southwestern France document a series of decadal to multi-millennial climatic variations over the last 14200 years as well as deforestation ~1000 years ago; (2) The precisely-dated, sub-decadal δ¹⁸O, δ¹³C and Mg/Ca records of stalagmites from Villars Cave, SW-France, and Korallgrottan Cave, NW-Sweden, reveal multiple stage climatic variations in relation to the 8200 year event. Reconstructed variations in both temperature and humidity exhibit different patterns at the two sites, respectively, in the south and north of Europe, which can be associated with the interruption and reorganization of ocean-atmospheric circulation; (3) The δ¹⁸O and δ¹³C records of two stalagmites from Villars Cave suggest multi-century wetness ~7200-7600 years ago which possibly linked to the demise of last portion of Laurentide Ice Sheet; (4) The δ¹⁸O and δ¹³C records of a stalagmite from Pere Noël Cave, Southeastern Belgium reveal large decadal to millennial hydroclimate variations between 10500 and 4200 years ago. Particularly, multi-century enhanced aridity occurred ~5600-6000 years ago which probably had attributed to the changes in regional atmospheric circulation and the westerly jet; (5) The δ¹³C and δ¹⁸O records of two Mid-Holocene stalagmites from Gueldaman GLD1 Cave, Northern Algeria provide evidence of a prolonged drought ~4200 years ago in Western Mediterranean basin. The drought coincides with, and therefore may have contributed to, an abandonment of ancient human occupation of the cave

Le travail présenté ici a pour objectifs d’étudier et d’optimiser les performances énergétiques d’un chauffe-eau thermodynamique couplé à un stockage par chaleur sensible. La ressource utilisée consiste en la récupération de chaleur sur l’air extrait d’un logement de type collectif. L’enjeu est de caractériser les conditions dans lesquelles le système est capable d’assurer les besoins avec des performances requises lorsque les conditions aux limites sont très fluctuantes. Sur le plan fonctionnel, le système doit être le plus simple possible du point de vue de sa configuration hydraulique et de sa stratégie de régulation.Pour cette étude, nous avons développé un modèle physico-corrélatif sur TRNSYS pour simuler et analyser les différents scenarios et les couplages thermohydrauliques entre les composants du système. En parallèle de cette démarche de modélisation, nous avons conçu et mis en œuvre un dispositif expérimental à l’échelle 1 à des fins de validation du modèle sur une large plage de conditions opératoires.L’analyse des résultats, notamment sur la nature des écoulements au sein du ballon de stockage, a mis en évidence l’influence majeure d’un certain nombre de paramètres sur les performances du système. En particulier, la robustesse des performances face à des fluctuations importantes des conditions aux limites peut être assurée grâce à une stratégie de régulation adaptée.Cette étude a finalement conduit à proposer un modèle réduit pour le dimensionnement du système qui prend en compte les paramètres le plus pertinents pour la stratégie de régulation<br>The work presented here aims to study and optimize the energy efficiency of a heat pump water heater coupled with a sensible heat storage. The resource used consists of heat recovery from exhaust air of a collective type of housing. The challenge is to characterize the conditions in which the system is capable of ensuring the needs with performance required when the boundary conditions are very volatile. Functionally, the system should be as simple as possible from the viewpoint of its hydraulic configuration and its control strategy.For this study, we developed a TRNSYS numerical model to simulate and analyze different scenarios and thermal hydraulic couplings between the system components. In parallel with this modeling approach, we designed and implemented an experimental set up with realistic scale to validate the model over a wide range of operating conditions.The analysis of the results, including the nature of flows within the storage tank, highlighted the major influence on a number of parameters on the system performance. In particular, the robust performance in the face of significant fluctuations of the boundary conditions can be ensured through appropriate control strategy.This study eventually led to propose a model for the design of the system that takes into account the most relevant parameters for the control strategy

Les mesures isotopiques de la glace montrent une succession de réchauffements rapides (Dansgaard-Oeschger) pendant la dernière période glaciaire au Groenland. Ils suggèrent aussi une grande variabilité climatique du dernier interglaciaire et de l'entrée en glaciation. Notre travail s'est appuyé sur les développements récents des mesures isotopiques de l'air piégé dans la glace (N2, O2 et Ar) et de la modélisation du névé pour (i) distinguer la variabilité climatique rapide réelle des artéfacts d'écoulement de la glace, (ii) quantifier l'évolution de température au-dessus du Groenland pendant les événements rapides de la dernière période glaciaire et de l'entrée en glaciation, et (iii) étudier les relations de phase entre la dynamique de la température au Groenland et d'autres acteurs du système climatique (teneur en gaz à effet de serre, volume des calottes de glace, végétation, température aux autres latitudes). Nous nous sommes d'abord attachés à définir les limites et précautions associées à la méthode. D'une part, l'analyse isotopique de l'oxygène piégé ne peut être effectuée que sur de la glace de bonne qualité, conservée à -25°C. D'autre part, un ensemble d'études de névé ont permis d'affiner sa représentation et sa modélisation. Malgré la compréhension accrue de la physique du névé, nous montrons, à partir d'une étude de la déglaciation, que des incertitudes sur les caractéristiques de surface (taux d'accumulation, température) limitent l'interprétation climatique actuelle des isotopes de l'azote et de l'argon en Antarctique. La majeure partie de cette thèse est axée sur le Groenland (carottes de GRIP et NorthGRIP). En exploitant conjointement les isotopes de l'air (de l'azote, de l'argon et de l'oxygène), les isotopes de l'eau (de l'oxygène et de l'hydrogène) et un modèle performant de névé, nous pouvons reconstruire le scénario de température en surface du Groenland en éliminant les biais, liés au cycle hydrologique en Atlantique Nord, qui affectent l'interprétation conventionnelle des isotopes de l'eau comme paléothermomètre. Les réchauffements rapides en période glaciaire atteignent jusqu'à 16°C en une centaine d'années. La température au Groenland pendant les événements de Dansgaard-Oeschger se révèle moins stable qu'initialement interprétée d'après les isotopes de l'eau suggérant un lien fort avec l'intensité de la circulation thermohaline via l'atmosphère. A cause d'un mélange de glace, la carotte de GRIP ne permet pas de donner un enregistrement de la dernière période interglaciaire. Néanmoins, l'utilisation conjointe des isotopes de l'oxygène atmosphérique et du méthane piégés dans la glace permet de proposer une séquence discontinue pour le dernier interglaciaire au centre du Groenland. La température y était de 5°C plus importante qu'aujourd'hui mais la glace couvrait encore le centre du Groenland. Le nouveau carottage de NorthGRIP a permis d'obtenir à nouveau de la glace du dernier interglaciaire. Nous montrons que NorthGRIP donne le premier enregistrement continu de l'entrée en glaciation au Groenland et que la glace la plus profonde correspond au milieu du dernier interglaciaire (minimum de volume des glaces). La variabilité climatique rapide est d'abord restreinte à l'Atlantique Nord pendant un premier événement de Dansgaard-Oeschger (DO 25). Dès que le volume des glaces atteint un certain seuil (~ tiers de la différence entre le dernier maximum glaciaire et l'actuel), le deuxième événement de Dansgaard-Oeschger porte la signature typique des événements ponctuant l'ensemble de la période glaciaire.

