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Mes travaux se situent à un point de convergence entre plusieurs thématiques visant à comprendre l’organisation spatio-temporelle de la composition et de la structure des forêts tropicales. Mon travail de recherche a notamment visé à comprendre les mécanismes écologiques impliqués dans l’assemblage des communautés d’arbres tropicaux, principalement à partir de données de terrain extensives et à des échelles spatiales larges rarement traitées. J’ai également travaillé en collaboration avec diverses équipes et différents réseaux internationaux sur les stratégies de mesure de la biomasse ligneuse et sur les variations spatio-temporelles de la structure forestière sous les tropiques. En particulier, mes travaux établissent des liens entre divers outils de télédétection et des données de terrain pour suivre la structure et la composition des forêts tropicales dans le temps et dans l’espace. Actuellement, je vise à mobiliser des approches complémentaires d’expérimentation et d’observations à différentes échelles spatio-temporelles pour comprendre les conditions de réversibilité de la déforestation et de la dégradation forestière suite à des perturbations de différentes natures. Je m’intéresse notamment à la dynamique de recolonisation forestière en Thaïlande afin de comprendre les facteurs écologiques responsables d’une résilience plus ou moins rapide et vise à comprendre de manière plus générale comment la composition des communautés et leurs fonctions varie le long des gradients successionnels. Je développe également des projets en Afrique centrale sur des faciès forestiers d’apparences dégradés qui semblent correspondre à des successions dites arrêtées, voir à des états stables alternatifs, dus à l’envahissement du système par des formes de viesautres que les arbres, comme les herbacées géantes ou les lianes. Mes projets futurs s’inscrivent dans cette dynamique avec la volonté de mobiliser des outils complémentaires pour suivre la dynamique et la composition des forêts tropicales suite à des perturbations. L’ensemble de ces travaux se réalise en interaction étroite avec plusieurs instituts des Suds, avec un fort investissement dans le (co-)encadrement d’étudiants.

Since the industrial revolution, emissions of carbon dioxide (CO2) due to human activities have drastically increased carbon concentration in the atmosphere, perturbing the natural cycle of carbon (C). Oceans and the land biosphere have seen their C stocks increase. In order to better understand the dynamics of those sinks, it is essential to understand the link between them, the inland waters. In my thesis, I used three different methods to improve our understanding if the C dynamics in the European inland waters, with a focus on the fate of dissolved organic C (DOC) in the river network. First I applied a land surface model at the European scale to estimate and study the spatio-temporal variability of DOC leaching from land to rivers. I estimated that around 14 TgC per year are leached into the European river network, about 0.6% of the net primary production (NPP). I observed an important spatio-temporal variability with a maximum during winter and minimum in summer with the exception of nordic region where the maximum occurs in spring after the snow melt. Mes results showed that the fraction of NPP that is leached as DOC in the river primarly depends on the runoff and drainage while temperature only plays a secondary role. Secondly, I sampled the Meuse in order to study the biodegradability of DOC in the river. I estiamted a half-life time around 10 days, value inferior to the calculated water residence time in the Meuse, meaning that most of the DOC will be degraded before reaching the sea. Thirdly, based on literature, I built a C budget for European inland waters at the country scale in order to evaluate the import and export of C through border via rivers. I estimated that over Europe around 2.3 m-2 per year an-1 are imported and 4.4 gC m-2 per year exported leading to a net river C balance (RNCB) of 2.1 gC m-2 per year. With the exception of the Netherlands, Portugal, Estonia and Ukraine, all countries have a positive RNCB meani ng that the export more C than they import. I compared the RNCB against other components of the national C budget and against a other lateral flux of C between countries, the emissions related to wood and crop harvest trades. I showed that for some countries, the RNCB can be around the same order of magnitudes as harvest trades and thus should be included in national budget., Depuis la révolution industrielle, les émissions de dioxyde de carbone (CO2) vers l’atmosphère dues à l’activité humaine ont fortement augmentées, perturbant le cycle naturel du carbone (C). Les océans et l’écosystème terrestre ont vu leur stock en C augmenter. Afin de mieux comprendre la dynamique de ces puits, il est essentiel de s’intéresser au lien antre le puits terrestre et les océans, c’est-à-dire les eaux continentales. Dans ma thèse, j’ai utilisé trois méthodes différentes afin d’améliorer notre compréhension de la dynamique du C dans le réseau hydrographique Européen et avec un focus sur le C organique dissous (COD). Tout d’abord, j’ai appliqué un modèle du système terre à l’échelle Européenne pour estimer et étudier la variabilité spatio-temporelle du transfert du C des terres jusqu’aux rivières. J’ai estimé qu’en moyenne environ 14.3 TgC par an sont transférés des terres vers le système hydrographique Européen, ce qui représente envrion 0.6% de la productivité primaire nette (NPP). J’ai observé également une importante variabilité spatio-temporelle avec un maximum en hiver et un minimum en été sauf dans les régions nordiques où le maximum a lieu au printemps lors de la fonte des neiges. Mes résultats montrent que la fraction de NPP transférée en tant que COD vers les rivières est principalement contrôlé par le ruissellement et le drainage. Ensuite, j’ai effectué des campagnes d’échantillonnage sur la Meuse afin d’étudier la biodégradation du COD. J’ai estimé un temps de demi-vie à environ 10 jours, valeur inférieure au temps de résidence de l’eau de la Meuse estimé sur tout le bassin à 24 jours, ce qui signifie que la majorité du COD aura été décomposé avant d’atteindre l’estuaire. Et finalement, sur base de la littérature, j’ai construit un budget C pour les eaux continentales pour chaque pays Européen pour évalue les imports et exports de C à travers les frontières via les rivières. J’ai estimé que sur toute l’Europe en m oyenne environ 2.3 gC m-2 an-1 sont importés et 4.4 gC m-2 an-1 sont exportés entraînant un bilan net de C dans les rivières (RNCB) de 2.1 gC m-2 an-1. A l’exception des Pays-Bas, du Portugal, de l’Estonie et de l’Ukraine, tous les pays ont un RNCB positif, ils exportent plus de C qu’ils n’en importent. J’ai comparé le RNCB avec d’autres composants du budget national de C et ainsi qu’avec un autre flux latéral de C d’un pays vers un autre, les émissions liées aux échanges de récoltes de bois et d’agriculture. J’ai montré que certains pays le RNCB est du même ordre de grandeur que les échanges de récoltes et devraient donc être inclus dans les budget nationaux de C.

The development of a cost-effective bipolar transistor requires a collector doped by ion implantation. A low-resistive collector is needed to ease the electron flux towards the contact. The high dose required can only be processed fast enough on “high-current” implant machines which are limited in energy. The choice of the N type dopant has been made regarding this limitation. Phosphorus has been selected as it features a lower mass than arsenic and antimony. Indeed, at a given dose and energy, phosphorus profile is deeper and hence less resistive as compared to arsenic and antimony profiles. However, the high phosphorus diffusion coefficient leads to a dopant pile-up close to the base. This pile-up degrades the electrical properties of the base/collector junction. This side effect is hindered by using carbon co-implantation. Upon the first anneal step, the duration of the phosphorus transient enhanced diffusion regime is reduced by carbon. Upon the second anneal step, carbon establishes a self-interstitial undersaturation. Hence, phosphorus diffusion is greatly reduced. To sum up, low resistance as well as high junction voltages (Early and breakdown) are reached thanks to the combined action of carbon and phosphorus., La conception de transistors bipolaires de moindre coût nécessite entre-autres l’implémentation d’un collecteur réalisé par implantation ionique. Ce dernier doit être faiblement résistif pour faciliter le transit des électrons vers les contacts. Le fort dopage requis nécessite l’utilisation d’implanteurs « fort-courants » qui sont, en revanche, limités en énergie. Cette limitation conditionne le choix du dopant type N : le phosphore est retenu car il présente une masse plus faible que l’arsenic ou l’antimoine. Il contribue donc à l’obtention d’un profil plus profond, et donc moins résistif, à énergie donnée. En revanche, le coefficient de diffusion élevée du phosphore conduit à une dégradation des propriétés électriques de la jonction base-collecteur. La co-implantation du carbone permet de s’affranchir de cet effet. Au cours de la première phase du recuit, le carbone permet de réduire la durée du régime de diffusion accélérée du phosphore. Au cours de la seconde phase, le carbone instaure une sous-saturation en auto-interstitiels qui atténue fortement la diffusion du phosphore. L’action combinée du phosphore et du carbone permet donc d’atteindre à la fois une résistance faible et des tensions de jonction (claquage et Early directe) élevées

Fabaceae use in agricultural systems has many benefits for the environment and for food security. Among the numerous ecosystem services provided, Fabaceae enrich the soil with both carbon (C) and nitrogen (N) because of their ability to use both atmospheric C and N sources in symbiosis with Rhizobiaceae and are an important driver of soil ecology because they support microbial activities. The work of this thesis focused on C and N soil inputs through the study of the rhizodeposition process and its impact on soil microbial communities. Two grain Fabaceae (pea and faba bean) and two forage Fabaceae (white clover and crimson clover) and a non-fixing Poaceae, wheat, were studied. The objectives were to assess (i) the flux of C and N from the atmosphere (through plant photosynthesis and biological N fixation) to the soil; (ii) the consequences on C, N and P dynamics by measuring soil enzyme activities and (iii) on rhizospheric active microbial communities. Plants were grown under controlled conditions. An approach combining 13CO2 labeling and the method measuring the dilution of soil 15N by atmospheric N was carried out to measure plant rhizodeposition all along plant growth in relation with functional traits. Key enzyme activities related to C, N and P cycles were measured and the stable 13C DNA isotope probing (DNA SIP) method was used to study the incorporation of plant-exuded 13C into microbial communities. Our results show that rhizodepositions of C and N are strongly controlled by photosynthesis and biological nitrogen fixation of atmospheric nitrogen and consequently by the growth rate of plants. High rhizodeposition fluxes are observed for faba bean and both clover species. Traits related to root architecture appeared as good predictors of plant rhizodeposition. We also found that species with the highest amounts of rhizodeposition had the highest levels of enzyme activities in soil. This study also shows that N and C nutrient supply contributes to the nutritional requirements and growth of microorganisms in the soil. The study of the structure of active microbial communities showed that faba bean is associated with a diversified rhizospheric microbiome enriched in beneficial bacteria and fungi. The determinism of active microbial communities was explained by biomass production and root dry matter content. Qualitative analysis of root exudates should provide a better understanding of the impact of rhizodeposition on soil microbiota. The species comparisons observed here under controlled conditions will have to be validated by complementary approaches in the field., L’utilisation des Fabacées dans les systèmes agricoles présente de nombreux avantages pour la préservation de l’environnement et le renforcement de la sécurité alimentaire. Parmi les nombreux services écosystémiques qu’ils fournissent, les Fabacées enrichissent le sol en carbone (C) et en azote (N) grâce à leur capacité à utiliser à la fois le C et l’N atmosphérique à travers la symbiose qu’elles forment avec les rhizobiacées et soutiennent ainsi les activités microbiennes rhizosphériques. Les travaux de cette thèse se sont intéressés à la fourniture de carbone et d’azote dans les sols à travers l’étude du processus de la rhizodéposition et de son impact sur la structure et l’activité des communautés microbiennes rhizosphériques. Ils ont porté sur deux Fabacées protéagineuses (pois et féverole) et deux Fabacées fourragères (trèfle blanc et trèfle incarnat) alors que le blé a été utilisé comme espèce non fixatrice d’N atmosphérique. Les objectifs de ce travail de thèse consistaient à évaluer (i) le flux de C et d’N de l'atmosphère vers le sol liés à la rhizodéposition, (ii) les conséquences sur la dynamique du C, de l’N et du phosphore (P) du sol par la mesure des activités enzymatiques et (iii) l’effet sur la structure des communautés microbiennes actives dans le sol. Les plantes ont été cultivées en conditions contrôlées. Une approche combinant le marquage au 13CO2 et la méthode de dilution au 15N du sol par l’N atmospherique a été mise en oeuvre pour mesurer la rhizodéposition des plantes tout au long de leur croissance en relation avec les traits fonctionnels. Un panel d’activités enzymatiques clefs en lien avec le cycle du C, de l’N et du P ont été mesurées et la technique de sondage isotopique 13C de l’ADN « DNA SIP » a été utilisée pour étudier le lien entre la rhizodéposition et la structure des communauté bactériennes et fongiques actives dans la rhizosphère. Nos résultats montrent que les rhizodéposition du C et de l’N sont fortement contrôlées par la photosynthèse et la fixation biologique de l’azote atmosphérique et en conséquence par la vitesse de croissance des plantes. Ils montrent également que la féverole et les deux trèfles possèdent de bonnes capacités de rhizodéposition du C et de l’N. D'autres traits liés à l'architecture des racines sont apparus comme de bons prédicteurs de la rhizodéposition des plantes. Nous avons également constaté que les espèces ayant présenté les quantités les plus importantes de rhizodépots présentent les niveaux d’activités enzymatiques les plus élevés dans le sol. Aussi, cet apport en nutriments N et C contribue aux besoins nutritionnels et à la croissance des microorganismes dans le sol. L’analyse de la structure des commuanutés actives montre que la féverole est associée à un microbiome rhizosphérique diversifié et enrichi en bactéries et champignons bénéfiques. Le determinisme des communautés actives est expliqué par la production de biomasse et la teneur en matière sèche des racines. Par ailleurs, l’analyse qualitative des exsudats devrait permettre de mieux comprendre l’impact de la rhizodéposition sur les microbiotes rhizosphèriques. Les comparaisons d’espèces observées ici en conditions contrôlées devront être validées par des approches complémentaires en plein champ.

Introduction : l’impact écologique des activités humaines est l’une des préoccupations majeures de notre siècle. Le réchauffement climatique et l’altération de la santé des populations sont des conséquences directes. Les systèmes de soins de santé représentent 4 à 10 % des émissions de gaz à effet de serre, dont 20 à 30 % sont attribuées à l’activité chirurgicale.Problématique : l’arthroplastie totale de genou étant une des interventions les plus courantes en chirurgie orthopédique et utilisant un grand nombre d’implants et de matériels, nous avons voulu quantifier les différents impacts environnementaux qu’elle génère pour ensuite identifier les changements à opérer afin de les minimiser. Matériels et méthodes : nous avons analysé le cycle de vie de la réalisation d’une prothèse totale de genou à l’aide du logiciel d’ACV « Ecodesign Studio » et de la base de données « Ecoinvent ». Nous avons inclus l’extraction des matières premières et la fabrication des implants prothétiques, des instruments chirurgicaux ainsi que des consommables, les procédés de fabrication pour l’ensemble de ces produits, l’électricité nécessaire au fonctionnement du bloc opératoire et à la stérilisation des instruments, tous les transports associés à ces activités, les trajets des différents protagonistes et le traitement des déchets. Résultats : la réalisation d’une prothèse totale de genou a des impacts multiples sur l’environnement, plus marqués sur l’appauvrissement de la couche d’ozone et le réchauffement climatique. Elle émet 190 kg de CO2 équivalents sur l’ensemble de son cycle de vie. L’utilisation de consommables à usage unique, les procédés de fabrication des implants prothétiques et le transport du patient jusqu’à l’hôpital ont les impacts les plus importants. Discussion : l’optimisation du traitement des déchets par le recyclage semble être l’amélioration la plus facile à mettre en œuvre. Nous devons également modifier notre utilisation et le mode de fabrication des consommables à usage unique. Tous les protagonistes doivent participer à l’amélioration de nos pratiques pour diminuer notre impact environnemental global.

