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National audience; L’analyse à haute résolution pour la caractérisation des échantillons est un des enjeux actuels pour obtenir des informations fines spatiales et structurales (chimie, physique, biologie). Un banc d’analyse multi-modules est en cours de développement au sein du laboratoire EDYTEM. Il sera composé de deux appareils photos (image HD et modèle numérique de surface) ; de capteurs d’imageries hyperspectrales dans les gammes visible et proche-infrarouge, ainsi que de la fluorescence des états stationnaires et du Raman ; de capteurs spectroscopiques de fluorescence des rayons X et résolue en temps dans la gamme UV-visible. L’utilisation simultanée de tous ces capteurs, permettrait de créer un capteur composite avec une haute résolution spatiale, couvrant une large gamme spectrale et donc possédant beaucoup d’informations structurales. Différents défis technologiques restent à surmonter :(1)L’unité de base pour comparer les capteurs, qui est le pixel ou voxel, varie d’un capteur à l’autre. Il faut donc au préalable utiliser des méthodes de recalages de signaux (1D) ou d’images (2D) sur une information se recoupant entre les capteurs. Puis ensuite, utiliser les méthodes de fusion de données pour homogénéiser les résolutions spatiales.(2)Une stratégie est ensuite à déterminer pour l’analyse des données (Classification non supervisée ou supervisée, Régression quantitative ou Reconnaissance de formes). A ceci s’ajoute souvent la différence de résolution entre le voxel et la labélisation. Un exemple d’application sera discuté pour l’analyse quantitative de la matière organique.Une étude de cas sera effectuée sur l’analyse des carottes sédimentaires, mais celle-ci reste applicable pour l’analyse de carottes ou d’échantillons discrets de sol.

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

Unraveling the respective influence of human activities and natural processes on recent environmental changes is a critical issue. In this respect, fossil molluscs and foraminifers of the Pertuis Charentais area (western France) as well as the sediments deposited during the Holocene they originate from have been studied. The study is focused on a mud drape that corresponds to the upper, most recent sediment infill of the area. The results show that it is composed of fine grained sediments originating from the adjacent catchments deposited from 1400 AD onwards. This major environmental change was the consequence of an increase in soil erosion promoted by intense deforestation started during the Middle Ages. Mud sedimentation rate increased suddenly in ca. 1760 AD, owing to a short-lived increase of winter rainfall which triggered more intense soil erosion on vulnerable deforested lands. The sharp deposition of fine grained sediments in the Pertuis Charentais has had few consequences on the past benthic mollusc communities, except the local extinction of the bivalve \textit{Lepton squamosum} in the Marennes-Oléron Bay. On the contrary, the increase in mud supply has triggered an ecological succession among benthic foraminifer communities (resistance - disturbance - adaptation). As a whole, the results demonstrate that environments disrupted by human activities become more sensitive to high-frequency climate changes. They also highlight the potential of paleoecology for a better understanding of recent environmental changes occurring within coastal areas at a millennial to centennial scale.; Discriminer l'influence des activités humaines de celle des processus naturels sur les changements environnementaux récents est un enjeu scientifique important. Dans ce but, les mollusques et les foraminifères fossiles des Pertuis Charentais (ouest de la France) ainsi que les sédiments déposés pendant l'Holocène dont ils sont issus ont été étudiés. L'objet d'étude central est un drapage vaseux qui constitue une grande partie du comblement sédimentaire terminal des Pertuis. Les résultats obtenus montrent qu'il est composé de sédiments fins d'origine continentale déposés à partir de 1400 AD. Il est la conséquence d'une augmentation de l'érosion des sols, favorisée par la déforestation entreprise au Moyen-Age. Le taux de sédimentation de cette vase a augmenté brutalement, suite à une période d'augmentation des précipitations hivernales à la fin du Petit Age Glaciaire qui a accéléré l'érosion des sols sur ces territoires fragilisés car déforestés. Le dépôt brutal de sédiments fins dans les Pertuis Charentais a eu peu de répercussions sur les communautés de mollusques benthiques, excepté l'extinction locale du bivalve \textit{Lepton squamosum} de la baie de Marennes-Oléron. En revanche, l'augmentation des apports sédimentaires a été à l'origine d'une succession écologique au sein des communautés de foraminifères (résistance - perturbation - adaptation). Les résultats obtenus démontrent comment des milieux perturbés par les activités humaines deviennent plus sensibles aux changements climatiques. Ils soulignent aussi le potentiel de la paléoécologie dans la compréhension des changements environnementaux récents dans les zones côtières à une échelle millénaire à séculaire.

Unraveling the respective influence of human activities and natural processes on recent environmental changes is a critical issue. In this respect, fossil molluscs and foraminifers of the Pertuis Charentais area (western France) as well as the sediments deposited during the Holocene they originate from have been studied. The study is focused on a mud drape that corresponds to the upper, most recent sediment infill of the area. The results show that it is composed of fine grained sediments originating from the adjacent catchments deposited from 1400 AD onwards. This major environmental change was the consequence of an increase in soil erosion promoted by intense deforestation started during the Middle Ages. Mud sedimentation rate increased suddenly in ca. 1760 AD, owing to a short-lived increase of winter rainfall which triggered more intense soil erosion on vulnerable deforested lands. The sharp deposition of fine grained sediments in the Pertuis Charentais has had few consequences on the past benthic mollusc communities, except the local extinction of the bivalve \textit{Lepton squamosum} in the Marennes-Oléron Bay. On the contrary, the increase in mud supply has triggered an ecological succession among benthic foraminifer communities (resistance - disturbance - adaptation). As a whole, the results demonstrate that environments disrupted by human activities become more sensitive to high-frequency climate changes. They also highlight the potential of paleoecology for a better understanding of recent environmental changes occurring within coastal areas at a millennial to centennial scale.; Discriminer l'influence des activités humaines de celle des processus naturels sur les changements environnementaux récents est un enjeu scientifique important. Dans ce but, les mollusques et les foraminifères fossiles des Pertuis Charentais (ouest de la France) ainsi que les sédiments déposés pendant l'Holocène dont ils sont issus ont été étudiés. L'objet d'étude central est un drapage vaseux qui constitue une grande partie du comblement sédimentaire terminal des Pertuis. Les résultats obtenus montrent qu'il est composé de sédiments fins d'origine continentale déposés à partir de 1400 AD. Il est la conséquence d'une augmentation de l'érosion des sols, favorisée par la déforestation entreprise au Moyen-Age. Le taux de sédimentation de cette vase a augmenté brutalement, suite à une période d'augmentation des précipitations hivernales à la fin du Petit Age Glaciaire qui a accéléré l'érosion des sols sur ces territoires fragilisés car déforestés. Le dépôt brutal de sédiments fins dans les Pertuis Charentais a eu peu de répercussions sur les communautés de mollusques benthiques, excepté l'extinction locale du bivalve \textit{Lepton squamosum} de la baie de Marennes-Oléron. En revanche, l'augmentation des apports sédimentaires a été à l'origine d'une succession écologique au sein des communautés de foraminifères (résistance - perturbation - adaptation). Les résultats obtenus démontrent comment des milieux perturbés par les activités humaines deviennent plus sensibles aux changements climatiques. Ils soulignent aussi le potentiel de la paléoécologie dans la compréhension des changements environnementaux récents dans les zones côtières à une échelle millénaire à séculaire.