Dans un contexte de changement climatique, la variabilité des paramètres météorologiques demeure très sensible à notre environnement. Ce travail s’inscrit dans une perspective globale de l’analyse de la variabilité annuelle, interannuelle et spatiale des paramètres météorologiques en Guinée. Il est basé sur l’exploitation de longues séries d’observations (57ans) mesurées par 12 stations météorologiques réparties sur l’ensemble des régions de la Guinée. L’objectif de cette thèse est d’exploiter ces séries originales, afin d’améliorer la compréhension de la variabilité des paramètres météorologiques et contribuer à augmenter la documentation des processus géophysiques associés. La démarche développée est basée sur une analyse climatologique, puis l’estimation des tendances, en utilisant des méthodes numériques adaptées. Il ressort de cette étude que la variabilité de la température est dominée par les cycles saisonniers annuel et semi-annuel, tandis que celle de la pluviométrie se caractérise par un cycle annuel prépondérant. Les résultats ont montré une tendance à la hausse de la température et une tendance à la baisse des précipitations depuis la fin des années 1960. Il a été constaté par ailleurs que les distributions spatiales de température et pluviométrie présentent, respectivement, un gradient latitudinal négatif et positif, dans le sens nord-sud. La pluviométrie reste cependant très élevée dans la région côtière et dans le sud-est du pays. En plus des oscillations semi-annuelle et annuelle, les forçages analysés contribuent à la variabilité de la température et de la pluviométrie à des échelles spatiales et temporelles différentes. Parmi ces forçages, nous avons examiné et quantifié, pour l’ensemble des 12 stations, les contributions de l’Atlantique Niño, l’indice Niño 3.4, de l’indice AMM, de l’indice TNA et le Flux Solaire. En ce qui concerne l’analyse des tendances à long-terme, les résultats montrent que les températures ont globalement augmenté de +0,04 à +0,21 °C/décade. La moitié nord et la région sud de la Guinée enregistrent le plus fort réchauffement, suivies par la région côtière influencée par les effets de côte, de topographie et d'urbanisation<br>In a context of climate change, the variability of meteorological parameters remains very sensitive to our environment. This work is part of a global perspective of the analysis of annual, inter-annual and spatial variability of meteorological parameters in Guinea. It is based on the exploitation of long series of observations (57 years) measured by 12 meteorological stations spread over all regions of Guinea. The objective of this thesis is to investigate these original series in order to improve our understanding of climate variability and associated geophysical processes. The approach developed in this PhD is based on a climatological analysis, followed by decanal trend assessment by the use of very recent and adapted numerical methods. The study shows that temperature variability is dominated by annual and semi-annual seasonal cycles, while rainfall variability is characterized by a predominantly annual cycle. The results have shown a significant increase in temperature trends and a decrease in precipitations since late 1960s. It was also found that the spatial distributions of temperature and rainfall have negative and positive latitudinal gradients equatorward, respectively. However, rainfall records remain very high in the coastal region and in the south-eastern part of the country. In addition to the semi-annual and annual oscillations, the investigated forcings do contribute to temperature and rainfall variability on different spatial and temporal scales. Among these forcings, we examined and quantified, for all regions, the contributions of Atlantic Niño, the Niño 3.4 Index, the AMM Index, the TNA Index and the Solar Flux. As for the long-term trend analysis, our results show that temperatures have globally increased from +0.04 to +0.21°C/decade. The northern half and the southern region of Guinea recorded the highest warming, followed by the coastal region which is under coastal, topographical and urbanization effects

Le golfe de Gascogne (GdG), un milieu riche en processus physiques a été étudié à partir de simulations numériques. L’étude est construite autour d'échelles allant du GdG à la sous méso-échelle. Dans la première partie, nous avons examiné la variabilité interannuelle de la température et de la salinité de surface sur une période de 53 ans : nous avons pu décrire deux tendances en lien avec I'Atlantique Nord-Est. Le refroidissement et la dessalure jusqu'en 1976 seraient liés à la grande anomalie de salinité, le réchauffement et la salinification actuels liés à I'augmentation de CO2 atmosphérique. Le GdG se caractérise par un courant de pente, lberian Poleward Current (lPC) : sa variabilité serait liée au vent du Sud-Ouest qui renforce l'lPC par un courant géostrophique dans le Bassin lbérique. L’un des résultats intéressant trouvé dans les simulations et confìrmé par les observations est l'apparition des anomalies froides liées à des upwellings en alternance avec des anomalies chaudes "La Navidad". Ces upwellings seraient liés au vent de Nord dans le Bassin lbérique mais au courant d'Ouest le long des côtes Nord espagnoles. Dans une deuxième partie, nous nous sommes attachés à la méso et sous méso-échelle à travers la détection des tourbillons et la variabilité des spectres d'énergie. Un indice basé sur le rapport entre I'anomalie de densité de surface et I'anomalie de niveau de la mer permet de détecter les tourbillons de subsurface et de les distinguer des tourbillons de surface. Une application de cet indice à partir des données satellites confirme le potentiel de détection des Slope Water Oceanic eDDIES (tourbillons de subsurface caractéristiques du GdG). La description de l'énergie cinétique turbulente (EKE) dans le GdG montre une variabilité spatiale avec un maximum le long de la côte Nord espagnole liée à I'lPC. Les pentes des spectres (k-4.2 pour la SSH, en k-2.4 pour la SST et en k-2.4 pour l'énergie cinétique) sont différents des observations satellites, mais comparables avec les précédentes études. Ces pentes de spectres ont également une variabilité saisonnière avec un maximum en hiver et un minimum en été, liée au cycle saisonnier de I'EKE<br>The Bay of Biscay (BoB), an environment rich in physical processes has been studied from numerical simulations. Thestudy is built around scales from the size of BoB until sub mesoscale.ln the first part, we examined the interannual variability of the sea surface temperature and saliniÇ over a period of 53years: we were able to describe two trends related to the North-East Atlantic. Cooling and freshening until 1976 thatcould be related to the