National audience

Situated at the interface of biology and the humanities, the anthropology of food is a privileged field for the study of ancient societies. Reconstructing the food of the past in all its complexity and diversity can only be achieved by combining the various available sources. Traditionally, the diet of past populations has been studied by historians (written sources) and archaeologists (material sources), but today the development of techniques of biological analysis on human samples offers new ways of tackling this issue. We have chosen the case study of Yakutia, as the abundance of historical and ethnographic data provide a solid contextual framework, and tombs discovered in the permafrost allow access not only to artefacts and funeral meals, but also to very well preserved biological samples. The study of the diet of the Yakuts, who are traditionally horse and cattle breeders, is part of European colonial history and therefore illustrates the transition from a traditional way of life to one dominated by a market economy, in a particular environment where the temperature can reach -71° C in winter. The territory of Yakutia, spread over three million square kilometers, includes various biotopes with valleys and lakes rich in pastures in Central Yakutia and Viluy, and mountainous regions in the North less favourable for breeding, where hunting has always remained an important food source. Our objective is to reconstruct the evolution of the Yakut diet, and to determine its regional particularities as well as those of its social (as determined by artefacts found in the tombs) and sexual categories. To achieve these objectives, we compared data from several sources: 1. The synthesis of historical sources, documents of Russian administration -- some of them unpublished --, as well as ethnographic descriptions from the 17th century to the beginning of the 20th century, which attest that the diet of the Yakuts was mainly based on the products of horse and cattle breeding, while hunting, fishing, and gathering served as a source of supplementary food, in a variable way depending on the region. They attest to the diversity of dairy products and the consumption of various plants. A profound transformation of society after the arrival of the Russians is due to the sedentarization of the Yakuts, with the development of cattle breeding and a decline in the number of horses. Trade also introduced new products. Finally, the agriculture instituted by the Russians gradually replaced the gathering and preparation of the cambium of trees, used until then as flour. 2. The study of archaeological artefacts (food remains, dishes and smoking accessories), deposited in more than 150 tombs during the period extending from the 15th century to the beginning of the 19th century, highlights the important role of food offerings (meat and dairy products) in funeral rites prior to mass Christianization in the 19th century. 3. The analysis of stable isotopes of carbon and nitrogen on the bone collagen of 61 buried subjects and 19 fauna samples (including 11 archaeological and 8 modern) distinguishes meat and fish consumption. It reveals differences of diet by geographic region, and a stable diet among the wealthier Yakuts. [...]; Située à l'interface de la biologie et des sciences humaines, l'anthropologie de l'alimentation est un domaine privilégié de l'étude des sociétés anciennes. Restituer l'alimentation du passé dans toute sa complexité et diversité ne peut se faire que grâce au croisement des diverses sources disponibles. Traditionnellement, l'alimentation des populations passées est étudiée par les historiens (sources écrites) et les archéologues (sources matérielles), mais aujourd'hui, le développement des techniques d'analyses biologiques des échantillons humains offre de nouvelles façons d'aborder cette problématique. Nous avons choisi le cas d'étude de la Iakoutie, l'abondance de données historiques et ethnographiques fournissant un cadre contextuel solide, et des tombes découvertes dans le pergélisol permettant l'accès non seulement au mobilier et aux repas funéraires, mais aussi à des échantillons biologiques très bien conservés. L'étude de l'alimentation des Iakoutes, éleveurs de chevaux et de bovins, s'inscrit dans l'histoire de la colonisation européenne et illustre donc la transition d'un mode de vie traditionnel vers un mode de vie dominé par l'économie de marché, et ce dans un environnement particulier où la température peut atteindre -71°C en hiver. Le territoire, étalé sur trois millions de km2, englobe des biotopes variés avec des vallées et des lacs riches en pâturages en Iakoutie Centrale et en Viliouï, et des régions montagneuses moins propices à l'élevage dans le Nord, où la chasse est toujours restée une source importante de l'alimentation. Nos objectifs sont de reconstituer l'évolution de l'alimentation des Iakoutes et de déterminer ses particularités régionales ainsi que celles de ses catégories sociales (telles que déterminées par le mobilier retrouvé dans les tombes) et sexuelles. Pour atteindre ces objectifs, nous avons confronté les données de plusieurs sources : 1. La synthèse des sources historiques, de documents de l'administration russe - dont certains inédits -, ainsi que de récits de voyageurs et de descriptions ethnographiques du XVIIe au début du XXe siècle, qui attestent que l'alimentation des Iakoutes est basée principalement sur les produits d'élevage de chevaux et de bovins, la chasse, la pêche et la cueillette servant de source de nourriture d'appoint suivant les régions. Ils témoignent de la multiplicité de produits laitiers et de la consommation de divers végétaux. Une transformation profonde de la société après l'arrivée des Russes est due à la sédentarisation des Iakoutes qui a mené au développement de l'élevage de bovins et la réduction du nombre de chevaux. Le commerce a introduit de nouveaux aliments. Enfin, l'agriculture instaurée par les Russes remplace progressivement la cueillette et la préparation du cambium des arbres, utilisé jusqu'alors comme farine. 2. L'étude du mobilier archéologique (restes alimentaires, leurs contenants et accessoires à fumer) déposé dans plus de 150 tombes couvrant une période courant du XVe au début du XIXe siècle souligne le rôle important des offrandes alimentaires (viande et produit laitier) dans le rite funéraire avant la christianisation en masse au XIXe siècle. [...]

L’anthropisation des sols a entrainé la présence importante d’éléments en traces métalliques (ETM) dont les teneurs varient de la dizaine à plusieurs milliers de mg.kg-1. Ces concentrations restent dépendantes du type de sols et de l’historique des sites industriels. Actuellement, les polluants métalliques sont analysés in situ par des outils XRF portatifs, mais pour des études plus larges que les ETM, les éléments légers restent mal ou non dosés et la présence d’eau reste problématique. Nous avons choisi ici d’utiliser un outil portableLIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) car cette technique a été validée depuis une dizaine d’années au sein de la communauté des Géosciences.Nous décrirons la technique analytique LIBS, son fondement physique, sa mise en pratique pour le cas présenté, ses atouts et ses points faibles au regard des analyses plus communément utilisées. Nous montrerons l’apport spécifique de l’outil portable LIBS (Z300 © SciAps) pour la détection des éléments lourds et des légers comme le carbone sur différents types de sols (sols agricoles, forestiers et anthropisés)et pour optimiser l’échantillonnage et diminuer le coût des analyses. En utilisant des données globales (ICP-AES) obtenues sur les mêmes sols, des courbes d’étalonnage ont été réalisées afin d’obtenir des estimations quantitatives rapides des éléments majeurs et traces. La détection et la quantification du carbone total dans des pastilles de sol sont un atout supplémentaire pour cet outil portable.

Carbon is an essential component of plant biomass and soil organic matter which constitute the most important terrestrial sinks. It is generated in the soil generally by the decomposition of plants debris. The decomposition process is influenced by several biotic and abiotic factors. The aim of this study is to see the relationship between the 5 forest carbon sinks: soil, litter, herbaceous vegetation, trees and shrubs and the influence of the following factors (sand, silt, clay, density of fine particles and content of N, P, K, Ca, Mg, Fe, Na, Ec, CEC, pH, soil depth, slope, exposure, precipitation and altitude). The study was carried out on 50 sample plots in Nahr Beirut watershed. Data collection involves measuring trees and shrubs and sampling herbaceous vegetation, litter and soil from each plot. After fieldwork and data analysis in the laboratory, the results show on average that the MO% is 4.9%, the soil organic carbon is 54 tC ha-1, litter carbon is 5.9 tC ha-1, herbaceous carbon is 1.6 tC ha-1, trees and shrubs carbon is 85.1 tC ha-1. The results show a positive correlation between the MO% on one hand and the clay percentage (0.74), the silt percentage (0.49), the exchangeable Ca (0.820) on the other hand, and a negative correlation between the MO% on one hand and the percentage of sand (-0.78) and the mass of soil in t ha-1 (-0.62) in other hand. This thesis allowed to establish an allometric equation which estimates percentage of SOM by integrating the variables of the sand %, clay % and exchangeable Ca (ppm). (R2 = 0.678) estimates 68% of MO with an error of 1.326. We have spatialized the carbon stock of trees in forests of the watershed which is 859 000 tonnes, 436 000 tonnes in the pinewood stratum and 423 000 tonnes in the other types of forests stratum., Le carbone est un composant essentiel de la biomasse végétale et de la matière organique du sol qui constitue les plus importants puits terrestres. Il résulte dans le sol principalement par la décomposition des débris de végétaux. Ce processus de décomposition est influencé par plusieurs facteurs biotiques et abiotiques. L’objectif de cette étude est d’analyser les relations entre les 5 stocks de carbone forestiers : le sol, la litière, la végétation herbacée, les arbres et les arbustes et l’influence de la localisation et des caractéristiques des stations et des sols. L'étude a porté sur 50 placettes d’échantillonnage dans le bassin versant de Nahr Beyrouth dans lesquelles les arbres et arbustes ont fait l’objet de mesures systématiques et où la végétation herbacée, la litière et le sol de chaque placette ont été systématiquement échantillonné. Les résultats des mesures sur le terrain puis des analyses de laboratoire montrent que le taux moyen de MO est de 4,9%, alors que l’importance des différents compartiments de stockage par ordre croissant est la suivante : la végétation herbacée (1,6 tC ha-1) la litière (5,9 tC ha-1), le sol (54 tC ha-1) puis les arbres et arbustes (85,1 tC ha-1). Afin d’expliquer les variations en MO des différentes placettes, les analyses statistiques montrent une corrélation positive entre la MO% d’une part et le taux d’argile (0,74), le taux de limon (0,49), la teneur en Ca échangeable (0,820) d’une autre part. Inversement, nous observons une corrélation négative entre la MO% d’une part et le taux de sable (-0,78) et la masse du sol en t ha-1 (-0,62) d’une autre part. Finalement, notre recherche propose d’établir une équation allométrique qui estime les taux de MO% en intégrant les variables de la litière, l’altitude, la pente, les précipitations moyennes, le taux de sables, de limon et d'argile, la masse du sol et la conductibilité. Cette équation présente une bonne corrélation entre les différents facteurs (R2 = 0,678) et estime 68% de MO avec une erreur de 1,326. Enfin, nous avons spatialisé le stock de carbone des arbres dans les forêts du BV qui est de 859 000 tonnes, 436 000 tonnes dans les formations à pins pignons et de 423 000 tonnes dans les autres types de forêts.

Ce mémoire a pour objet l’expérimentation du charbon de bois dans la construction et pour démonstration la réalisation d’une coupole suspendue. Au travers de cet objet, l'auteur aborde les raisons qui l’ont guidé à choisir ce matériau, sa mise en œuvre, la forme de l’objet ainsi que les choix techniques pour sa fabrication. Tout d’abord attiré par l’esthétique singulière du charbon de bois, d’un noir à la fois mat et brillant, l'auteur de ce mémoire s'est ensuite intéressé à ses propriétés physiques qui en font un matériau rigide, léger et isolant grâce à sa structure alvéolaire en carbone. Après avoir fait un tour d’horizon des documentations sur le sujet, des techniques d’assemblages ont été recherchées pour en faire un matériau techniquement exploitable à l’échelle d’une construction. Cela a progressivement amené au composite suivant : un aggloméré de charbon et colle à bois.

International audience; L’initiative « 4 pour 1 000 : les sols pour la sécurité alimentaire et le climat » propose d’augmenter chaque année d’un quatre millième le stock de carbone présent dans tous les sols du monde. À la demande de l’Ademe et du ministère de l’Agriculture et de l’Alimentation, l’Inra (devenu aujourd’hui INRAE) a conduit une étude, centrée sur la France métropolitaine, visant à estimer le potentiel de stockage de carbone des sols agricoles et forestiers et, in fine, à mesurer la contribution potentielle de ce levier à l’objectif de réduction des émissions nettes de gaz à effet de serre. Diverses pratiques candidates (cultures intermédiaires, apport de nouvelles ressources organiques, gestion des prairies, agroforesterie …) ont été évaluées. Les résultats obtenus ont montré une forte variabilité du stockage additionnel de carbone. L’étude a également permis d’estimer le coût supplémentaire, pour les agriculteurs, de mise en œuvre de ces pratiques de stockage, puis une allocation de l’effort de stockage entre les pratiques et les régions a été effectuée. Ces données permettront aux différents acteurs concernés de faire les meilleurs choix pour stocker davantage de carbone dans les sols. Cet ouvrage s’adresse aux décideurs chargés de l’élaboration des politiques publiques climatiques dans le domaine agricole, aux responsables territoriaux, aux aménageurs, aux ingénieurs et techniciens, aux agriculteurs et à l’ensemble des citoyens intéressés par la problématique de l’agriculture et du changement climatique.

The anthropogenic emissions of carbon dioxide (CO2) into the atmosphere are held responsible for the current global warming experienced by the Earth. Given the amplified effect of warming in the northern regions, the main objective of this thesis is to assess the factors that could influence the organic matter (OM) degradation within a carbon-rich permafrost peatland. For this purpose, we studied the effect of biological and geochemical parameters, which are directly or indirectly influenced by climate change, on the degradation of OM. Field studies and experiments were carried out in discontinuous permafrost areas of Eastern Siberia and Sweden, along with laboratory experiments using substrates from these regions and from peatlands of NE Europe. Experiments were conducted as a function of temperature, bacterial biomass, OM origins, water bodies heterogeneity, vegetation type, freezing and thawing cycles, anoxic conditions and soil depths. The originality of this work consists in the combination of various (bio)geochemical analyses using both fieldwork and laboratory approaches linking the different systems controlling OM degradation in the natural environment (mainly microbiology and geochemistry). After an introduction dealing with possible positive feedback of OM degradation in northern peatlands on climate warming, the first chapter is dedicated to a general context giving an insight of the OM in the arctic region under climate change challenges and presenting all the techniques, analyses and methods employed for this thesis. The second chapter describes the three studied sites and the general fieldwork, which involved the study of OM behaviour during diel cycles. The third chapter tackles the origin of OM and the water bodies heterogeneity effect on the biodegradation of OM. The fourth chapter investigates the impact of freeze-thaw cycles of peatland water bodies on OM degradation during transitional periods, such as early spring and late autumn. Finally, the last chapter reports the result of aerobic and anaerobic experiments. The aerobic experiment tests the effect of temperature and heterotrophic bacteria on biodegradation, while the anaerobic experiment deals with the potential production of greenhouse gases from a soil profile collected in a peatland. The main results of this thesis highlight that i) during the night, small thermokarst lakes release up to three times more CO2 compared to day-time, and big lakes become a source of CO2 rather than a sink; ii) along a hydrological continuum, from supra-permafrost water to rivers through thermokarst lakes, the degradation rate of OM decreases and the biodegradability of waters increases; iii) recurrent freeze-thaw cycles during early spring and late autumn do not influence the degradation of carbon but favor the OM-metals complexes in neutral pH waters of large lakes and rivers; iv) temperatures during these transitional periods (4 °C) exhibit the same effect on biodegradation than the summer temperatures (25 °C); and v) when frozen peat thaws, it does not release a significantly different amount of CH4 and CO2 from biodegradation processes compared to the active layer. The studies carried out in this work bring an overview of the various direct and/or indirect effects of climate change on the OM transformation by biotic and abiotic factors in a discontinuous permafrost area. Furthermore, the study of carbon behaviour in wetlands soils and waters, as well as CO2 and CH4 emissions, may help to determine the influence of climate change on the interactions of biodegraded carbon from pedo- and hydrosphere with the atmosphere.; Dans le contexte actuel du réchauffement climatique et de son amplification dans les régions nordiques, l'objectif principal de cette thèse est d'évaluer les facteurs pouvant influencer la dégradation de la matière organique (MO) contenue dans les tourbières à pergélisol. Dans ce but, nous avons étudié l'effet des paramètres, directement ou indirectement influencés par le changement climatique, sur la dégradation de la MO. Des études de terrains et des expérimentations ont été effectuées dans des zones à pergélisol discontinu de la Suède et de l'Est Sibérien, associées à des expériences en laboratoire utilisant des substrats de ces régions et du Nord-Est de l'Europe. Ces études ont eu pour but de déterminer l'influence des paramètres physico-chimiques suivant sur la dégradation de la MO: la température, la biomasse microbienne, l'origine de la MO, le type de végétation, l'hétérogénéité des plans d'eau, les cycles de gel-dégel (CGD), les conditions anoxiques et la profondeur des sols. L'originalité de ce travail réside dans la combinaison d'analyses (bio)géochimiques variées, utilisées à la fois lors des missions de terrain et en laboratoire, liant la microbiologie et la géochimie, pour comprendre la transformation de la MO dans les régions arctiques. Après une introduction générale présentant l'impact et la rétroaction positive que peut avoir le dégel du pergélisol sur le réchauffement climatique, le premier chapitre de cette thèse présente le contexte général du sujet d'étude, traitant de la MO et des problèmes actuels des régions arctiques face à ce réchauffement. Il contient aussi les techniques, analyses et méthodes utilisées durant cette thèse. Le second chapitre décrit les 3 sites d'étude et les caractéristiques générales des travaux réalisés sur le terrain, dont l'étude du comportement de la MO durant les cycles nycthéméraux. Le troisième chapitre traite de l'influence de l'origine de la MO et de l'hétérogénéité des plans d'eau sur la biodégradation de la MO. Le chapitre quatre s'intéresse aux effets des CGD subis par les eaux des tourbières durant les périodes de transition (début du printemps et fin de l'automne). Finalement, le cinquième chapitre traite d'expérimentations aérobies et anaérobies de dégradation de la MO. Les expérimentations aérobies traitent de l'effet de la température et des bactéries hétérotrophes sur la biodégradation, et les expérimentations anaérobies ont été effectuées pour déterminer le potentiel de production en gaz à effet de serre d'un profil de sol issu d'une tourbière. Parmi les résultats les plus importants de cette thèse, on retiendra que : i) durant la nuit les petits lacs thermokarstiques relarguent jusqu'à 3 fois plus de CO2 que durant la journée et que les grands lacs passent de puits à source de CO2 ; ii) le long d'un continuum hydrologique (des dépressions jusqu'aux rivières en passant par les lacs thermokarstiques), la vitesse de biodégradation de la MO diminue et la biodégradabilité des eaux augmente ; iii) les CGD fréquents durant les périodes de transition n'influencent pas la dégradation de la MO mais favorisent la complexation MO-métaux dans les eaux à pH neutres des grands lacs et rivières; iv) les températures de ces périodes (4°C environ) ont le même impact sur la biodégradation de la MO que celles observées en été (25°C) ; v) enfin, lors du dégel anaérobie du pergélisol, la biodégradation de la MO de ce dernier ne produit pas plus de CH4 ni de CO2 que celle de la couche active. Les études menées lors de cette thèse devraient préciser les effets, directs et/ou indirects, du changement climatique sur la dégradation de la MO dans les régions à pergélisol discontinu. De plus, l'étude du devenir du carbone contenu dans les sols et les eaux des tourbières ainsi que les émissions de CO2 et de CH4, permettra d'appréhender l'influence du changement climatique sur les interactions entre le carbone biodégradé de la pédo- et de l'hydrosphère pouvant être émis vers l'atmosphère.