Great Salinity Anomaly and current salinification related to the atmospheric increase of CO2.The Bay of Biscay is characterized by a slope current, the lberian Poleward Current (lPC): its variability is linked to theSouth West wind strengthens the IPC by a geostrophic current in the lberian Basin. One of the interesting results foundin simulations and confirmed by observations is the appearance of cold anomalies related to upwellings and alternatingwith warm anomalies 'La Navidad'. These upwellings could be linked to the north wind in the lberian Basin but to the West current along the northern Spanish coast.ln the second part, we are committed to the meso and sub mesoscale eddies through a method of detection and throughthe variability of energy spectra. An index based on the ratio of surface density anomaly and sea level anomaly allowsdetecting subsurface vortices and distinguishing them from the surface ones. The application of this index from thesatellite data confirms the detection potential of Slope Water Oceanic Eddies (subsurface vortices of BoB).The description of the Eddy Kinetic Energy (EKE) in the BoB. shows a spatial variability with maximum along the Spanishnorth coast linked to the lPC. The slopes of the spectra (k-4.2 for SSH, k-2.4 for SST and k-2.4 for the kinetic energy) are different from satellite observations, but comparable with previous studies. These spectral slopes have a seasonalvariability with a maximum in winter and minimum in summe¡ related to the seasonal cycle of EKE

La mousson est un phénomène capital pour l'Inde et les 1 milliard 200 millions d'habitants qui y vivent, à la fois pour l'agriculture et l'économie, mais aussi à cause des catastrophes naturelles qu'elle provoque : sécheresse, inondations et glissements de terrains. Cependant, notre capacité à prévoir la mousson est extrêmement limitée. Cette limitation est en partie due à l'incapacité de la plupart des modèles couplés de simuler correctement la mousson et ses interactions avec les SSTs (Sea Surface Temperature, température de surface de la mer) des différents bassins. Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'un effort important pour améliorer notre capacité à modéliser la mousson et ses interactions avec les différents bassins océaniques. Ainsi, à l'aide d'un modèle couplé océan-atmosphère, d'un modèle atmosphérique forcé par les SSTs observées, et de différentes expériences de sensibilité, nous avons essayé de mieux comprendre quel était le rôle de l'océan tropical sur la mousson et son déclenchement tant en termes d'état moyen que de variabilité interannuelle. Nous avons ainsi montré, qu'en terme d'état moyen, les SSTs de l'océan Indien modulaient l'amplitude de la mousson, mais ne contrôlaient pas la répartition spatiale des précipitations et le déclenchement de la mousson. De même, en terme de variabilité interannuelle, l'océan Indien tropical a, dans ce modèle, un rôle passif vis a vis de la mousson. A l'inverse, à la fois en terme d'état moyen et de variabilité, l'océan Indien semble impacter fortement les SSTs du Pacifique et leur variabilité interannuelle. De plus, l'océan Pacifique joue un rôle important dans la variabilité interannuelle de la mousson et de son déclenchement. En particulier, une représentation correcte des SSTs moyennes du Pacifique semble importante pour simuler fidèlement le déclenchement de la mousson<br>The Indian summer monsoon is a crucial phenomena for India and its 1 billion 200 hundred millions of habitants, because of its strong impact on both agriculture and economy but also of the huge natural disaster, it can bring (drought, floods and land slide). However, our ability to forecast the monsoon is extremely low. This is mainly due to the inability of coupled model to simulate properly the monsoon and its interactions with SSTs (Sea Surface Temperature) of the different basins. The thesis falls in with the strong research effort to improve our ability to simulate the monsoon and its interactions with the different oceanic basins. In this way, with the help of a global coupled ocean-atmosphere model, of a forced atmospheric atmosphere model and of many sensitivity experiments, we have tried to understand the exact role of tropical ocean on the monsoon and its onset, both in term of mean state and interannual variability. In term of mean state, we have shown that the Indian Ocean SSTs control the amplitude of the monsoon but not the spatial repartition of monsoon rainfalls and its onset date. In the same way, the Indian Ocean seems to have mainly a passive role on the monsoon at the interannual time scale. Conversely, both in term of mean state and interannual variability, the Indian Ocean seems strongly impacts Pacific Ocean SST. Moreover, the Pacific Ocean plays a crucial role on the monsoon and its onset. A correct representation of Pacific mean SSTs seems indispensable to properly simulate to the monsoon onset date

La plasticité phénotypique, i.e. la capacité d’un génotype à exprimer plusieurs phénotypes en fonction des conditions environnementales, représente une source de variabilité phénotypique, et tient donc un rôle majeur dans l’évolution. Dans un environnement variable, les stratégies généralistes, capables de maintenir une valeur d’aptitude phénotypique (fitness) stable sur une plus large gamme de conditions environnementales grâce à une plus grande plasticité de traits sous-jacents, devraient être favorisées. L’analyse de normes de réaction, au laboratoire et en conditions naturelles, de traits physiologiques et de traits liés à la fitness en fonction de la température, révèle chez le parasitoïde Venturia canescens, que (i) la variabilité thermique de l’habitat détermine la forme des normes de réaction selon le compromis entre stratégies généraliste et spécialiste, (ii) les différences entre individus généralistes et spécialistes se maintiennent face à des fluctuations de la température mimant les conditions naturelles et (iii) les individus subissant une plus grande variabilité thermique dans leur habitat possèdent une capacité d’acclimatation au froid plus importante. Ces résultats montrent l’existence de deux stratégies chez V. canescens et donc une différenciation de leur niche thermique, autorisant leur coexistence en environnement hétérogène<br>Phenotypic plasticity, i.e. the ability of a genotype to express several phenotypes depending on environmental conditions, represents an important source of phenotypic variability and so plays a major role in evolution. In a variable environment, generalist strategies, able to maintain a stable value of fitness over a wide range of environmental conditions, thanks to a greater plasticity of underlying traits, should be favored. The analysis of reaction norms of physiological traits and traits related to fitness as a function of temperature reveals in the parasitoid Venturia canescens that (i) thermal variability of the habitat determines the shape of reaction norms, according to the trade-off between generalist and specialist strategies, (ii) differences between generalist and specialist individuals are maintained face to rapid fluctuations in temperature that mimic natural conditions and (iii) individuals experiencing greater variability in their thermal habitat have a greater capacity for cold acclimation. These results indicate the existence of two different strategies in V. canescens and therefore a thermal niche differentiation, allowing their coexistence in a heterogeneous environment

Les différents facteurs que sont l'environnement, l'héritabilité et la stochasticité contribuent au développement d'individus différents à partir d'une information génétique donnée. Cette variabilité phénotypique modifie l'action de la sélection naturelle sur la variabilité génétique. Un fil conducteur de ce travail est l'étude de l'impact de la variabilité phénotypique sur les dynamiques d'adaptation. Le premier chapitre expose la conception d'une expérience d'évolution de Escherichia coli dans un environnement structuré. Le trait sélectionné est la resistance aux hautes températures. En particulier, nous étudions les effets de la température sur le chimiotactisme ainsi que l'impact de l'acclimatation sur la croissance et la survie à haute température. Le deuxième chapitre porte sur la réalisation d'un dispositif de mesure de population microbienne à basse concentration. Cette mesure est continue et non invasive et sa limite de détection varie selon l'espèce. Pour l'espèce modèle Escherichia ecoli, la limite est environ 5000/mL soit une amélioration d'un facteur 100 par rapport à la photométrie classique. Dans le troisième chapitre, nous étudions la distribution de la pyoverdine entre les individus d'une population clonale de Pseudomonas aeruginosa. La variabilité de la concentration de ce sidérophore considéré comme un "bien commun'' est beaucoup plus grande que celle attendue et ne peut être expliquée en terme de répartition spatiale ou d'héritabilité. Après avoir caractérisé des fluctuations rapides de la concentration en pyoverdine, nous proposons un modèle de switch phénotypique dans le métabolisme de la pyoverdine qui est en très bonne adéquation avec les observations.

Nous avons mis au point un nouveau protocole expérimental multi-générationnel permettant d’étudier la plasticité du copépode Eurytemora affinis dans le cadre d’un scénario de changement climatique. Cette espèce cryptique a été capable de se développer à des fortes températures et/ou salinités en montrant des effets de contrôle maternel et trans-générationnels sur ses traits de cycle de vie. Compte tenu de l’importance de la reproduction, nous avons étudié la stratégie reproductive des femelles, des mâles et de leur interaction. Nous avons mis en évidence, la présence de trade-off entre la fécondité et la taille de l’œuf chez le copépode. Nous avons également montré une nette différence entre les populations transatlantiques d’E. affinis. L’analyse détaillée des rôles du mâle et de la femelle dans la reproduction des copépodes a été illustrée pour la population d’E. affinis provenant de la Seine. Nos résultats ont révélé que ; le mâle contribue activement à la reproduction puisqu’il est capable d’identifier les femelles prêtes à s’accoupler, la femelle est capable de s’accoupler avec plusieurs mâles et d’utiliser pour une même portée le matériel génétique de plusieurs pères. Il semble qu’un sex-ratio en faveur des males offre des avantages avérés à la population d’E. affinis de l’estuaire de la Seine. Les résultats de cette thèse confirment le grand potentiel de ce copépode comme modèle biologique et soulignent l’importance d’intégrer la plasticité des organismes vivants et leur capacité d’adaptation aux variations de la température ainsi que d’autres facteurs environnementaux dans le cadre des effets du changement climatique sur les écosystèmes<br>We developed a new multigenerational experimental protocol allowing to study the plasticity of the copepod Eurytemora affinis within the framework of a climate change scenario. This cryptic species was capable to develop under high temperatures and/or salinities, showing trans-generational and maternal control effects on its life cycle traits. By considering the importance of the reproduction, we studied the reproductive strategy of females, males and their interaction. We underlined the presence of trade-off between the fecundity and the offspring size in copepods. We also showed a clear difference between the transatlantic populations of E. affinis.The detailed analysis of the respective roles of the male and the female in the reproduction of copepods was illustrated for the population of E. affinis from the Seine. Our results revealed that; the male contributed actively to the reproduction being able to identify females ready to mate; the female was capable of multiple mating and of using the genetic material of several fathers for the same clutch. It seems that a sex-ratio in favor of males offered clear advantages to the population of E. affinis from the Seine estuary.The results of this thesis confirmed the high potential of this copepod as biological model and underlined the importance of integrating the plasticity of the living organisms and their capacity of adaptation to temperature variations or any other environmental factors within the framework of the effects of climate change on the ecosystems

Depuis le début des années 1990 on suit l'évolution globale du niveau de la mer grâce aux satellites altimétriques. Ils observent une hausse du niveau moyen global de la mer (GMSL) de 3.4 ± 0.4 mm/an sur la période 1993-2016 (ce qui représente le double de ce qui a été observé au cours du 20ème siècle par les marégraphes, hausse à 1.7 mm/an entre 1900 et 1990). Le GMSL présente aussi des fluctuations interannuelles qui peuvent atteindre quelques millimètres, surtout pendant les épisodes ENSO. Cette hausse n'est pas régionalement uniforme : elle a été 3 fois plus rapide que la hausse moyenne globale dans certaines zones entre 1993 et 2016. Au cours du 21ème siècle, on s'attend à une hausse accrue du GMSL pouvant aller jusqu'à 1 m à l'horizon 2100, avec une forte variabilité régionale. Il est donc important de comprendre l'évolution actuelle du niveau des océans qui constitue une menace sérieuse pour de nombreuses régions côtières basses souvent très peuplées. Cette thèse s'inscrit dans le contexte du projet niveau de la mer CCI (Climate Change Initiative) de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) ayant pour objectif de fournir de