Forests are ecosystems that play an important role in the adaptation of the society to climate change. They provide ecosystem services that contribute to human well-being and reduce social vulnerability. Presently, the pace of climate change is accelerating too fast for the natural and spontaneous forest adaptation process to offset many negative impacts of climate-induced changes, such as increased frequency, duration, and intensity of mean and extreme natural events like severe drought events. In France, the extreme drought events of 1976, 2003 and 2018 caused great damage to the forest, both immediately and long after the drought episodes. Private owners can protect their forests through adaptation strategies. Different management-based adaptation strategies are recommended in order to improve the water consumption efficiency of the forest stand and thus its resistance to drought risk. Market-based strategies may be another option. Four types of adaptation strategies were tested and compared, from an economic perspective, in this thesis. These are: incremental (reduction of rotation length and reduction of stand density), transitional (composition diversification and structure diversification) and transformational (species substitution) management-based adaptation as well as a market-based adaptation (index-based insurance). For that purpose, outputs from forest growth models were used as inputs for forest economics analysis, and an index-based insurance model was developed and simulated. The main results of this thesis, for the considered case studies and under some assumptions, can be summarized as follows. First, the results proved that adaptation is a relevant strategy to mitigate drought-induced risk of dieback by the implementation of either management-based adaptation or market-based adaptation. Second, combining different management-based adaptation strategies appeared as a relevant way to adapt forests in a context of an increasing drought-induced risk of forest dieback. Indeed, the combination of different strategies was found to be more beneficial for the forest owner than each strategy implemented separately. However, not all adaptation options appeared effective, i.e., maladaptation. Finally, while forest insurance contracts covering drought-induced risk of forest dieback could be a relevant market-based option, small gains associated with current contracts are likely to prevent forest owners from adopting such insurance products.; Les forêts sont des écosystèmes qui jouent un rôle important dans l'adaptation de la société au changement climatique. Elles fournissent des services écosystémiques qui contribuent au bien-être humain et réduisent la vulnérabilité sociale. Or, le rythme du changement climatique s’accélère, en provoquant l'augmentation de la fréquence, de la durée et de l'intensité des événements naturels, notamment des épisodes de sécheresse extrême. En France, les épisodes de sécheresse extrême de 1976, 2003 et 2018 ont causé d’importants dommages à la forêt, à la fois immédiatement mais aussi durant plusieurs années. Les propriétaires privés peuvent protéger leurs forêts grâce à de multiples stratégies d'adaptation. Différentes stratégies d'adaptation basées sur la gestion forestière sont recommandées afin d'améliorer l'efficacité de la consommation d'eau du peuplement forestier et donc sa résistance au risque sécheresse. Le partage des risques peut être une autre option via l'assurance pour la couverture des pertes économiques. Quatre types de stratégies d'adaptation ont été testés et comparés d’un point de vue économique dans cette thèse : l'adaptation incrémentale (réduction de la durée de la révolution et réduction de la densité du peuplement), l'adaptation transitoire (diversification de la composition et de la structure) et l'adaptation transformante (substitution d'espèces) basées sur la gestion forestière, ainsi que de l'adaptation basée sur les mécanismes de marché (assurance indicielle). Pour cela, les données de sortie de modèles de croissance forestière ont servi de données d’entrée à l'approche économique. Un modèle d’assurance indicielle a aussi été développé et simulé. Pour les études de cas considérées et sous certaines hypothèses, cette thèse a donc fourni les principaux résultats suivants. Premièrement, les résultats ont prouvé que l'adaptation est pertinente pour faire face au risque de dépérissement des forêts induit par la sécheresse, qu'elle soit basée sur la gestion forestière ou sur les mécanismes de marché. Deuxièmement, la combinaison de stratégies d'adaptation basées sur la gestion forestière s’est révélée être un moyen pertinent pour adapter les forêts. La combinaison de différentes stratégies peut donc être plus bénéfique pour le propriétaire forestier que d’établir chaque stratégie séparément. Cependant, toutes les options d'adaptation ne semblent pas pertinentes, correspondant à une mauvaise adaptation. Dans le même ordre d'idées, si l'assurance forestière contre le risque de dépérissement induit par la sécheresse reste une option, le faible gain des contrats actuels peut ne pas apparaître suffisant pour inciter les propriétaires forestiers à adopter ces dits contrats.

Forests are ecosystems that play an important role in the adaptation of the society to climate change. They provide ecosystem services that contribute to human well-being and reduce social vulnerability. Presently, the pace of climate change is accelerating too fast for the natural and spontaneous forest adaptation process to offset many negative impacts of climate-induced changes, such as increased frequency, duration, and intensity of mean and extreme natural events like severe drought events. In France, the extreme drought events of 1976, 2003 and 2018 caused great damage to the forest, both immediately and long after the drought episodes. Private owners can protect their forests through adaptation strategies. Different management-based adaptation strategies are recommended in order to improve the water consumption efficiency of the forest stand and thus its resistance to drought risk. Market-based strategies may be another option. Four types of adaptation strategies were tested and compared, from an economic perspective, in this thesis. These are: incremental (reduction of rotation length and reduction of stand density), transitional (composition diversification and structure diversification) and transformational (species substitution) management-based adaptation as well as a market-based adaptation (index-based insurance). For that purpose, outputs from forest growth models were used as inputs for forest economics analysis, and an index-based insurance model was developed and simulated. The main results of this thesis, for the considered case studies and under some assumptions, can be summarized as follows. First, the results proved that adaptation is a relevant strategy to mitigate drought-induced risk of dieback by the implementation of either management-based adaptation or market-based adaptation. Second, combining different management-based adaptation strategies appeared as a relevant way to adapt forests in a context of an increasing drought-induced risk of forest dieback. Indeed, the combination of different strategies was found to be more beneficial for the forest owner than each strategy implemented separately. However, not all adaptation options appeared effective, i.e., maladaptation. Finally, while forest insurance contracts covering drought-induced risk of forest dieback could be a relevant market-based option, small gains associated with current contracts are likely to prevent forest owners from adopting such insurance products.; Les forêts sont des écosystèmes qui jouent un rôle important dans l'adaptation de la société au changement climatique. Elles fournissent des services écosystémiques qui contribuent au bien-être humain et réduisent la vulnérabilité sociale. Or, le rythme du changement climatique s’accélère, en provoquant l'augmentation de la fréquence, de la durée et de l'intensité des événements naturels, notamment des épisodes de sécheresse extrême. En France, les épisodes de sécheresse extrême de 1976, 2003 et 2018 ont causé d’importants dommages à la forêt, à la fois immédiatement mais aussi durant plusieurs années. Les propriétaires privés peuvent protéger leurs forêts grâce à de multiples stratégies d'adaptation. Différentes stratégies d'adaptation basées sur la gestion forestière sont recommandées afin d'améliorer l'efficacité de la consommation d'eau du peuplement forestier et donc sa résistance au risque sécheresse. Le partage des risques peut être une autre option via l'assurance pour la couverture des pertes économiques. Quatre types de stratégies d'adaptation ont été testés et comparés d’un point de vue économique dans cette thèse : l'adaptation incrémentale (réduction de la durée de la révolution et réduction de la densité du peuplement), l'adaptation transitoire (diversification de la composition et de la structure) et l'adaptation transformante (substitution d'espèces) basées sur la gestion forestière, ainsi que de l'adaptation basée sur les mécanismes de marché (assurance indicielle). Pour cela, les données de sortie de modèles de croissance forestière ont servi de données d’entrée à l'approche économique. Un modèle d’assurance indicielle a aussi été développé et simulé. Pour les études de cas considérées et sous certaines hypothèses, cette thèse a donc fourni les principaux résultats suivants. Premièrement, les résultats ont prouvé que l'adaptation est pertinente pour faire face au risque de dépérissement des forêts induit par la sécheresse, qu'elle soit basée sur la gestion forestière ou sur les mécanismes de marché. Deuxièmement, la combinaison de stratégies d'adaptation basées sur la gestion forestière s’est révélée être un moyen pertinent pour adapter les forêts. La combinaison de différentes stratégies peut donc être plus bénéfique pour le propriétaire forestier que d’établir chaque stratégie séparément. Cependant, toutes les options d'adaptation ne semblent pas pertinentes, correspondant à une mauvaise adaptation. Dans le même ordre d'idées, si l'assurance forestière contre le risque de dépérissement induit par la sécheresse reste une option, le faible gain des contrats actuels peut ne pas apparaître suffisant pour inciter les propriétaires forestiers à adopter ces dits contrats.

Electroacoustic transducers along with piezoelectric devices are the most widely used methods for acoustic sound generation in gas and liquids. A mechanical movement of a membrane induces fluid vibration thus creating an acoustic wave. The thermoacoustic process on the other hand uses fast paces temperature variations in a sample to excite the fluid (generally air). The rapidly changing temperature generate a compression expansion of the air and thus creates an acoustical wave. Such materials are called thermophones.In this thesis a thorough literature review is presented and a novel multilayer model for thermoacoustic sound generation is derived. This model was solved for plane wave, cylindrical wave and spherical wave generation. Another model based on a two temperatures hypothesis for plane wave generation is also solved to represent more accurately the generation of thick porous thermophones. An extensive analysis of those models allowed for a detailed understanding of the thermoacoustic sound generation: its strengths, weaknesses and differences with traditional speakers. Lastly, experimental investigations of porous carbon foams in partnership with CINTRA Singapore are presented. Validation of the models and insights about the handling of such flexible and lightweighted but fragile samples are presented as well at their potential applications for scientific or commercial purposes.; Les transducteurs électroacoustiques ainsi que les dispositifs piézoélectriques sont les principales méthodes de génération acoustique dans un gaz ou un liquide. Un mouvement mécanique d’une membrane crée une vibration du fluide générant une onde acoustique. La thermoacoustique en revanche utilise des variations rapides de température d’un matériel pour exciter un fluide. Ces changements thermiques rapides créent une compression dilatation de l’air qui va générer une onde acoustique. De tels matériaux sont appelés thermophones. Dans cette thèse une vaste revue de littérature est présentée et un modèle innovant multicouche de génération thermoacoustique en est déduit. Ce modèle est résolu pour la génération d’ondes planes, cylindriques et sphériques. Un second modèle basé sur une hypothèse dite de deux températures est aussi créé pour représenter de façon plus fidèle la génération thermoacoustique dans un milieu poreux épais. Une analyse étendue des résultats découlant de ces modèles est ensuite faite permettant la compréhension des forces, faiblesses et particularités des thermophones par rapport aux transducteurs traditionnels. Enfin une analyse expérimentale de mousses carbonées en partenariat avec CINTRA Singapour est présentée. Cela permet la validation des modèles théoriques et procure une compréhension expérimentale sur la manipulation de ce type de matériaux flexibles et légers mais fragiles, ainsi que leurs potentielles applications scientifiques et commerciales.

The vast majority of chemical reactions used today in industry relies on heterogenous catalysts. Over the last three decades, many efforts were devoted at preparing well-defined, single-site supported organometallic catalysts that would combine the advantages of molecular complexes in terms of productivity, rates and selectivity, with an ease of separation and recyclability. The rational design of such systems depends on our ability to characterize with a high level of certainty their atomic-scale structure.Among the panoply of analytical techniques that can be applied to get a detailed knowledge of the active center, solid-state Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy under Magic Angle Spinning (MAS) plays an essential role. This spectroscopy suffers however from one key drawback, its inherently low sensitivity. This sensitivity issue is further exacerbated when the substrate of interest is located on a surface. The recent advent of hyperpolarization techniques and more specifically of Dynamic Nuclear Polarization (DNP) opens new opportunities for a highly detailed structural characterization of active sites in heterogeneous catalysts. The core of my PhD has concerned the implementation of advanced NMR methods of high sensitivity, namely DNP enhanced NMR spectroscopy and proton NMR spectroscopy, to unravel the atomic-scale structure of single-site, well defined heterogeneous catalysts. Three systems were investigated, all involved in key catalytic reactions. First, I elucidated the three-dimensional structure of an Iridium-NHC complex supported onto mesoporous silica. DNP enhanced NMR was applied to determine the structure of the surface species at various steps of the synthetic pathway. I showed that the implementation of conventional and selective REDOR (Rotational Echo Double Resonance) experiments between 29Si, 13C and 15N nuclei enables the measurement of distance constraints corresponding specifically to the Ir-NHC complex despite the presence of unreacted spectator species. The result is a well-defined structure where the Ir atom points to the porous cavity. This unexpected feature was interpreted by the residual presence of a cyclooctadiene (COD) ligand, coordinating the molecular Ir complex which could be confirmed by Extended X-Ray Absorption Fine Structure (EXAFS). I also demonstrated the use of static DNP-enhanced wide-line 195Pt NMR spectroscopy in combination with room-temperature proton-detected experiments to provide unique insight into the surface structure of a Platinum organometallic complex, representative of Pt single-site catalysts. Finally, I implemented proton double- and triple-quantum NMR experiments to unravel the structure of a new family of hetero-bimetallic surface complexes. The approach allowed the unambiguous determination of the number of hydride protons surrounding the metal centers. Different synthetic pathways yielded distinct surface structures that were elucidated by NMR in combination with IR spectroscopy and X-ray methods. Overall, several groundbreaking NMR methodologies were developed that are expected to become more widely implemented to guide the rational design of immobilized catalyst; La grande majorité des réactions chimiques utilisées aujourd'hui dans l'industrie repose sur des catalyseurs hétérogènes. Au cours des trois dernières décennies, de nombreux efforts ont été consacrés à la préparation de catalyseurs organométalliques supportés bien définis, qui allient les avantages des complexes moléculaires en termes de rendement et de sélectivité, avec une facilité de séparation et de recyclage. La conception rationnelle de tels systèmes dépend de notre capacité à caractériser avec un haut niveau de certitude leur structure à l'échelle atomique. Parmi la panoplie de techniques analytiques qui peuvent être appliquées pour obtenir une connaissance détaillée du centre actif, la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) à l'état solide sous rotation à l'angle magique (MAS) joue un rôle essentiel. Cette spectroscopie souffre cependant d'un inconvénient majeur, sa sensibilité intrinsèquement faible. Ce problème de sensibilité est encore exacerbé lorsque le substrat d'intérêt est situé sur une surface. L'avènement récent des techniques d'hyperpolarisation et plus particulièrement de la Polarisation Dynamique Nucléaire (DNP) ouvre de nouvelles opportunités pour une caractérisation structurale très détaillée des sites actifs dans des catalyseurs hétérogènes.Le cœur de ma thèse a porté sur la mise en œuvre de méthodes RMN avancées de haute sensibilité, à savoir la spectroscopie RMN améliorée par DNP et la spectroscopie RMN du proton, pour démêler la structure à l'échelle atomique de catalyseurs hétérogènes bien définis en un seul site. Trois systèmes ont été étudiés, tous impliqués dans des réactions catalytiques clés. Tout d'abord, j'ai élucidé la structure tridimensionnelle d'un complexe Iridium-NHC supporté sur de la silice mésoporeuse. La RMN améliorée par DNP a été appliquée pour déterminer la structure des espèces de surface à différentes étapes de la voie de synthèse. J'ai montré que la mise en œuvre d'expériences REDOR (Rotational Echo Double Resonance) sélectives entre les noyaux 29Si, 13C et 15N permet de mesurer des contraintes de distance correspondant spécifiquement au complexe Ir-NHC malgré la présence d'espèces spectatrices n'ayant pas réagi. Le résultat est une structure bien définie, où l'atome d'iridium pointe vers la cavité poreuse. Cette caractéristique inattendue a été interprété par la présence résiduelle d'un ligand cyclooctadiène (COD), coordonnant le centre métallique, ce qui a été confirmé par les données Extended X-Ray Absorption Fine Structure (EXAFS) et les analyses chimiques. J'ai également démontré l'utilisation de la spectroscopie RMN statique du 195Pt améliorée par DNP qui combinée avec des expériences de détection des protons à température ambiante permet de confirmer la structure de surface d'un complexe organométallique de platine, représentatif de catalyseurs bien défini de Pt. Enfin, j'ai mis en œuvre des expériences de RMN proton double et triple quanta pour démêler la structure d'une nouvelle famille de complexes de surface bimétalliques. L'approche a permis de déterminer sans ambiguïté le nombre de protons hydrure entourant les centres métalliques. Différentes voies de synthèse ont donné des structures de surface distinctes qui ont été élucidées par RMN en combinaison avec de la spectroscopie infrarouge et des méthodes de diffraction des rayons X. Plusieurs méthodologies RMN innovantes ont été développées qui devraient devenir plus largement utilisées pour guider la conception rationnelle de catalyseurs hétérogènes

Near-field microscopy allows studying the topography and the physical properties (electrical, mechanical, etc.) of a material surface at nanoscale. For such a purpose, the sample surface is scanned by a probe (or tip) which geometric characteristics (such as the apex radius and the aspect ratio) and the physical properties (mechanical, electrical, etc.) must be suitable to ensure a sufficient resolution and a reliable representation of the surface. However, the current probes have significant limitations regarding the resolution, the possible imaging artifacts, as well as their ability to be used in different modes (conductive and non-conductive). These limitations are caused mainly by the type of material used (for example silicon or silicon nitride, for standard probes, or carbon nanotubes), as well as by the manufacturing processes used to structure the geometry of the probes. In this work, we study the potential of carbon nanocones (graphenic carbonaceous morphology with conical shape with high aspect ratio and nanosized apex) for different modes of near-field microscopy. These nanocones exhibit excellent mechanical (strong C-C bond) and electrical properties. They have already been successfully tested and patented as electron emitters for the cold-field-emission guns which equip the most performing transmission electron microscopes. These various characteristics of the nanocones (aspect ratio, nanosized apex, conductivity, mechanical stability, strong atomic cohesion) and others (hydrophobicity, chemical inertia, multiscale micro-nano morphology...), make that they could also constitute a promising solution for designing probes potentially superior to existing probes, either standard or more specific such as those in carbon nanotubes, for various types of near-field microscopy, in particular in terms of spatial resolution and durability. In the first part, this thesis is dedicated to the synthesis of individual carbon nanocones using an original synthesis method called ToF-CVD (Time of Flight Chemical Vapor Deposition). The work reveals complex formation mechanisms involving the heterogeneous phase nucleation mechanisms specific of the CVD deposition of pyrolytic carbon on the one hand, and well-known wetting mechanisms such the Plateau-Rayleigh instability on the other hand. The mounting of the nanocones on dedicated supports as probes for near-field microscopies is then carried out, followed by characterization studies (SEM, TEM, RAMAN spectroscopy) to assess their starting characteristics from the geometry and structure point of view, and their evolution under the operating conditions required for both the probe fabrication and for the different near-field microscopy modes studied. In a second part, the potentiality of carbon nanocones as probes for non-conductive modes such as topographic mode (atomic force microscopy - AFM) and "Peak Force Quantitative Nano Mechanical" (PF-QNM) mode, as well as for conductive modes such as scanning tunneling microscopy (STM), conductive atomic force microscopy (c-AFM), and Kelvin force microscopy (KFM) is evaluated. This evaluation is made on the basis of (i) performances; (ii) durability; (iii) versatility. The final goal is to compare the performance of the carbon nanocone probes with other commercial probes. Carbon nanocones reveal to truly be multimode probes with few existing counterparts nowadays. Improvements are needed and possible, for which directions are proposed.; La microscopie à champ proche permet l'étude topographique et des propriétés physiques (électrique, mécanique, etc.) de la surface d'un matériau à l'échelle nanométrique. Pour ce faire, l'échantillon étudié est balayé en surface par une sonde (ou pointe) dont les caractéristiques géométriques (comme le rayon de courbure de l'apex et le facteur de forme) et les propriétés physiques (mécanique, électrique etc.) doivent être adaptées pour garantir une résolution suffisante et une représentation fidèle de la surface. Cependant, les sondes actuelles présentent des limitations importantes vis-à-vis de la résolution apportée, dans les artefacts possibles d'imagerie, et dans leur adaptabilité concernant leur utilisation dans différents modes (qu'ils soient conducteurs ou non). Ces limitations sont causées principalement par le type de matériau utilisé (par exemple le silicium ou le nitrure de silicium, en standard, ou des nanotubes de carbone), ainsi que par les procédés de fabrication employés pour structurer la géométrie des sondes. Dans ce travail, nous étudions le potentiel de nanocônes de carbone (morphologie carbonée graphénique en forme de cônes à haut facteur de forme et d'apex nanométrique) pour différents modes de microscopie à champ proche. Ces nanocones présentent d'excellentes propriétés mécaniques (forte liaison C-C) et électriques. Ces derniers ont déjà été testés avec succès et brevetés en tant qu'émetteurs d'électrons pour les canons à émission de champ froid équipant les microscopes électroniques par transmission les plus performants. Ces diverses caractéristiques des nanocônes (facteur de forme, apex nanométrique, conductivité, stabilité mécanique, forte cohésion atomique) et d'autres (hydrophobicité, inertie chimique, morphologie multi-échelle micro-nano...) font qu'ils pourraient également constituer une solution prometteuse pour concevoir des sondes potentiellement supérieures aux sondes existantes, qu'elles soient standard ou plus spécifiques comme celles en nanotubes de carbone, pour divers types de microscopie à champ proche, notamment en termes de résolution spatiale et durabilité. Dans une première partie, cette thèse est dédiée à la synthèse de nanocônes de carbone individuels suivant une méthode originale de synthèse nommée ToF-CVD (Time of Flight - Chemical Vapor Deposition). Le travail révèle des mécanismes de formation complexes mettant en jeu d'une part les mécanismes de nucléation en phase hétérogène spécifiques de la CVD du carbone pyrolytique, et d'autre part des mécanismes de mouillabilité impliquant de phénomènes connus du domaine comme l'instabilité de Plateau-Rayleigh. Le montage des nanocônes sur des supports dédiés en tant que sondes pour microscopies à champ proche est ensuite réalisé, suivi par des études de caractérisation (SEM, TEM, spectroscopie RAMAN) pour évaluer leurs caractéristiques initiales du point de vue géométrique et structural et leur évolution vis-à-vis des conditions opératoires requises à la fois lors du montage et pour les différents modes de microscopie à champ proche étudiés. Dans une seconde partie, le potentiel des nanocônes de carbone en tant que sondes pour des modes de microscopie à champ proche non conducteurs comme le mode topographie (microscopie à force atomique - AFM) et le mode "Peak Force Quantitative Nano Mechanical" (PF-QNM), et pour des modes conducteurs comme pour la microscopie à effet tunnel (STM), la microscopie à force atomique conducteur (c-AFM), la microscopie à force Kelvin (KFM) est évalué. Cette évaluation est faite sur la base de (i) leurs performances ; (ii) leur durabilité ; (iii) leur versatilité. La finalité ultime est de comparer la performance des sondes-nanocônes de carbone par rapport à des sondes commerciales. Les nanocônes de carbone se révèlent être de véritables sondes multimodes avec peu d'équivalents actuels. Des améliorations sont cependant nécessaires et possibles, ce pour quoi des directions sont proposées.

La présente invention concerne la fabrication d’une pièce en matériau composite à matrice céramique durant lequel une ébauche déliantée est pressée à chaud pour former la matrice céramique par réaction chimique à l’état solide entre du carbone d’une composition pulvérulente et du silicium ou un élément métallique.

International audience; L’agroforesterie, qui associe des arbres aux cacaoyers, apparaît comme une option crédible pour renouveler la cacaoculture en Afrique. La culture pure de cacaoyers, dominante, y est en effet à bout de souffle. Il est donc urgent d’identifier des solutions techniques pour stabiliser les zones cacaoyères, réduire la tension sur les forêts et s’adapter à l’évolution du climat. Un équilibre peut être trouvé entre les cacaoyers et un panachage d’arbres choisis par les agriculteurs pour leurs usages variés, tout en maintenant un rendement en cacao convenable sur le long terme. Cet équilibre assure aussi des services écologiques comme le stockage du carbone et la protection phytosanitaire. Des travaux récents menés au Cameroun montrent que le pilotage des cacaoyères agroforestières peut s’appuyer sur un indicateur simple, la mesure de la surface terrière des cacaoyers et celle des arbres associés. Cet indicateur pourrait être adopté pour la certification du cacao durable, tandis que la convergence constatée entre savoirs locaux et résultats scientifiques pourrait aider à co-construire les conseils techniques.

This thesis work proposes solutions to stabilize the electrochemical performances of SnO2-based negative electrodes for lithium-ion batteries. First of all, the influence of SnO2 nanostructuration and inherent defects on electrochemical performances are studied. Then, carbon/SnO2 composites are synthesized to contain the volume expansion and the influence of the dimensionality of the carbonaceous matrix (1D, 2D, 3D) on the electrochemical performances is demonstrated. Finally, the surface of the material is fluorinated using either molecular fluorination by F2(g) or radical fluorination by thermal decomposition of XeF2(s). The stability of the interface between the material and the electrolyte is then improved and excellent electrochemical properties are obtained.; Ce travail de thèse se propose de réfléchir à des solutions permettant de stabiliser les performances électrochimiques des électrodes négatives à base de SnO2 pour les accumulateurs lithium-ion. Tout d’abord, l’influence de la nanostructuration du SnO2 et des défauts inhérents sur les performances électrochimiques est étudiée. Puis, des composites carbone/SnO2 sont élaborés afin de contenir l’expansion volumique et l’influence de la dimensionnalité de la matrice carbonée (1D, 2D, 3D) sur les performances électrochimiques est démontrée. Finalement, la surface du matériau est fluorée en utilisant soit la fluoration moléculaire par F2(g) soit la fluoration radicalaire par décomposition thermique du XeF2(s). La stabilité de l’interface entre le matériau et l’électrolyte est alors améliorée et d’excel-lentes propriétés électrochimiques sont obtenues.

This thesis work proposes solutions to stabilize the electrochemical performances of SnO2-based negative electrodes for lithium-ion batteries. First of all, the influence of SnO2 nanostructuration and inherent defects on electrochemical performances are studied. Then, carbon/SnO2 composites are synthesized to contain the volume expansion and the influence of the dimensionality of the carbonaceous matrix (1D, 2D, 3D) on the electrochemical performances is demonstrated. Finally, the surface of the material is fluorinated using either molecular fluorination by F2(g) or radical fluorination by thermal decomposition of XeF2(s). The stability of the interface between the material and the electrolyte is then improved and excellent electrochemical properties are obtained.; Ce travail de thèse se propose de réfléchir à des solutions permettant de stabiliser les performances électrochimiques des électrodes négatives à base de SnO2 pour les accumulateurs lithium-ion. Tout d’abord, l’influence de la nanostructuration du SnO2 et des défauts inhérents sur les performances électrochimiques est étudiée. Puis, des composites carbone/SnO2 sont élaborés afin de contenir l’expansion volumique et l’influence de la dimensionnalité de la matrice carbonée (1D, 2D, 3D) sur les performances électrochimiques est démontrée. Finalement, la surface du matériau est fluorée en utilisant soit la fluoration moléculaire par F2(g) soit la fluoration radicalaire par décomposition thermique du XeF2(s). La stabilité de l’interface entre le matériau et l’électrolyte est alors améliorée et d’excel-lentes propriétés électrochimiques sont obtenues.

International audience; The urgent need for efficient energy storage devices has stimulated a great deal of research on electrochemical double layer capacitors (EDLCs). This review aims at summarizing the recent progress in nanoporous carbons, as the most commonly used EDLC electrode materials in the field of capacitive energy storage, from the viewpoint of materials science and characterization techniques. We discuss the key advances in the fundamental understanding of the charge storage mechanism in nanoporous carbon-based electrodes, including the double layer formation in confined nanopores. Special attention will be also paid to the important development of advanced in situ analytical techniques as well as theoretical studies to better understand the carbon pore structure, electrolyte ion environment and ion fluxes in these confined pores. We also highlight the recent progress in advanced electrolytes for EDLCs. The better understanding of the charge storage mechanism of nanoporous carbon-based electrodes and the rational design of electrolytes should shed light on developing the next-generation of EDLCs.