meilleurs produits du niveau de la mer combinant les missions Topex/Poseidon, Jason-1/2, ERS-1/2 et Envisat. L'objectif premier de cette thèse est de valider ces produits SL_CCI du niveau de la mer en utilisant différentes approches, en particulier par l'étude du bilan (comparaison du GMSL observé avec la somme des différentes contributions : composante stérique, fonte des glaces continentales et transferts d'eau depuis les terres émergées). Un autre objectif est d'estimer les composantes du niveau de la mer mal connues, et tout particulièrement le contenu thermique de l'océan profond non mesurable par le système Argo, et la contribution du stock d'eau sur les continents. Ces travaux ont montré que la contribution de l'océan profond en dessous de 2000m est faible sur la période 2005-2013 et contenue dans la barre d'incertitudes des données (erreurs qui proviennent essentiellement, (1) des produits niveau de la mer altimétriques et des lacunes de la couverture géographique des données Argo dans la région Indonésienne pour la tendance et (2) des produits GRACE et Argo pour la variabilité interannuelle). Nos résultats et la méthode utilisée montrent que le niveau de la mer et ses composantes sont encore entachés d'erreurs importantes. Dans la deuxième partie, nous avons analysé l'influence du phénomène ENSO (El Niño et La Niña) sur les variations interannuelles du GMSL. Nous montrons que lors des évènements La Niña comme celui de 2010-2011, le déficit de précipitations sur l'océan (et l'excès sur les continents) conduit à une baisse temporaire de la masse de l'océan global et donc du niveau de la mer. C'est essentiellement la variation de masse de l'océan qui explique la variabilité interannuelle du niveau de la mer lors des évènements ENSO, et le déficit (La Niña) ou excès (El Niño) de masse se trouve confiné dans l'océan Pacifique tropical Nord. Pour finir, nous analysons l'évolution de la température moyenne de l'air et de l'océan en surface sur la période du "hiatus" (2003-2013). Nous montrons que ce hiatus, c'est à dire le ralentissement récent de la hausse de la température moyenne globale de la Terre est un phénomène quasi global, même si le Pacifique tropical Est s'est fortement refroidi. Cette "supposée" pause récente s'explique par la variabilité naturelle interne du climat. La Terre est toujours en état de déséquilibre énergétique dû à l'accumulation de gaz à effet de serre. Nous mettons en évidence le rôle de la variabilité naturelle à court terme sur les changements à plus long terme associés au réchauffement climatique anthropique<br>Since the early 1990s sea level is routinely measured using high-precision altimeter satellites. These observe a rise in global mean sea level (GMSL) of 3.4 ± 0.4 mm/yr over the 1993-2016 period (which is twice what has been observed during the 20th century by the tide gauges, with a rise of 1.7 +/- 0.3 mm/yr). The interannual variability in the GMSL can reach several millimeters, especially during ENSO events. The rate of sea level rise is not regionally uniform. During the altimetry era, it was three times faster than the global mean in some areas. During the 21st century, we expect a greater rise of the GMSL than today, up to 1 m in 2100, with strong regional variability. It is therefore important to understand the current evolution of the sea level, since it represents a serious threat to many low coastal areas, often densely populated of the planet. My thesis research deals with the Sea Level CCI (Climate Change Initiative) project of the European Space Agency (ESA) which objective is to provide improved sea level products combining several altimetry missions, including Topex/Poseidon, Jason-1/2, ERS-1/2 and Envisat. The primary objective of my thesis was to validate the CCI sea level products using different approaches, in particular the sea level budget approach. It consists of comparing the observed GMSL with the sum of different contributions : the steric component, melting of continental ice and transfers of water between the land surface and oceans. Another objective was to estimate the poorly known components to sea level rise, in particular the heat content of the deep ocean not measurable by Argo, and the contribution of water storage on the land. My work has shown that the contribution of the deep ocean below 2000m to the rising sea level is small over the 2005-2013 periods and not significant compared to the data uncertainties. The main uncertainties come from: (1) -in terms of trend- the altimetry sea level products and gaps in the geographical coverage of Argo data in the Indonesian region, and (2) -in terms of interannual variability- the GRACE and Argo products. My results and the method used show that the sea level and its components are still affected by important errors. In the second part, I analyzed the influence of ENSO (El Niño and La Niña) on the interannual variations of the GMSL. I showed that during La Niña events, like that of 2010-2011, the rainfall deficit over the ocean (and excess over the continents) leads to a temporary decrease in the global ocean mass and therefore in the GMSL. This is essentially the ocean mass variation that explains the interannual variability of the GMSL during ENSO events. Furthermore, the deficit (La Niña) or excess (El Niño) ocean mass is confined in the north tropical Pacific Ocean. Finally, I analyzed the evolution of the average temperature of air and ocean surface over the period of the "hiatus" (2003-2013). I showed that this hiatus, i.e. the recent slowdown in the rise of the global mean Earth's temperature is an almost global phenomenon, though cooling of the tropical eastern Pacific has slightly contributed. This recent pause is attributable to natural internal climate variability. The Earth is indeed still in a state of energetic imbalance due to the accumulation of greenhouse gases. I highlighted the role of the natural variability that is superimposed to the anthropogenic global warming