Recently, a desalination technique based on porous carbon has been reported, merging together desalination process with electrochemical energy storage. Thanks to this new strategy, an important step forward, respect to other water desalination technologies, has been achieved. The principle is based on the capacitive adsorption of Na+ and Cl- ions in the pores of a porous activated carbon, constituting the active material of an electrochemical double layer capacitor electrode. Differently from conventional EDLC, the active material is made in the present case as slurries flowed through an electrochemical cell to achieve a continuous desalination of seat water; such system has been named Electrochemical Flow Capacitor (ELC). We first studied the different components of the electrochemical cell, from solvent / solute interactions to the structure of the carbons used as electrode materials. These studies were done using a conventional supercapacitor assembly, i.e. a cell in which the two porous carbon electrodes (anode and cathode) are implemented as a film. We characterized a desalinization cell using different type of electrodes using the [FeIII(CN)6]3- / [FeII(CN)6]4- redox couple as an electrochemical probe. Our approach allowed to define a dimensionless number teta, which is proportional to the flow rate and inversely proportional to the potential scan rate, giving a guideline to sort out different operating regimes in the flow cell. Two operating regimes have been evidenced: a permanent regime for teta > 45, allowing for higher and efficient charge adsorption, and a non-permanent domain for teta < 45. Finally, we proceeded to the formulation of carbon suspensions. We studied the rheology and the electrochemical properties of the suspensions according to the composition in order to determine the best suspension composition to use for our cell operating in EFC mode.; Dernièrement une technique de désalinisation à base de carbone poreux, qui constitue une avancée importante parmi les nombreuses technologies de désalinisation de l'eau, a été rapportée. Le principe repose sur le fait que les ions Na+ et Cl- sont adsorbés dans les pores des carbones sous l'effet d'une polarisation externe : les ions sodium sont adsorbés à l'électrode négative et les chlorures à la positive. Notre travail porte sur le développement des matériaux et sur le design des cellules optimisées, l'objectif étant d'améliorer le rendement énergétique du procédé de désalinisation. Dans ce contexte nous étudions aussi le concept de EFC (Electrochemical Flow Capacitor) qui consiste à faire circuler une suspension de carbone dans l'eau salée à l'intérieur d'une cellule électrochimique. Nous avons étudié dans un premier temps les différents composants de la cellule électrochimique, des interactions solvant/soluté jusqu'à la structure des carbones utilisés comme matériaux d'électrode. Ces études se sont faites en utilisant un montage classique de supercondensateur, c'est-à-dire une cellule dans laquelle les deux électrodes de carbone poreux (anode et cathode) sont mise en œuvre sous forme de film qui recouvre un colleteur de courant. Nous avons caractérisé une cellule de désalinisation en utilisant différents types d'électrodes et le couple redox [FeIII(CN)6]3- / [FeII(CN)6]4- comme sonde électrochimique. Notre approche a permis de définir un nombre sans dimension teta, qui est proportionnel au débit et inversement proportionnel à la vitesse de balayage du potentiel, donnant une ligne directrice pour définir les différents régimes de fonctionnement pour la cellule en mode flow. Deux régimes de fonctionnement ont été mis en évidence : un régime permanent pour teta> 45, permettant une adsorption de charge plus élevée et efficace, et un domaine non permanent pour teta

Compte-rendu de lecture de l'ouvrage sur Carbone. Sa vie, ses oeuvres.; Note de lectureL’ouvrage met en scène le carbone : élément, atome, molécule, matériau… à travers une sorte de biographie matérialiste établie par deux épistémologues et historiens des sciences.

National audience; Ce projet vise à étudier l’hydrologie la tourbière de Bernadouze (OHM Haut Vicdessos). Pour cela un suivi hydro-météorologique est en cours d’acquisition depuis 2012. Les observations hydrologiques issues des projets précédents montrent environ 1800 l/m²/an de précipitation pour 550 l/m²/an sortants à l’exutoire de la tourbière. 480 l/m²/an sont évaporés et 780 l/m²/an s’infiltrent dans le réseau karstique sous-jacent. Seules les grosses crues de fonte de neige ou d’orage débordent vers la tourbière (Master 2015 de T. Rosset). Ce modèle de fonctionnement hydrologique, a été validé par une expérience de traçage artificiel (fluorésceine) qui relie les pertes observées vers la tourbière au réseau karstique du Mont Ceint. Le bilan hydrologique s’affine, les suivis temporels de l’isotopie de la molécule d’eau, interprété grâce au gradient de fractionnement isotopique avec l’altitude permettent de calculer la part de l’eau de neige dans les écoulements de la rivière. Ces travaux ont servi de bases aux calculs de flux d’exportation géochimique et de reconstitution de paléo-précipitation qui ont abouti à 2 publications en préparation (Rosset et al, Biogeosciences et JGR) et 2 publications acceptées Allen et al. (Catena, Nature Géosciences). Les deux chantiers en cours consiste à (1) valider le modèle qui relie variations piézométrique et flux de carbone dans la rivière en réalisant un essai de caractérisation des propriétés de stockage en eau de la tourbe et (2) caractériser le signal isotopique de la neige avant la fonte pour contraindre notre compréhension du fractionnement isotopique de l’eau en montagne.

Le projet a consisté en l’équipement et la caractérisation d’un dispositif expérimental composé de 4 parcelles (24x75 m) correspondant à 4 systèmes (effluents bruts ; digestat brut ; digestats après séparation de phase ; engrais minéral) sur lesquels différents produits résiduaires organiques (PRO) ont été épandus au cours d’une rotation blé, colza, blé. Des mesures ont été effectuées sur le terrain (azote du sol, lessivage, gaz à effet de serre, exportation par les récoltes, etc.). En complément, la modélisation a permis d’aboutir au bilan azoté de chaque système. Suite à l’étude de la qualité de la matière organique des PRO, le stockage dans le sol de la matière organique a été simulé à long terme : les digestats permettent un stockage légèrement inférieur au effluent non méthanisés. Enfin, une analyse de cycle de vie (ACV) à l’échelle de la parcelle a été conduite : les scénarios impliquant des digestat se positionnent de façon intermédiaire vis-à-vis des autres scénarios (le point de vigilance porte sur les émissions de nitrates).

The assessment of soil health is becoming an important societal issue, particularly in the context of the agroecological transition. However, the concept of soil health does not reach consensus within the scientific community. The most shared definition is based on the ability of soil to function (Karlen et al., 1997) and to provide ecosystem services. However, most current methods focus on stock measurements (C, N, microbial biomass, etc.) and rarely include a true measurement of functions driven by soil biota. When they exist, the functions measured are performed on soil which has previously been sieved and dried, rather reflecting a potential level of the function than the reality in the field. To overcome these methodological limitations, a new framework based on functional evaluation of soil health is proposed using an integrative approach, considering the links between physicochemical properties and the biological activity of soils. This method, namely Biofunctool®, incorporates nine rapid and low-cost field indi-cators to evaluate three main soil functions: carbon transformation, nutrient cycling, structure maintenance. The capacity of all the indicators to assess the impact of land management on soil health has been validated on various tropical and pedoclimatic contexts. A quality index integrating the indicators was constructed to synthesize the overall impact of land management on soil health. The final objective is that Biofunctool® could be used by non-experts. In this study, we illustrate this approach with two examples of soil health measurement carried out in tropical environments (Thailand) within (i) cultural associations (legumes, cassava) in rubber plantations (Hevea brasiliensis) (ii) monocultures of Hevea of different ages in various pedoclimatic contexts. The advantages and limitations of Biofunctool® are discussed and ways to improve the tools are exposed. Biofunctool® may allow a better understanding of the impact of agricultural practices on soil functions provided by soil biodiversity and could be in the future included in larger environmental assessment frameworks, L'évaluation de la santé des sols devient un enjeu sociétal important, notamment dans le cadre de la transition agroécologique. Cependant, la notion de santé des sols et les moyens pour la mesurer ne font pas consensus au sein de la communauté scientifique. La définition la plus partagée est celle basée sur sa capacité à fonctionner (Karlen et al., 1997) et à fournir des services écosystémiques. Pourtant, les méthodes actuelles sont basées principalement sur des indicateurs de stocks (C, N, biomasse microbienne etc.) et n'intègrent pas, ou très peu, d'indicateurs fonctionnels basés sur le rôle des organismes du sol. Lorsqu'elles existent, les mesures fonctionnelles sont effectuées majoritairement en conditions de laboratoire sur des sols secs et tamisés limitant notre capacité à prendre en compte la réalité de la fonction sur le terrain. Pour pallier ces limites méthodologiques, une nouvelle méthode d'évaluation fonctionnelle de la santé des sols est proposée selon une approche intégrative prenant en compte les liens entre les propriétés physico-chimiques et l'activité biologique des sols. Cette méthode intitulée Biofunctool (R) intègre neuf indicateurs de terrain, rapides et de faibles coûts, permettant d'évaluer trois fonctions principales du sol : la dynamique du carbone, le cycle des nutriments et le maintien de la structure du sol. La capacité de l'ensemble des indicateurs à évaluer l'impact de la gestion des terres sur la santé des sols a été validée sur de nombreux terrains (> 600 points) principalement tropicaux et dans des contextes pédoclimatiques divers. Un index de qualité intégrant les indicateurs a été construit afin de synthétiser l'impact global de la gestion des terres sur la santé du sol. L'objectif est que Biofunctool (R) puisse être utilisé par des utilisateurs non spécialisés. Nous illustrons cette approche par deux exemples de mesure de la santé des sols effectués en milieu tropical (Thaïlande) au sein (i) d'associations culturales (légumineuses, manioc) dans des plantations d'hévéa (Hevea brasiliensis) (ii) de monoculture d'hévéa de différents âges dans divers contextes pédoclimatiques. Les avantages et limites de l'approche sont discutés et des voies d'amélioration de l'outil sont exposées. Biofunctool (R) devrait permettre de mieux appréhender l'impact des pratiques agricoles sur les fonctions du sol associées à la biodiversité et pourrait servir de base pour intégrer la santé des sols dans les analyses environnementales.

The end of the Palaeozoic is witness to major internal and external geodynamic modifications, materialised both by the end of the accretion of Pangaea and the beginning of its dismantling, and by a major climatic transition, from an icehouse to a greenhouse mode on a vegetated Earth, with a structuring of the biosphere analogous to the present one. Given these major modifications, palaeoenvironmental changes are recorded in the late Carboniferous to Permian late-orogenic sedimentary basins, such as in Western Europe, and particularly in France, in the north-eastern part of the Massif Central, constituting a remnant of the Variscan orogeny. At present, these basins are difficult to study because of their incomplete preservation, and are mainly available through subsurface data, with rare outcrops. In addition, the geochronological framework in which they occur is relatively unconstrained. This work aims at re-evaluating all available data: the first step was to improve the geochronological framework of the sedimentary series by U-Pb dating on altered volcanic ash layers interbedded in siliciclastic sediments, in order to accurately place these basins in the geodynamic context. Obtained ages are centered on the Carboniferous-Permian boundary and the early Permian. The sedimentological setting was then clarified, highlighting mainly subaquatic (lakes and deltas) and sometimes subaerial deposits (floodplains), with well-preserved coal and organic matter-rich levels, indicating a relatively humid climate. A more developed study on organic matter clarified the depositional environment evolution and highlighted local perturbations in carbon and nitrogen cycles. Mineralogical characterisation of clay assemblages highlighted local variations in continental runoff over time. Finally, to characterise the high-frequency temporal framework, a cyclostratigraphic study was carried out, highlighting an astronomical-cycle control on the sedimentation, placing basin filling processes in a larger-scale climatic setting. Reference sections are now available for the Carboniferous–Permian transition in the Western European continental realm, studied using a multi-proxy approach, the results of which reflect local to global-scale palaeoenvironmental and palaeoclimatic conditions., La période fini-paléozoïque est l'époque de grands changements géodynamiques, matérialisés par la fin de l'accrétion de la Pangée et le début de son démantèlement, et une transition climatique majeure d'un climat icehouse à greenhouse sur une Terre présentant une biosphère présentant une structuration quasi-analogue à l'actuelle. Étant donné ces grandes modifications, des changements paléoenvironnementaux sont observés dans les bassins sédimentaires tardi-orogéniques fini-carbonifères à permiens, notamment en Europe de l'Ouest, et particulièrement en France, au nord-est du Massif central, relique de l'orogenèse varisque. Aujourd'hui, ces bassins sont difficiles à étudier du fait de leur préservation incomplète, et sont essentiellement disponibles via des données de subsurface, avec de rares affleurements. De plus, le cadre géochronologique dans lequel ils s'inscrivent est peu contraint. Ce travail de thèse s'est donc proposé dans un premier temps de réévaluer l'ensemble des données disponibles : la première étape a été de préciser le cadre géochronologique des séries préservées afin de replacer précisément ces bassins dans leur contexte géodynamique via des datations U-Pb sur des niveaux de cendres volcaniques altérées. Les résultats fournissent des âges centrés sur la limite Carbonifère-Permien et sur le début du Permien. Le cadre sédimentologique a ensuite été précisé, mettant en évidence la présence de dépôts essentiellement subaquatiques (lacustres et deltaïques) et parfois subaériens (plaines d'inondation) avec des dépôts de charbon et de matière organique bien préservés, soulignant un contexte climatique relativement humide. Une étude plus poussée sur la matière organique a permis de préciser les environnements de dépôt et de mettre en évidence des modifications locales dans les cycles du carbone et de l'azote. La caractérisation minéralogique des assemblages argileux a souligné des changements locaux du régime de précipitations au cours du temps. Enfin, une étude cyclostratigraphique ayant pour but de préciser le cadre temporel haute-fréquence a permis également de souligner un rôle plus global du climat dirigé par les cycles astronomiques, permettant de mieux comprendre les processus de remplissage des bassins et de les replacer dans un cadre climatique de plus grande échelle. Nous disposons donc maintenant de coupes de référence pour la transition Carbonifère-Permien en domaine continental d'Europe de l'Ouest, étudiées par une méthode multi-proxies dont l'intégration des résultats nous permet d'approcher des conditions environnementales et climatiques d'échelle locale, voir globale.

Le projet a consisté en l’équipement et la caractérisation d’un dispositif expérimental composé de 4 parcelles (24x75 m) correspondant à 4 systèmes (effluents bruts ; digestat brut ; digestats après séparation de phase ; engrais minéral) sur lesquels différents produits résiduaires organiques (PRO) ont été épandus au cours d’une rotation blé, colza, blé. Des mesures ont été effectuées sur le terrain (azote du sol, lessivage, gaz à effet de serre, exportation par les récoltes, etc.). En complément, la modélisation a permis d’aboutir au bilan azoté de chaque système. Suite à l’étude de la qualité de la matière organique des PRO, le stockage dans le sol de la matière organique a été simulé à long terme : les digestats permettent un stockage légèrement inférieur au effluent non méthanisés. Enfin, une analyse de cycle de vie (ACV) à l’échelle de la parcelle a été conduite : les scénarios impliquant des digestat se positionnent de façon intermédiaire vis-à-vis des autres scénarios (le point de vigilance porte sur les émissions de nitrates).En se basant sur le référentiel « barème d’entraide » des Chambres d’agriculture, nous avons estimé les coûts complets du passage des différents matériels d’épandage des PRO ou de l’azote minéral utilisés sur l’essai. Ces coûts ont été multipliés par le nombre de passages des matériels dans chaque système pendant les 3 ans afin d’estimer les coûts à la rotation.Cela nous a permis d’obtenir des coûts d’épandage pour 1 m3 de PRO et aussi une estimation du coût d’épandage d’une unité (kg) d’azote total dans chaque système étudié. Par exemple, l’azote minéral est 5 fois moins coûteux à épandre que le fumier et 4 fois moins coûteux à épandre que le digestat liquide. Cependant, si on tient compte du prix d’achat des fertilisants minéraux (N, P, K), les charges pour la fertilisation sont, dans le système sans apport de PRO, supérieures aux charges d’épandage dans les systèmes avec PRO (effluents bruts ou digestats) d’environ 100 € par ha et par an.Une étude complémentaire, cette fois à l’échelle de l’exploitation, a été conduite pour étudier l’impact de l’éloignement des parcelles et le choix du matériel d’épandage sur les coûts et le nombre de jours nécessaires pour l’épandage du digestat.

CERVOXY; International audience; Imaging is critical to each step of precision radiation therapy, i.e. planning, setup, delivery and assessment of response. Hadrontherapy can be considered to deliver more precise dose distribution that may better spare normal tissues from intermediate low doses of radiation. In addition, hadrontherapy using high linear energy transfer ions may also be used for dose escalation on biological target volumes defined by functional imaging. However, the physical characteristics of hadrontherapy also make it more demanding in terms of imaging accuracy and image-based dose calculation. Some of the developments needed in imaging are specific to hadrontherapy. The current review addresses current status of imaging in proton therapy and the drawbacks of photon-based imaging for hadrons. It also addresses requirements in hadrontherapy planning with respect to multimodal imaging for proper target and organ at risk definition as well as to target putative radioresistant areas such as hypoxic ones, and with respect to dose calculation using dual energy CT, MR-proton therapy, proton radiography. Imaging modalities, such as those used in photon-based radiotherapy (intensity modulated and stereotactic radiotherapy), are somewhat already implemented or should be reaching “routine” hadrontherapy (at least proton therapy) practice in planning, repositioning and response evaluation optimizable within the next five years. Online monitoring imaging by PET, as currently developed for hadrontherapy, is already available. Its spatiotemporal limits restrict its use but similar to prompt gamma detection, represents an area of active research for the next 5 to 10 years. Because of the more demanding and specific dose deposit characteristics, developments image-guided hadrontherapy, such as specific proton imaging using tomography or ionoacoustics, as well as delivery with MR-proton therapy, may take another 10 years to reach the clinics in specific applications. Other aspects are briefly described such as range monitoring. Finally, the potential of imaging normal tissue changes and challenges to assess tumour response are discussed.; L’imagerie est essentielle à chaque étape de la radiothérapie de précision, et en particulier la planification, la vérification du repositionnement en salle, la vérification de la dose et l’évaluation de la réponse. Certains des développements nécessaires en imagerie sont spécifiques à l’hadronthérapie du fait des caractéristiques du dépôt de dose et des interactions dans la matière. Cette brève revue porte sur l’état actuel de l’imagerie en protonthérapie et sur les inconvénients de l’utilisation d’une imagerie X pour les hadrons. Elle décrit les exigences de la planification de l’hadronthérapie en ce qui concerne l’imagerie multimodale pour la définition de la cible et des organes à risque, ainsi que les pistes actuellement identifiées pour cibler spatialement et temporellement l’hypoxie tumorale. Le calcul de la dose par tomodensitométrie à double énergie, la protonthérapie-IRM et la radiographie par protons sont des voies de recherche actuelles en imagerie pour réduire les incertitudes liées à l’imagerie X dans le calcul de la dose. Les modalités d’imagerie utilisées en radiothérapie classique par photons en planification, repositionnement et évaluation de la réponse sont globalement toutes transposables ou déjà présentes et optimisables en hadronthérapie dans un horizon de 5 ans. L’imagerie de contrôle en ligne, actuellement spécifique à l’hadronthérapie, par TEP est déjà disponible. Ses limites spatiotemporelles restreignent son usage mais sont une voie de recherche active, comme la détection de gamma prompts, pour les 5-10 années à venir. Les problématiques de radiothérapie guidée par l’image spécifiques à l’hadronthérapie, plus requérante du fait du dépôt de dose “fini”, telles que la tomographie par protons ou la ionoacoustique, le seront probablement dans un horizon de 10 ans dans des applications particulières. Les aspects de vérification du parcours des hadrons sont brièvement décrits. Enfin, le potentiel de l’imagerie pour analyser des effets infracliniques dans les tissus normaux et les défis liés à l’évaluation de la réponse tumorale sont discutés.

Le projet a consisté en l’équipement et la caractérisation d’un dispositif expérimental composé de 4 parcelles (24x75 m) correspondant à 4 systèmes (effluents bruts ; digestat brut ; digestats après séparation de phase ; engrais minéral) sur lesquels différents produits résiduaires organiques (PRO) ont été épandus au cours d’une rotation blé, colza, blé. Des mesures ont été effectuées sur le terrain (azote du sol, lessivage, gaz à effet de serre, exportation par les récoltes, etc.). En complément, la modélisation a permis d’aboutir au bilan azoté de chaque système. Suite à l’étude de la qualité de la matière organique des PRO, le stockage dans le sol de la matière organique a été simulé à long terme : les digestats permettent un stockage légèrement inférieur au effluent non méthanisés. Enfin, une analyse de cycle de vie (ACV) à l’échelle de la parcelle a été conduite : les scénarios impliquant des digestat se positionnent de façon intermédiaire vis-à-vis des autres scénarios (le point de vigilance porte sur les émissions de nitrates).

Le projet a consisté en l’équipement et la caractérisation d’un dispositif expérimental composé de 4 parcelles (24x75 m) correspondant à 4 systèmes (effluents bruts ; digestat brut ; digestats après séparation de phase ; engrais minéral) sur lesquels différents produits résiduaires organiques (PRO) ont été épandus au cours d’une rotation blé, colza, blé. Des mesures ont été effectuées sur le terrain (azote du sol, lessivage, gaz à effet de serre, exportation par les récoltes, etc.). En complément, la modélisation a permis d’aboutir au bilan azoté de chaque système. Suite à l’étude de la qualité de la matière organique des PRO, le stockage dans le sol de la matière organique a été simulé à long terme : les digestats permettent un stockage légèrement inférieur au effluent non méthanisés. Enfin, une analyse de cycle de vie (ACV) à l’échelle de la parcelle a été conduite : les scénarios impliquant des digestat se positionnent de façon intermédiaire vis-à-vis des autres scénarios (le point de vigilance porte sur les émissions de nitrates).Le projet MétaMétha s’est focalisé sur l’étude de 5 PRO produits sur le site de l’INRA de Nouzilly (37) : un fumier bovin (amendant organique), un lisier bovin (fertilisant organique), un digestat solide (amendant), un digestat brut (amendant ou fertilisant), et un digestat liquide (fertilisant). Premièrement, des analyses physico-chimiques standards ont été faites à chaque épandage (6 à 13 analyses par PRO). Ensuite, la stabilité de la matière organique apportée par les PRO a été étudiée grâce à des incubations en laboratoire et à un fractionnement chimique. Enfin, une analyse des contaminants (PCB, HAP, NP, et ETM) a été réalisée pour chaque PRO.Les produits solides sont plus riches en MO, phosphore, et potasse, et les PRO liquides sont plus riches en azote minéral. Les trois digestats possèdent en général des teneurs en contaminants plus fortes que les effluents bovins (provenant d’autres déchets dans le digesteur). Le fumier procure au sol une matière organique plus stable que le digestat solide.

Le projet a consisté en l’équipement et la caractérisation d’un dispositif expérimental composé de 4 parcelles (24x75 m) correspondant à 4 systèmes (effluents bruts ; digestat brut ; digestats après séparation de phase ; engrais minéral) sur lesquels différents produits résiduaires organiques (PRO) ont été épandus au cours d’une rotation blé, colza, blé. Des mesures ont été effectuées sur le terrain (azote du sol, lessivage, gaz à effet de serre, exportation par les récoltes, etc.). En complément, la modélisation a permis d’aboutir au bilan azoté de chaque système. Suite à l’étude de la qualité de la matière organique des PRO, le stockage dans le sol de la matière organique a été simulé à long terme : les digestats permettent un stockage légèrement inférieur au effluent non méthanisés. Enfin, une analyse de cycle de vie (ACV) à l’échelle de la parcelle a été conduite : les scénarios impliquant des digestat se positionnent de façon intermédiaire vis-à-vis des autres scénarios (le point de vigilance porte sur les émissions de nitrates).Au début du projet, la chambre d’agriculture du Loiret (CA45) a effectué une enquête auprès de 13 agriculteurs de la Région Centre Val de Loire, qui possèdent un méthaniseur et/ ou qui épandent des digestats sous 3 formes (brut, phase liquide, phase solide). Les résultats de l'enquête ont permis d’orienter les modalités expérimentales prévues dans le projet et de choisir les cultures les plus représentatives à implanter.

Le projet a consisté en l’équipement et la caractérisation d’un dispositif expérimental composé de 4 parcelles (24x75 m) correspondant à 4 systèmes (effluents bruts ; digestat brut ; digestats après séparation de phase ; engrais minéral) sur lesquels différents produits résiduaires organiques (PRO) ont été épandus au cours d’une rotation blé, colza, blé. Des mesures ont été effectuées sur le terrain (azote du sol, lessivage, gaz à effet de serre, exportation par les récoltes, etc.). En complément, la modélisation a permis d’aboutir au bilan azoté de chaque système. Suite à l’étude de la qualité de la matière organique des PRO, le stockage dans le sol de la matière organique a été simulé à long terme : les digestats permettent un stockage légèrement inférieur au effluent non méthanisés. Enfin, une analyse de cycle de vie (ACV) à l’échelle de la parcelle a été conduite : les scénarios impliquant des digestat se positionnent de façon intermédiaire vis-à-vis des autres scénarios (le point de vigilance porte sur les émissions de nitrates).

Le projet a consisté en l’équipement et la caractérisation d’un dispositif expérimental composé de 4 parcelles (24x75 m) correspondant à 4 systèmes (effluents bruts ; digestat brut ; digestats après séparation de phase ; engrais minéral) sur lesquels différents produits résiduaires organiques (PRO) ont été épandus au cours d’une rotation blé, colza, blé. Des mesures ont été effectuées sur le terrain (azote du sol, lessivage, gaz à effet de serre, exportation par les récoltes, etc.). En complément, la modélisation a permis d’aboutir au bilan azoté de chaque système. Suite à l’étude de la qualité de la matière organique des PRO, le stockage dans le sol de la matière organique a été simulé à long terme : les digestats permettent un stockage légèrement inférieur au effluent non méthanisés. Enfin, une analyse de cycle de vie (ACV) à l’échelle de la parcelle a été conduite : les scénarios impliquant des digestat se positionnent de façon intermédiaire vis-à-vis des autres scénarios (le point de vigilance porte sur les émissions de nitrates).Une campagne de mesures de la résistivité électrique a été conduite sur le dispositif expérimental MétaMétha (37). Cette prospection offre une première caractérisation des sols du site. En complément, une campagne de 45 sondages, soit 180 prélèvements de sols, est conduite en janvier 2018. Les échantillons de sols sont analysés par le © INRA LAS (texture, carbone, azote, CEC). Enfin l’ouverture de 3 fosses pédologiques a permis d’équiper le sol de sondes de mesures en continu de la température et de l’humidité du sol. Les profils de sols ont été décrits dans la base de données DONESOL © INRA INFOSOL et des prélèvements ont permis de déterminer, au laboratoire, les capacités de rétention en eau du sol © INRA UR SOLS. Des tests menés par l’UR SOLS ont permis de qualifier la capacité de réduction en N2O des sols du dispositif.

Specialisation of farms and spatial segregation between crop and livestock production systems havehampered the proper recycling of nutrients. As a result, N and P budgets are often in excess in intensivelivestock regions, whereas intensive arable regions rely on mineral fertilisers. Despite progress inadjusting mineral supply to animal needs in feed rations, nutrient use efficiency by animals remains low,between 10 and 60% depending on the animal species and livestock system. Conversely, the efficiencyof use of N and P supplied by animal manure by plants is close to that observed for soluble mineralfertilizers since the methods and schedules of intake allow a supply of nutrients synchronous with plantneeds. Therefore, an overall high efficiency of the system requires a recoupling of crop and livestockproduction systems. Innovative technical or organisational levers, at several organisation levels, mayhelp reaching this recoupling.; La spécialisation des systèmes de production agricole et la ségrégation géographique entre régionsd’élevage et régions de grandes cultures ont réduit les possibilités de bouclage local des cyclesbiogéochimiques par épandage des effluents d’élevage sur des parcelles destinées à la productionvégétale. Il en résulte des bilans excédentaires d’azote (N) et de phosphore (P) dans les régionsd’élevages intensifs, et une utilisation importante d’engrais de synthèse dans les régions de grandescultures. L’abandon de l’élevage dans les régions de grandes cultures a eu aussi pour effet de simplifierles successions de culture, avec la réduction voire la disparition des cultures fourragères. Malgré desprogrès faits dans l’ajustement des apports aux besoins des animaux, l’efficience d’utilisation deséléments minéraux contenus dans les rations animales demeure faible (entre 10 et 60% du N et du Pretenu dans les produits animaux selon les espèces et les systèmes d’élevage). A l’inverse, l’efficienced’utilisation du N et du P des effluents d’élevage par les végétaux est proche de celle observée pour lesengrais minéraux solubles dès lors que les modalités et calendriers d’apport permettent une fournituredes nutriments synchrone avec les besoins des plantes. Une efficience globale élevée du systèmesuppose donc une association des productions animales et végétales. Au-delà de l’associationclassique dans les systèmes de polyculture-élevage, celle-ci peut être envisagée selon des modalitésinnovantes, à différents niveaux d’organisation.

Le projet a consisté en l’équipement et la caractérisation d’un dispositif expérimental composé de 4 parcelles (24x75 m) correspondant à 4 systèmes (effluents bruts ; digestat brut ; digestats après séparation de phase ; engrais minéral) sur lesquels différents produits résiduaires organiques (PRO) ont été épandus au cours d’une rotation blé, colza, blé. Des mesures ont été effectuées sur le terrain (azote du sol, lessivage, gaz à effet de serre, exportation par les récoltes, etc.). En complément, la modélisation a permis d’aboutir au bilan azoté de chaque système. Suite à l’étude de la qualité de la matière organique des PRO, le stockage dans le sol de la matière organique a été simulé à long terme : les digestats permettent un stockage légèrement inférieur au effluent non méthanisés. Enfin, une analyse de cycle de vie (ACV) à l’échelle de la parcelle a été conduite : les scénarios impliquant des digestat se positionnent de façon intermédiaire vis-à-vis des autres scénarios (le point de vigilance porte sur les émissions de nitrates).

The polymer binder is one of the essential constituents of the silicon-based electrode of a Li-ion battery. It helps in the retention of silicon capacity by reducing volume expansion during charge / discharge cycles. Various parameters related to the polymer are involved in obtaining a stable electrode with good electrochemical performance. The formulation by grinding with SPEX allows good diffusion of lithium but it degrades the polymer by depolymerization. Using the SPEX (Si + Csp) formulation method followed by magnetic stirring of the mixture with the polymer binder can take advantage of SPEX formulation for silicon while reducing polymer degradation. Different polysaccharides are obtained by chemical modification of pectins, celluloses and polygalactomannans and fully characterized. These polysaccharides obtained are tested as a polymer binder in a negative silicon electrode. Different structural and formulation effects are highlighted. The grinding method (SPEX) appears to influence the consistency of the slurry, in the case of CMC. This may be related to the size of the polysaccharide, then adequate for good capacity retention. The degree of methylation in the case of pectin also showed an important contribution (capacity of 2174 mAh / g after 50 cycles). With a degree of methylation of 24% and a molar mass of 50,000 g / mol, the obtained performance is comparable to that of polyacrylic acid 450,000 g / mol. Cellulose oxidized at 34% allows for better retention capacities than CMC250. The hydroxyl functions are also involved in reducing the volume expansion as shown in the example of locust bean gum, Le liant polymère est un des constituants essentiels de l'électrode à base de silicium d'une batterie Li-ion. Il aide à la rétention de la capacité du silicium par la réduction de l'expansion volumique lors des cycles de charge/décharge. Différents paramètres liés au polymère interviennent dans l'obtention d'une électrode stable avec de bonnes performances électrochimiques. La formulation par broyage au SPEX permet une bonne diffusion du lithium mais elle dégrade le polymère par dépolymérisation. L'utilisation de la méthode de formulation SPEX (Si + Csp) puis agitation magnétique du mélange avec le liant polymère permet de profiter de l'avantage du SPEX pour le silicium tout en diminuant la dégradation du polymère. Différents polysaccharides sont obtenus par modification chimique de pectines, celluloses et polygalactomannanes et complètement caractérisés. Ces polysaccharides obtenus sont testés en tant que liant polymère dans une électrode négative au silicium. Différents effets structuraux et de formulation sont mis en évidence. La méthode de broyage (SPEX) semble influencer l'homogénéité de l'encre, dans le cas de la CMC. Cela peut être liée à la taille du polysaccharide, alors adéquate pour une bonne rétention de la capacité. Le degré de méthylation dans le cas de la pectine, a montré une importante contribution également (capacité de 2174 mAh/g après 50 cycles). Avec un degré de méthylation de 24% et une masse molaire de 50000 g/mol, les performances obtenues sont comparables à celles de l'acide polyacrylique 450000 g/mol. La cellulose oxydée à 34% permet d'avoir de meilleures capacités de rétention que la CMC250. Les fonctions hydroxyles interviennent également pour réduire l'expansion volumique comme le montre l'exemple de la gomme de caroube