La germination des graines est une étape importante dans le cycle biologique de la plante, car elle affecte le développement, la survie et la dynamique des populations de semis. La germination commence par l'absorption de l'eau par la graine et se termine par l'allongement de l'axe embryonnaire en dehors du tégument.Elle est influencée par des facteurs environnementaux et le patrimoine génétique de la graine. La température est l'une des factures les plus importants, car elle régule la germination de trois façons: en déterminant la capacité germinative et la vitesse de germination, en enlevant la dormance primaire et/ou secondaire, et en induisant la dormance secondaire.L'objectif de ce travail est d'analyse de la diversité génétique de la réponse germinative à la température de populations de Lolium perenne L., Festuca arundincea Schreb et Dactylis glomerata L.Dans cette étude, nous avons distingué différents types de réponses à la température, ce qui indique que de la diversité génétique existe entre les lots de chaque espèce. Ces différences dans les réponses, aux températures constantes entre 5 et 32 °C, ont été observées au niveau du pourcentage de germination maximale, de la vitesse de germination (α), lu temps de début de germination (tc) et du temps nécessaire pour attendre 95 % de germination finale (t95%). Des sélections divergentes ont été réalisées sur la capacité à germer à des températures non optimales chez des populations de Lolium perenne L. Sur une population issue de la région de Reims, il ressort un effet important de la sélection pour la capacité à germer à 10 °C qui pourrait être expliqué par la présence d'un gène majeur dominant de dormance des graines à faible température, en ségrégation au sein de la population.La comparaison des fréquences alléliques pour de nombreux marqueurs répartis sur le génome entre les individus germant et ceux ne germant pas à différentes températures a permis d'identifier de nombreux gènes potentiellement impliqués dans la capacité des individus à germer à ces températures. L'effet de ces gènes reste à être validé, par exemple par des études d'expression ou par l'étude de populations crées par sélection pour porter des allèles contrastés<br>Seed germination is an important step in the plant's life cycle, affecting the development, survival and dynamics of seedling populations. Germination begins with the absorption of water by the seed and ends with the elongation of the embryonic axis outside the integument.It is influenced by environmental factors and the genetic heritage of the seed. Temperature is one of the most important factors, which regulates germination in three ways: by determining germination capacity and germination rate, by removing primary and/or secondary dormancy, and by inducing secondary dormancy.The objective of this work is to analyze the genetic diversity of the germinative response to temperature of populations of Lolium perenne L, Festuca arundinacea Schreb, and Dactylis glomerata L.In this study, we distinguished different types of temperature responses, indicating that genetic diversity exists between lots of each species. In this study, we distinguished different types of responses to temperature, indicating that genetic diversity exists between lots of each species. These differences in responses, at constant temperatures between 5 and 32°C, were observed in terms of maximum germination percentage, germination rate (α), germination start time (tc) and time required to reach 95 % of final germination (t95%).Divergent selections were made on the capacity to germinate at sub-optimal temperatures in populations of Lolium perenne L. In a population from the Reims region, there is an important effect of selection for the capacity to germinate at 10 °C, which could be explained by the presence of a major dominant gene for seed dormancy at low-temperature, in segregated within the population. The comparison of allelic frequencies for many markers distributed over the genome between individuals germinating and those not germinating at different temperatures has identified many genes potentially involved in the ability of individuals to germinate at these temperatures. The effect of these genes has yet to be validated, for example by expression studies or by the study of populations created by selection to carry contrasting alleles

Cette thèse analyse (i) la variabilité pluviométrique contemporaine en Nouvelle-Calédonie et ses téléconnexions avec les températures de surface océanique (TSO) du Pacifique tropical et (ii) l'impact des anomalies atmosphériques sur l'activité des incendies estimés par satellites. La Nouvelle-Calédonie figure aujourd'hui parmi les 34 " points chauds " de la biodiversité à l'échelle planétaire. A ce titre, l'un de nos objectifs est de construire un modèle permettant de prévoir l'intensité de la saison des feux entre septembre et décembre, qui correspond au maximum annuel. Le croisement de trois bases de données de feux détectés par satellites (MODIS, ATSR et LANDSAT) avec le réseau des stations météorologiques de Météo-France a montré qu'aucune anomalie thermique significative n'est détectée avant un feu, tandis que de forts déficits pluviométriques par rapport à la normale sont enregistrés jusqu'à trois mois avant le départ des feux. Ces déficits pluviométriques sont partiellement liés aux phases chaudes du phénomène El Niño Southern Oscillation (ENSO) et plus particulièrement à celles durant lesquelles les anomalies thermiques se situent à proximité de la ligne de changement de date équatoriale lors du printemps austral. Ces anomalies renforcent la circulation moyenne de Hadley (via le dégagement de chaleur latente dans la moyenne et haute troposphère) et la subsidence au niveau des latitudes néo-calédoniennes, tandis que les épisodes les plus intenses du siècle dernier (i.e. 1982-83 et 1997-98) dont les anomalies thermiques les plus importantes sont localisées dans le Pacifique oriental, sont associés à des conditions pluviométriques proches de la normale dans le Pacifique sud-ouest (SW). La téléconnexion entre les TSO du Pacifique central et les précipitations du Pacifique SW s'affaiblit à partir du mois de décembre au moment où l'ENSO atteint, paradoxalement, son intensité maximale. Cette modulation saisonnière est le produit d'une interaction entre (i) le cycle saisonnier des TSO brutes dans le Pacifique central, (ii) le cycle de vie des anomalies thermiques des épisodes chauds et (iii) l'intensité du gradient zonal des TSO le long de l'équateur. Par ailleurs, la convection profonde semble particulièrement sensible à la propagation vers l'est des anomalies de TSO faibles-à-modérées au niveau de la ligne de changement de date équatoriale (soit légèrement à l'ouest de la boîte Niño 3.4), modifiant significativement la position et l'intensité de la courroie de transmission des téléconnexions. Une analyse en ondelettes montre que les pluies néo-calédoniennes sont également sensibles à des modes de variations plus lents (> 8 ans) du Pacifique central entre septembre et novembre. La synchronisation entre la saisonnalité des feux et la prévisibilité saisonnière liée à l'ENSO permet d'estimer la surface brûlée totale en septembre-décembre à partir des états thermiques de l'océan Pacifique en juin-août, dont la polarité est clairement établie plusieurs mois à l'avance. La corrélation entre l'observation et la simulation du logarithme du total des surfaces brûlées en Nouvelle-Calédonie est de 0.87 sur la période 2000-2010 selon un modèle linéaire en validation croisée.