Le projet a consisté en l’équipement et la caractérisation d’un dispositif expérimental composé de 4 parcelles (24x75 m) correspondant à 4 systèmes (effluents bruts ; digestat brut ; digestats après séparation de phase ; engrais minéral) sur lesquels différents produits résiduaires organiques (PRO) ont été épandus au cours d’une rotation blé, colza, blé. Des mesures ont été effectuées sur le terrain (azote du sol, lessivage, gaz à effet de serre, exportation par les récoltes, etc.). En complément, la modélisation a permis d’aboutir au bilan azoté de chaque système. Suite à l’étude de la qualité de la matière organique des PRO, le stockage dans le sol de la matière organique a été simulé à long terme : les digestats permettent un stockage légèrement inférieur au effluent non méthanisés. Enfin, une analyse de cycle de vie (ACV) à l’échelle de la parcelle a été conduite : les scénarios impliquant des digestat se positionnent de façon intermédiaire vis-à-vis des autres scénarios (le point de vigilance porte sur les émissions de nitrates).Pour le dataset, consulter : Metametha dataset https://doi.org/10.15454/5MOZKJ

This work is devoted to the preparation of new bio-based carbon materials. Carbon materials, such as carbon fibers used in composites, are mainly obtained from a petroleum precursor. These precursors are expensive and not compatible with a sustainable industry. The use of a bio-based precursor available in large quantities such as lignin makes it possible to overcome limitations of petroleum based precursors. The aromatic molecular structure and high carbon content of lignin make it an ideal candidate for the production of bio-based carbon material. Lignin could be transformed into various materials such as carbon nanofibers, twisted carbon nanofibers, or carbonized composite 3D structures. These materials have been obtained from innovative techniques such as electrospinning and 3D printing. Twisting of the lignin-based-carbon nanofibers allowed for measurements of their mechanical strength. The electrochemical properties of the lignin-based twisted carbon nanofibers are interesting for potential microelectrode applications. The low microstructural order of the carbon from the carbonized lignin has been improved. Graphitization treatment or addition of carbon nanofillers contributed to this improvement. The mechanical, structural and electrical properties of nanocomposite carbon nanofibers illustrate the influence of graphene oxide on lignin. A composite effect between these two components has been observed. The 3D printing of composite inks based on lignin and graphene oxide has been reported for the first time in order to elaborate dense, organized and electrically conductive 3D carbonized structures.; Ce travail de thèse est consacré à la mise en forme de nouveaux matériaux carbonés à partir d’un précurseur biosourcé. Les matériaux carbonés tels que les fibres de carbone utilisés dans les composites sont principalement obtenus à partir de précurseurs d’origine pétrosourcée. Ces précurseurs sont onéreux et incompatibles avec une industrie durable. L’utilisation d’un précurseur biosourcé disponible en grande quantité tel que la lignine permet de pallier ces limitations. La structure moléculaire aromatique et la teneur élevée en carbone de la lignine font d’elle un candidat idéal pour l’élaboration de matériau carboné biosourcé. La lignine a pu être transformée en divers matériaux carbonés tels que des nanofibres de carbone, des tresses de nanofibres de carbone, ou encore des objets 3D composites carbonisés. Ces matériaux ont été obtenus à partir de techniques innovantes que sont l’électrofilage et l’impression 3D. Le tressage des nanofibres de carbone ex-lignine a permis d’évaluer les propriétés mécaniques des fibres de carbone. Les propriétés électrochimiques des tresses de nanofibres de carbone ex-lignine sont apparues intéressantes pour une utilisation potentielle en tant que microélectrodes. La microstructure faiblement organisée du carbone issue de la lignine a pu être améliorée. Un traitement thermique de graphitisation ou un ajout de nanocharges carbonées ont contribué à cette amélioration. Les propriétés mécaniques, structurales et de conductivité électrique des nanofibres nanocomposites ont permis de définir l’influence de l’oxyde de graphène sur la lignine. Un effet composite entre ces deux constituants a pu être observé. L’impression 3D d’encres composites à base de lignine et d’oxyde de graphène a pu être rapportée pour la première fois afin d’élaborer des objets 3D carbonisés denses, organisés et conducteurs d’électricité.

This work is devoted to the preparation of new bio-based carbon materials. Carbon materials, such as carbon fibers used in composites, are mainly obtained from a petroleum precursor. These precursors are expensive and not compatible with a sustainable industry. The use of a bio-based precursor available in large quantities such as lignin makes it possible to overcome limitations of petroleum based precursors. The aromatic molecular structure and high carbon content of lignin make it an ideal candidate for the production of bio-based carbon material. Lignin could be transformed into various materials such as carbon nanofibers, twisted carbon nanofibers, or carbonized composite 3D structures. These materials have been obtained from innovative techniques such as electrospinning and 3D printing. Twisting of the lignin-based-carbon nanofibers allowed for measurements of their mechanical strength. The electrochemical properties of the lignin-based twisted carbon nanofibers are interesting for potential microelectrode applications. The low microstructural order of the carbon from the carbonized lignin has been improved. Graphitization treatment or addition of carbon nanofillers contributed to this improvement. The mechanical, structural and electrical properties of nanocomposite carbon nanofibers illustrate the influence of graphene oxide on lignin. A composite effect between these two components has been observed. The 3D printing of composite inks based on lignin and graphene oxide has been reported for the first time in order to elaborate dense, organized and electrically conductive 3D carbonized structures., Ce travail de thèse est consacré à la mise en forme de nouveaux matériaux carbonés à partir d’un précurseur biosourcé. Les matériaux carbonés tels que les fibres de carbone utilisés dans les composites sont principalement obtenus à partir de précurseurs d’origine pétrosourcée. Ces précurseurs sont onéreux et incompatibles avec une industrie durable. L’utilisation d’un précurseur biosourcé disponible en grande quantité tel que la lignine permet de pallier ces limitations. La structure moléculaire aromatique et la teneur élevée en carbone de la lignine font d’elle un candidat idéal pour l’élaboration de matériau carboné biosourcé. La lignine a pu être transformée en divers matériaux carbonés tels que des nanofibres de carbone, des tresses de nanofibres de carbone, ou encore des objets 3D composites carbonisés. Ces matériaux ont été obtenus à partir de techniques innovantes que sont l’électrofilage et l’impression 3D. Le tressage des nanofibres de carbone ex-lignine a permis d’évaluer les propriétés mécaniques des fibres de carbone. Les propriétés électrochimiques des tresses de nanofibres de carbone ex-lignine sont apparues intéressantes pour une utilisation potentielle en tant que microélectrodes. La microstructure faiblement organisée du carbone issue de la lignine a pu être améliorée. Un traitement thermique de graphitisation ou un ajout de nanocharges carbonées ont contribué à cette amélioration. Les propriétés mécaniques, structurales et de conductivité électrique des nanofibres nanocomposites ont permis de définir l’influence de l’oxyde de graphène sur la lignine. Un effet composite entre ces deux constituants a pu être observé. L’impression 3D d’encres composites à base de lignine et d’oxyde de graphène a pu être rapportée pour la première fois afin d’élaborer des objets 3D carbonisés denses, organisés et conducteurs d’électricité.

Le rôle du phosphore (P) en agriculture est indéniable: le P est un nutriment essentiel dont tous les êtres vivants ont besoin pour fonctionner, et est donc nécessaire pour maintenir les rendements agricoles à l’échelle globale dans les années à venir. Une grande partie du P utilisé pour fertiliser les cultures se présente sous forme d’engrais chimique et provient de mines de roches phosphatées. Cette ressource finie est gérée de manière non-optimale: dans certains endroits du Monde, le P est utilisé de manière excessive et peut nuire à l’environnement, alors qu’à d’autres endroits, le P apporté est insuffisant et conduit à des baisses de rendement importantes. Cette hétérogénéité, combiné à des problématiques d’accès à la ressource, qui dépend également de facteurs économiques et politiques, conduit à de sérieuses questions sur les impacts potentiels du P sur la sécurité alimentaire mondiale. Des études récentes se sont penchées sur les principaux facteurs limitant les rendements agricoles dans le Monde, mais présentent des difficultés à séparer la contribution de ces différents facteurs, et en particulier du P. Dans un premier temps, j’ai combiné des simulations de la distribution du P dans les sols agricoles et des simulations de croissance des céréales dans des conditions idéales (i.e. non limitantes en eau, azote, etc.), tout en prenant en compte, de manière fine, les mécanismes de transfert du P entre le sol et la plante. J’ai montré que le P pourrait contribuer de manière significative à une baisse de rendement par rapport au rendement potentiel de 22, 55 et 26 % en blé d’hiver, maïs et riz. Cette diminution n’est que partiellement impactée quand les apports actuels de P par fertilisants chimiques sont considérés et ceci s’explique principalement par l’historique du bilan en P des sols (qui a contribué à fortement augmenter les stocks de P des sols). Cependant, la non prise en compte de certains processus, à savoir ceux liés aux ajustements des plantes dans des conditions limitantes en P, ont pu fortement biaisé ces estimations. Pour mieux représenter ces processus d’ajustements, j’ai ensuite développé un modèle d’allocation du carbone (C) et du P basé sur des principes d’optimisation d’utilisation des ressources au sein de la plante. Le modèle est capable de simuler la réponse de la plante à une limitation en P: augmentation du ratio racines / biomasse aérienne, diminution de la biomasse totale et de la concentration en P. Le modèle a été testé dans un gradient de disponibilité en P à différentes échelles (plante en hydroponie et au champ) et reproduit raisonnablement le comportement des plantes. Malgré des hypothèses simplistes qui ne permettent pas de capturer la nature exacte de l’allocation, le modèle présenté peut être introduit dans un modèle de végétation plus physique, permettant l’étude de la limitation en P de manière plus générique. Le couplage du modèle d’allocation idéalisé à un modèle de végétation physique a été réalisé en utilisant ORCHIDEE, un modèle de végétation dynamique utilisé pour étudier les interactions végétation-climat. Les paramétrisations de processus fondamentaux au sein d’ORCHIDEE (assimilation, etc.) ont été utilisées pour piloter le modèle d’allocation en fonction de la disponibilité en C et en P, et les simulations ont été comparées à deux jeux d’observations sur maïs irrigué. Les résultats ont montré le potentiel de la combinaison de ces deux modèles pour simuler de fonctionnement des cultures dans différents environnements. Le modèle ainsi obtenu pourra être utilisé pour mieux quantifier, à l’échelle mondiale, la contribution du P à la baisse de rendement des cultures par rapport à leur potentiel., The global role of phosphorus (P) in agriculture is undeniable: P is an essential nutrient required by all living beings to function, and thus necessary for sustaining yields worldwide in the time to come. In global agriculture, most of the P used to grow crops comes in form of chemical fertilizer which is mined from existing soil deposits. This in itself would not be an issue, was it not for the way we globally (mis)manage this potentially finite resource. While some places use P to the point of harming the environment, others do not have enough to sustain their yields and feed themselves. Combined with uncertainties of equitable P supply in the future which depend on economical and political factors as well, serious questions arise on the potential impacts of P on global food security. Recent studies have looked into the main drivers of yield worldwide, but have difficulties separating P’ contribution, as they lack the information to do so due to their empirical nature. As an initial step, we combined simulated global information on agricultural soil P and cereal growth in ideal conditions, while accounting for mechanisms of soil-plant P transfer more faithfully. We have found that P could significantly contribute to existing global production gaps with an average yield gap of 22, 55 and 26 % in winter wheat, maize and rice; lowering only slightly with today’s P fertilizer use. This is mainly to be due to the global P management history or the net soil P balance up to date. But the idealized nature of the employed models ignored other processes, namely plant adjustment in P limited environments, which have a significant potential to change our diagnostic estimates. To better represent plant adjustment, we have then developed an carbon (C) & P allocation model based on optimal functioning principles. The idealized model is capable of simulating primary plant response to a P limited environment: root-shoot ratio change, biomass and P concentration decrease. It was compared to plant growth across a P availability gradient at different scales (hydroponic to field) and has been found to reasonably predict observed plant behaviour. In spite of its simplistic assumptions which do not capture the exact nature of P flow within a plant, the idealized model could be introduced into a more physical vegetation one to allow the study of P limitation in a generic growing environment. The coupling of our idealized allocation model to a physical vegetation one was performed using ORCHIDEE, a dynamic vegetation model used to study global vegetation-climate interaction. Its parameterizations of fundamental plant processes were used to drive our model as function of C and P availability, and compared to two irrigated maize observation datasets. The results have shown the potential of their combination to simulate crops in different growing environments, which is to be used on a global scale and finally help us better understand contribution of P to crop productivity globally.

The global role of phosphorus (P) in agriculture is undeniable: P is an essential nutrient required by all living beings to function, and thus necessary for sustaining yields worldwide in the time to come. In global agriculture, most of the P used to grow crops comes in form of chemical fertilizer which is mined from existing soil deposits. This in itself would not be an issue, was it not for the way we globally (mis)manage this potentially finite resource. While some places use P to the point of harming the environment, others do not have enough to sustain their yields and feed themselves. Combined with uncertainties of equitable P supply in the future which depend on economical and political factors as well, serious questions arise on the potential impacts of P on global food security. Recent studies have looked into the main drivers of yield worldwide, but have difficulties separating P’ contribution, as they lack the information to do so due to their empirical nature. As an initial step, we combined simulated global information on agricultural soil P and cereal growth in ideal conditions, while accounting for mechanisms of soil-plant P transfer more faithfully. We have found that P could significantly contribute to existing global production gaps with an average yield gap of 22, 55 and 26 % in winter wheat, maize and rice; lowering only slightly with today’s P fertilizer use. This is mainly to be due to the global P management history or the net soil P balance up to date. But the idealized nature of the employed models ignored other processes, namely plant adjustment in P limited environments, which have a significant potential to change our diagnostic estimates. To better represent plant adjustment, we have then developed an carbon (C) & P allocation model based on optimal functioning principles. The idealized model is capable of simulating primary plant response to a P limited environment: root-shoot ratio change, biomass and P concentration decrease. It was compared to plant growth across a P availability gradient at different scales (hydroponic to field) and has been found to reasonably predict observed plant behaviour. In spite of its simplistic assumptions which do not capture the exact nature of P flow within a plant, the idealized model could be introduced into a more physical vegetation one to allow the study of P limitation in a generic growing environment. The coupling of our idealized allocation model to a physical vegetation one was performed using ORCHIDEE, a dynamic vegetation model used to study global vegetation-climate interaction. Its parameterizations of fundamental plant processes were used to drive our model as function of C and P availability, and compared to two irrigated maize observation datasets. The results have shown the potential of their combination to simulate crops in different growing environments, which is to be used on a global scale and finally help us better understand contribution of P to crop productivity globally.; Le rôle du phosphore (P) en agriculture est indéniable: le P est un nutriment essentiel dont tous les êtres vivants ont besoin pour fonctionner, et est donc nécessaire pour maintenir les rendements agricoles à l’échelle globale dans les années à venir. Une grande partie du P utilisé pour fertiliser les cultures se présente sous forme d’engrais chimique et provient de mines de roches phosphatées. Cette ressource finie est gérée de manière non-optimale: dans certains endroits du Monde, le P est utilisé de manière excessive et peut nuire à l’environnement, alors qu’à d’autres endroits, le P apporté est insuffisant et conduit à des baisses de rendement importantes. Cette hétérogénéité, combiné à des problématiques d’accès à la ressource, qui dépend également de facteurs économiques et politiques, conduit à de sérieuses questions sur les impacts potentiels du P sur la sécurité alimentaire mondiale. Des études récentes se sont penchées sur les principaux facteurs limitant les rendements agricoles dans le Monde, mais présentent des difficultés à séparer la contribution de ces différents facteurs, et en particulier du P. Dans un premier temps, j’ai combiné des simulations de la distribution du P dans les sols agricoles et des simulations de croissance des céréales dans des conditions idéales (i.e. non limitantes en eau, azote, etc.), tout en prenant en compte, de manière fine, les mécanismes de transfert du P entre le sol et la plante. J’ai montré que le P pourrait contribuer de manière significative à une baisse de rendement par rapport au rendement potentiel de 22, 55 et 26 % en blé d’hiver, maïs et riz. Cette diminution n’est que partiellement impactée quand les apports actuels de P par fertilisants chimiques sont considérés et ceci s’explique principalement par l’historique du bilan en P des sols (qui a contribué à fortement augmenter les stocks de P des sols). Cependant, la non prise en compte de certains processus, à savoir ceux liés aux ajustements des plantes dans des conditions limitantes en P, ont pu fortement biaisé ces estimations. Pour mieux représenter ces processus d’ajustements, j’ai ensuite développé un modèle d’allocation du carbone (C) et du P basé sur des principes d’optimisation d’utilisation des ressources au sein de la plante. Le modèle est capable de simuler la réponse de la plante à une limitation en P: augmentation du ratio racines / biomasse aérienne, diminution de la biomasse totale et de la concentration en P. Le modèle a été testé dans un gradient de disponibilité en P à différentes échelles (plante en hydroponie et au champ) et reproduit raisonnablement le comportement des plantes. Malgré des hypothèses simplistes qui ne permettent pas de capturer la nature exacte de l’allocation, le modèle présenté peut être introduit dans un modèle de végétation plus physique, permettant l’étude de la limitation en P de manière plus générique. Le couplage du modèle d’allocation idéalisé à un modèle de végétation physique a été réalisé en utilisant ORCHIDEE, un modèle de végétation dynamique utilisé pour étudier les interactions végétation-climat. Les paramétrisations de processus fondamentaux au sein d’ORCHIDEE (assimilation, etc.) ont été utilisées pour piloter le modèle d’allocation en fonction de la disponibilité en C et en P, et les simulations ont été comparées à deux jeux d’observations sur maïs irrigué. Les résultats ont montré le potentiel de la combinaison de ces deux modèles pour simuler de fonctionnement des cultures dans différents environnements. Le modèle ainsi obtenu pourra être utilisé pour mieux quantifier, à l’échelle mondiale, la contribution du P à la baisse de rendement des cultures par rapport à leur potentiel.

The Southern Ocean is known as a High Nutrient Low Chlorophyll (HNLC) region where major nutrients are present at high concentrations, but phytoplankton biomass remains low. This paradoxical situation is due to iron (Fe) limitation of phytoplankton growth. The increase in phytoplankton biomass in response to Fe input and the consequently higher uptake of carbon dioxide (CO2) were demonstrated in several artificial fertilization experiments and in naturally fertilized regions of the Southern Ocean. However, the impact of Fe on marine prokaryotes, key players in the marine carbon cycle, remains poorly understood. In addition to Fe, concentrations of dissolved organic carbon (DOC) are low in surface waters of the Southern Ocean, leading to a double constraint of microbial heterotrophic activity and growth. To better understand the role of different prokaryotic taxa in the Fe- and C-cycles, several aspects were considered in the present thesis. The results presented in this thesis provide novel insights on the link between diverse microbial taxa and their role in the Fe- and C-cycling in the Southern Ocean.; L'océan Austral est caractérisé par l’acronyme anglais (HNLC) signifiant qu’il contient des concentrations en nutriments élevées, mais que la biomasse phytoplanctonique y est faible. Cette situation paradoxale est due à la limitation du phytoplancton par le fer (Fe). L'augmentation de la biomasse phytoplanctonique en réponse à l'apport de Fe et, par conséquent, une plus grande absorption de dioxyde de carbone (CO2), a été démontrée dans plusieurs expériences de fertilisation artificielle et dans des régions naturellement fertilisées de l'océan Austral. Cependant, l'impact de Fe sur les procaryotes marins, acteurs clés du cycle du carbone marin, reste mal compris. En plus du Fe, les concentrations de carbone organique dissous (COD) sont faibles dans les eaux de surface de l'océan Austral, ce qui entraîne une double limitation pour l’activité et de la croissance des procaryotes hétérotrophes. Pour mieux comprendre le rôle des différents taxons procaryotes dans les cycles de Fe et de C, plusieurs aspects ont été pris en compte dans la thèse actuelle. Les résultats présentés dans cette thèse fournissent de nouvelles perspectives sur le lien entre les divers taxons microbiens et leur rôle dans le cycle du Fe- et du C dans l'océan Austral.

In the current environmental context, it is crucial to optimize the use of resources to reduce waste and greenhouse gas (GHG) emissions. Renewable resources use and recycling lies at the heart of the circular economy model, in which a waste is a mobilizable, transformable, reusable and therefore renewable resource. In agriculture, the “virtuous circle” of circular economy can be achieved through the recycling of organic wastes as fertilizer and the adoption of an agroecological approach that favors ecosystem services for pest control, soil protection and carbon stocks increase, one of the examples of which is mulching. In sugarcane cropping systems straw left on the soil surface is also increasingly coveted by industrial sector to produce second-generation agrofuels. The emerging competition for biomass use and the underlying environmental issues make it necessary to assess both, the agronomic and the environmental advantages and disadvantages of joint recycling of sugarcane mulch and organic fertilizers. Therefore, the objectives of this work are i) to compare the effect of fertilizers of contrasting physicochemical quality, on the decomposition of a sugarcane mulch, and ii) to evaluate the potential of GHG emissions from mulch-fertilizer mixtures, according to the quantity of straw left and the quality of the fertilizers applied. The research strategy adopted in a first step aimed to detect carbon/nitrogen interactions during the combined recycling of straw and organic fertilizers. We have thus tested the predictability of the mineralization dynamics of C and N of the organic materials alone, or in mixture (straw/fertilizer) in the laboratory, by a simple additive model, and a mechanistic model of carbon and nitrogen transformation in the soil - CANTIS. Our results showed that both models overestimated the C mineralization and did not correctly predict the N mineralization of the mixtures. This antagonistic interaction for the mixtures was corrected by the application of a contact factor in CANTIS, which reflects the bioavailability decrease of C and N, due to distribution heterogeneities at a fine scale within the soil. In a second step, we conducted field trials (under real conditions) to measure both the decomposition of sugarcane straw mixed with organic fertilizers and GHG emissions. The amount of straw decomposed was proportional to the initial amount left and was affected neither by the amount of straw nor the type of fertilizer provided. This proportionality is transposable to the potential for carbon sequestration in the soil and should be considered when setting up carbon sequestration or when exporting the straw for alternative use. The type of fertilizer plays a key role in GHG emissions in the short term after fertilization. The highest average CO2 and N2O emission fluxes were obtained by applying pig slurry, which has a high water content and is rich in mineral N. Conversely, the kinetics of GHG emissions from solid fertilizers have been governed by environmental factors, some of which could be controlled, such as water intake or fertilizer quantity application. The use of organic fertilizers is beneficial when they are rich in organic N and poor in water content, such as dry sewage sludge, but the mineralization of nitrogen in this case is gradual and requires elaboration of a specific application strategies to meet crop needs. A better integration of the interactions between the different N and C sources should be considered, in order to develop modeling as a precise tool for the management of an agroecosystem.; Dans le contexte environnemental actuel il est nécessaire d’optimiser l’utilisation des ressources pour réduire les déchets et les émissions de gaz à effet de serre (GES). L’utilisation de ressources renouvelables et le recyclage sont au cœur du modèle d’économie circulaire, selon lequel le déchet est une ressource mobilisable, transformable, réutilisable et par conséquent non limitée. En agriculture, le cercle vertueux de l’économie circulaire peut être mis en place à travers le recyclage des matières organiques en tant que fertilisants et l’adoption d’une approche agroécologique qui privilégie les services écosystémiques pour lutter contre les nuisibles, protéger le sol et augmenter ses stocks de carbone, dont un des exemples est le paillage. Dans la culture de canne à sucre, la paille laissée à la surface du sol, est aussi de plus en plus convoitée par les industriels pour la production d’agrocarburant de seconde génération. L’émergence d’une telle concurrence d’usage de la biomasse et les enjeux environnementaux sous-jacents imposent d’évaluer à la fois les avantages et les inconvénients agronomiques et environnementaux du recyclage conjoint du paillis de canne à sucre et des fertilisants organiques. Les objectifs de ce travail sont donc i) de comparer l’effet des fertilisants de qualité physicochimique contrastée, sur la décomposition d’un paillis de canne à sucre, et ii) d’évaluer les potentialités d’émission de GES des mélanges paillis-fertilisant en fonction de la quantité de paille laissée et de la qualité des fertilisants apportés. La stratégie de recherche adoptée visait dans un premier temps à détecter des interactions carbone/azote lors du recyclage conjoint de la paille et des fertilisants organiques. Nous avons ainsi testé la prédictibilité des dynamiques de minéralisation du C et du N des matières organiques seules, ou en mélange (paille/fertilisant) en laboratoire, par un modèle additif simple et un modèle mécaniste de transformation du carbone et de l’azote dans le sol – CANTIS. Nos résultats ont montré que les deux modèles ont surestimé la minéralisation du C et n’ont pas prédit correctement la minéralisation du N des deux mélanges. Cette interaction antagoniste pour les mélanges a pu être corrigée par l’application d’un facteur de contact dans CANTIS, qui reflète la diminution de la biodisponibilité du C et du N, due à des hétérogénéités de distribution à une échelle fine du sol. Dans un deuxième temps, nous avons effectué des essais au champ (en condition réelles) pour suivre à la fois la décomposition de la paille de canne à sucre en mélange avec des fertilisants organiques et les émissions de GES. La quantité de paille décomposée a été proportionnelle à la quantité initiale laissée et n’a été affectée ni par la quantité de paille initiale, ni par le type de fertilisant apporté. Cette proportionnalité est transposable aux potentialités de stockage de carbone dans le sol et devrait être considérée lors de la mise en place de programmes de séquestration de carbone dans le sol ou lors de l’exportation de la paille pour une utilisation par ailleurs. Le type de fertilisant a un rôle clef sur les émissions de GES à court terme après la fertilisation. Les flux d’émissions moyens de CO2 et de N2O les plus élevés ont été obtenus en appliquant du lisier de porc, qui a une forte teneur en eau et est riche en N minéral. A l’inverse, les cinétiques des émissions de GES des fertilisants solides ont été régis par des facteurs environnementaux, dont certains pourraient être contrôlés, tels que l'apport en eau ou la quantité de fertilisant. L’utilisation de fertilisants organiques est bénéfique lorsqu’ils sont riches en N organique et pauvres en teneur en eau, comme la boue de station d’épuration sèche, mais la minéralisation de l’azote dans ce cas est progressive et nécessite l’élaboration de plans d’épandage spécifiques pour répondre aux besoins des cultures.

National audience

This paper is about the experimental measurement of the effect of the sizing layer of carbon fibres on their coefficient of friction. Firstly, the study allowed to differentiate two fibres whose sizing treatment is not the same thanks to friction tests at tow scale as for as fibre scale. The tests are also realized at several contact angle. Secondly, the effect of desizing effect is evaluated. That study is only conducted at single fibre scale., Cette étude expérimentale porte sur l’effet de l’ensimage de fibres de carbone sur le frottement. L’étude a permis d’une part de différencier deux fibres possédant des ensimages différents par des essais à l’échelle des fibres comme des fils, et pour plusieurs angles de contact. D’autre part, l’effet de traitement de désensimage est évalué à l’échelle de la fibre individuelle.

Faced with a strong need for lightening structures, composite materials are increasingly sought in the industrial sector,particularly in the transport sector. However, composite materials like any other material, in addition to being mechanically efficient, must perform other functions such as damping shock and vibration for good performance in service. To meet this double requirement, one of the solutions is to use the hybridization technique which consists in using within the same composite natural and synthetic fibers at the same time in order to exploit their respective advantages. So, the objective of this work is the development and characterization of new hybrid laminate composites reinforced by carbon and flax fibers chosen respectively for their rigidity and their damping power. The characterization of the laminate composite plates manufactured with resin infusion process shows that the carbon composite has better mechanical and micro structural properties while the flax composite offers very interesting damping properties. The results show that hybridization of flax with carbon considerably improves the low mechanical properties of the flax composite and the poor damping properties of the carbon composite. It is worth mentioning that the stacking sequence of layers has a significant influence on the behavior and properties of the hybrid laminates., Face à un fort besoin d’allègement des structures, les matériaux composites sont de plus en plus recherchés dans le secteur industriel notamment dans le domaine des transports. Cependant, les matériaux composites comme tout autre matériau, en plus d’être mécaniquement performant, doivent remplir d’autres fonctions comme l’amortissement de chocs et de vibrations pour une bonne tenue en service. Pour remplir cette double exigence, une des solutions est d’utiliser la technique d’hybridation qui consiste à utiliser au sein d’un même composite des fibres naturelles et synthétiques à la fois afin d’exploiter leurs atouts respectifs. L’objectif de ce travail est donc le développement et la caractérisation de nouveaux composites stratifiés hybrides renforcés par des fibres de carbone et de lin choisies respectivement pour leur rigidité et leur pouvoir amortissant. La caractérisation des plaques stratifiées fabriquées en infusion de résine montre que le composite carbone a de meilleures propriétés mécaniques et microstructurales tandis que le composite lin propose des propriétés amortissantes très intéressantes. Les résultats montrent que l’hybridation du lin avec du carbone permet d’améliorer considérablement les faibles propriétés mécaniques du composite lin et les mauvaises propriétés amortissantes du composite carbone. Aussi faut-il noter que la séquence d’empilement des couches a une influence significative sur le comportement et les propriétés des stratifiés hybrides.

Thèse présentée sous la forme d'une "Thèse article"; Objectif : évaluation de la satisfaction des orthèses suro-pédieuses en carbone (OSP C) par rapport à des orthèses suro-pédieuses en polypropylène (OSP PP) chez des patients en phase d’AVC chronique ayant utilisé les deux types d’orthèses. Méthodes : étude observationnelle rétrospective, monocentrique entre septembre 2017 et mars 2019. Les critères d’inclusions étaient les patients en phase chronique d’AVC ayant utilisé les 2 types d’orthèses (carbone ou polypropylène). Pour chaque patient étaient recueillies les données cliniques et démographiques. Le critère de jugement principal était le score ESAT technique pour chaque orthèse. Les critères de jugement secondaires étaient les résultats du questionnaire de tolérance du service ainsi que les paramètres qualitatifs et quantitatifs des bilans de marche effectués pieds nus, en chaussure de série sans OSP, en chaussure de série avec OSP C et en chaussure de série avec OSP PP.Résultats : 4 patients remplissaient les critères d’inclusions. Les 2 types d’OSP étaient efficaces en terme d’amélioration des paramètres de marche sauf une en carbone. Les OSP PP semblaient mieux acceptées par les patients sur le score ESAT avec une moyenne de 32.25/40 pour les OSP PP et 26.75/40 pour les OSP C. Une patiente avait abandonné l’OSP carbone pour mauvaise tolérance. Un seul patient avait préféré l’OSP en carbone. Cliniquement il souffrait d’une moindre spasticité que les autres et il ne se plaignait pas d’instabilité de cheville. Les principaux critères de mauvaise tolérance étaient la difficulté de mise en place et les douleurs par conflit notamment au niveau du talon.Conclusion : on constate une bonne efficacité des OSP chez les patients en phase d’AVC chronique. Les OSP PP semblent mieux acceptées, notamment pour les patients présentant une spasticité importante du triceps et ou se plaignant d’instabilité à la marche.