Dans une première partie de ce travail, la fonte estivale partielle de la neige antarctique, qui affecte fortement l'émissivité micro-onde de la surface, est identifiée et comptabilisée au cours de 18 années sur la période 1980-1999. Pour cela, un algorithme de traitement des données satellitales s'adaptant à la variabilité spatiale et inter-annuelle de la température de brillance moyenne de la neige a été développé. Le cumul du produit de la surface affectée par la fonte par la durée de la période de fonte , appelé Cumulative Melting Surface CMS), est un des 3 indices définis et discutés ici. En moyenne sur les 20 années, le CMS Antarctique a diminué de 1.8 ± 1 % an- l, résultat cohérent avec un refroidissement des températures moyennes du mois de janvier sur le continent, récemment identifié par d'autres à partir de mesures dans l'infra-rouge. De plus, les indices de fonte comportent les signatures inter-annuelles de l'Oscillation Antarctique (AO), et peut-être de l'Oscillation Sud El Nino (ENSO). Les modèles actuels de circulation générale de l'atmosphère (MCGA) prennent mal en compte certaines des caractéristiques du climat des zones polaires. Ainsi, la simulation du bilan d'énergie de surface, donc la fonte, par le MCGA LMDz est encore peu fiable. Afin d'améliorer ce point, nous avons testé une paramétrisation non-locale des flux turbulents de surface pour les couches limites très durables et très stables (typiques de la longue nuit polaire antarctique). Cette paramétrisation autorise la propagation verticale des ondes de gravité depuis la troposphère libre, et simule donc l'apparition de turbulence intermittente dans la couche stable. Malgré la forte variabilité climatique inter-annuelle, il semblerait que la température du sol et l'intensité du vent soient généralement mieux décrites à l'intérieur du continent, mais un problème de découplage entre le sol et le premier niveau vertical du modèle apparaît près de Vostok.

La variabilité du contenu de chaleur hivernal de l'océan supérieur et ses mécanismes de causalité ont été étudiés en utilisant des observations et des produits de réanalyse dans le Pacifique Nord-Ouest. La relation entre la mousson d'hiver dans l'Asie de l'Est (EAWM) et l'Oscillation du Pacifique Nord (NPO) et leurs impacts sur la température de surface de la mer (SST) sont non stationnaires, avec un changement soudain en 1987/1988. L'EAWM et la NPO, qui étaient bien corrélées en 1973-1987, ne sont pratiquement plus corrélées en 1988-2002. Cette relation non stationnaire est liée au fort affaiblissement décennal de la haute pression Sibérienne après le changement de régime en 1988, ainsi qu'au changement concomitant du dipôle de la NPO positive. L'influence de l'EAWM et de la NPO sur la SST hivernale dans la région d'étude a significativement diminué après 1990. Le bilan de chaleur dans les 400 premiers mètres a été analysé à l'aide des sorties d'un modèle de la circulation océanique générale à haute résolution. Le taux de stockage de chaleur hivernal des échelles interannuelles à décennales est principalement déterminé par l'advection océanique plutôt que par le flux net de chaleur air-mer. Le rôle de l'advection de chaleur devient particulièrement important après le changement de régime en 1990, en association avec la réduction de la variabilité du flux de chaleur en surface causée par une faible variabilité de la SST. Le flux net de chaleur air-mer freine les anomalies thermiques créées par la dynamique océanique associée avec le déplacement méridien du front de l'Extension de l'Oyashio, qui est fortement corrélé avec les modes de téléconnexion de WP et PNA<br>Winter upper-ocean heat content variability and its causal mechanisms are investigated using observational and reanalysis products in the western North Pacific. The relationship between the East Asian winter monsoon (EAWM) and the North Pacific Oscillation (NPO) and their impact on the sea surface temperature (SST) are nonstationary, with a sudden change at 1987/1988. During the 1973-87, the EAWM and NPO were significantly correlated to each other, but their correlation practically vanishes during the 1988-2002. This nonstationary relationship is related to the pronounced decadal weakening of the Siberian high after the 1988 regime shift as well as the concomitant positive NPO-like dipole change. The influence of EAWM and NPO to the winter SST in the study region is significantly decreased after the sudden change near-1990. The upper 400 m heat budget in the western North Pacific is analyzed using outputs from a high resolution ocean general circulation model. Winter heat storage rate on interannual to decadal time scales is mainly determined by oceanic heat advection rather than by net air-sea heat flux. The role of heat advection becomes particularly prominent after the 1990 regime shift in association with the reduced variability of surface heat flux caused by weakened SST variability. The net heat flux acts to dampen temperature anomalies caused by the ocean dynamics principally associated with the meridional shift of the Oyashio Extension front, which is significantly correlated with the West Pacific (WP) and Pacific-North America (PNA) teleconnection patterns

Les facteurs environnementaux, au premier rang desquels la température, ont un impact sur la biologie des micro-organismes foliaires. Ils peuvent aussi modifier significativement leurs dynamiques populationnelles, voire leurs trajectoires évolutives. Classiquement, les modèles épidémiologiques, utilisés pour mieux gérer les maladies des plantes, intègrent l’influence des conditions météorologiques. Ils s’intéressent surtout à des réponses et des effets moyennés, ne tenant compte ni des variations des réponses individuelles, ni de l’hétérogénéité des changements environnementaux aux échelles réellement perçues par les agents pathogènes. Ces deux niveaux de simplification sont acceptables lorsque les états individuels et les variables continues qui leur sont associées, peu diversifiés, sont représentatifs de ceux de l'ensemble de la population. Il en va différemment lorsque les populations présentent des niveaux substantiels de variation individuelle susceptibles d’influencer leur capacité à s’adapter à leur environnement, et, par voie de conséquence, la dynamique des épidémies sous un climat fluctuant ou changeant. Pour mettre en évidence les conséquences de ces hypothèses réductrices, j’ai étudié comment la variation individuelle et l'hétérogénéité environnementale affectent simultanément la fitness, la composition phénotypique et la résilience des populations d'un agent pathogène foliaire (Zymoseptoria tritici) dans des couverts de blé. Trois étapes clés ont structuré l’exploration de ce cas d’étude. Tout d’abord, un protocole in vitro de phénotypage haut débit a été spécifiquement développé, validé et utilisé pour caractériser la diversité des réponses à la température de populations de Z. tritici échantillonnées à des échelles climatiques contrastées (variation spatiale et saisonnière) ainsi que leurs patrons d’adaptation. Les variations environnementales spatio-temporelles rencontrées dans les couverts de blé, considérées comme exerçant des pressions sélectives différentielles sur ces sensibilités thermiques individuelles, ont ensuite été examinées. Enfin, la façon dont la sélection de « thermotypes » (groupes fonctionnels rassemblant des individus présentant une même sensibilité thermique) détermine la dynamique adaptative des populations en réponse à l'hétérogénéité environnementale a été étudiée. Pour cela, des approches expérimentales (in vitro, in planta et in natura) et de modélisation (in silico) ont été couplées. Elles ont notamment porté sur plusieurs générations de populations placées dans des environnements sélectifs de plus en plus complexes. Ces travaux ont montré que le fait de négliger l'amplitude réelle de la variation phénotypique inter-individuelle d'une population microbienne et l'hétérogénéité des pressions de sélection, s’exerçant des échelles phyllo- à mésoclimatiques, conduit à sous-estimer la résilience de cette population, et donc son potentiel adaptatif. Les résultats de cette thèse, à l’interface entre épidémiologie, micrométéorologie et écologie, améliorent notre compréhension d’une part, de l'importance de la variation individuelle dans la dynamique adaptative des populations et, d’autre part, de la manière dont l'hétérogénéité environnementale permet de maintenir des populations globalement très diverses. Elle permet finalement d’expliquer l’existence de patrons d’adaptation, à la fois à des échelles locales et à des échelles très larges, par des dynamiques adaptatives «à deux vitesses»<br>Environmental drivers, most notably temperature, affect the biology of phyllosphere microorganisms but also induce changes in their population dynamics, even in their evolutionary trajectories. The impact of climate on foliar plant disease epidemics is usually considered in forecasting models to inform management strategies. Such models focus on averages of environmental drivers but disregard both individual variation within populations and the scale and extent of biologically relevant environmental changes. These simplifications are glossing over substantial levels of individual variation that may have important consequences on the capacity of a population to adapt to environmental changes, and thus on the dynamics of epidemics in a fluctuating or changing climate. To examine the range of validity and consequences of these simplifying assumptions, I investigated how individual variation and environmental heterogeneity jointly affect fitness, phenotypic composition and resilience of populations of a foliar pathogen (Zymoseptoria tritici) inhabiting wheat canopies. Three complementary ways of exploration were adopted in this case study. First, an in vitro high-throughput phenotyping framework was developed, validated, and used to characterise the diversity in patterns of thermal responses existing across Z. tritici populations that were sampled over contrasted scales (spatial and seasonal variation of temperature). Second, the spatio-temporal thermal variations encountered in a wheat canopy, considered as a habitat exerting fluctuating selective pressures on these differential thermal sensitivities of individuals, were investigated in depth. Third, the way selection of “thermotypes” (functional groups of individuals displaying a similar thermal sensitivity) occurs and drives dynamics of Z. tritici populations was examined. To this end, both empirical (in vitro, in planta and in natura) and theoretical (in silico) competition experiments were conducted under increasingly complex selective environments. This research work demonstrates that glossing over the natural extent of individual phenotypic diversity in a phyllosphere microbial population and over the heterogeneity of selective pressures – from phyllo- to mesoclimate – leads to underestimate the resilience of this population, and thus its adaptive potential to environmental variations. In doing so, the results of this thesis, at the interface between epidemiology, micrometeorology, and ecology, improve our understanding of how important is individual variation to population dynamics and how environmental heterogeneity allows to maintain population diversity. Finally, this thesis provides insight into how large-scale patterns and local population processes are interlinked and display a “two-tier” adaptive dynamics