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Les changements climatiques constituent un enjeu important en santé publique. En effet, une hausse des températures provoquera une hausse de la mortalité attribuable à la chaleur. En outre, certaines populations et territoires sont particulièrement vulnérables aux effets de la chaleur. Il est donc nécessaire de les identifier clairement ainsi que les impacts futurs pour orienter avec équité les politiques publiques aujourd’hui et à l’avenir. L’objectif de cette thèse est de documenter les facteurs de vulnérabilité à la chaleur dans le présent et les éléments permettant leur prise en compte pour l’avenir dans le contexte des changements climatiques. Quatre étapes ont été menées pour répondre à cet objectif : a) Mener une revue systématique et une méta-analyse des facteurs de vulnérabilité face aux risques de mortalité en lien avec la chaleur ; b) Analyser si l’exposition chronique à la pollution atmosphérique modifie la relation entre la chaleur et la mortalité dans un contexte urbain (Paris) et explorer la double interaction avec la défaveur sociale ; c) Développer une méthode de quantification des impacts liés à la chaleur en lien avec les changements climatiques en intégrant une grande diversité de simulations climatiques ; d) Estimer les inégalités d’années de vies perdues attribuables à la chaleur et leurs projections futures dans deux contextes distincts (Montréal et Paris) et comparer ces inégalités. Cette thèse a permis de mettre en évidence sur la base de la littérature épidémiologique les groupes de population qui sont les plus vulnérables face aux effets de la chaleur et de montrer qu’il y a plusieurs divergences par rapport aux recommandations émises par les institutions de santé publique vis-à-vis de l’identification de populations vulnérables. Cette thèse a permis également d’identifier l’exposition chronique à la pollution atmosphérique comme nouveau facteur de vulnérabilité à la chaleur et que cette vulnérabilité était encore plus prononcée lorsqu’il s’agissait de populations défavorisées socialement. Puis, une méthode permettant de quantifier l’impact des changements climatiques sur les décès attribuables à la chaleur et ses sources d’incertitudes a été développée, et a permis de mettre en évidence que la probabilité que les changements climatiques conduisent à une augmentation de la mortalité en lien avec la chaleur est très forte. Cette méthode a ensuite été utilisée pour estimer que l’augmentation de la température conduira à une augmentation des inégalités sociales d’années de vie perdues à la fois à Montréal et à Paris, l’effet des changements climatiques sur l’accroissement de ces inégalités étant plus fort à Montréal qu’à Paris. Cette thèse, en se basant sur diverses méthodes épidémiologiques, a permis dans l’ensemble de clarifier quelles populations étaient particulièrement à risque face aux effets de la chaleur et de questionner les recommandations émises par les organismes tels que l’OMS. Elle a également permis de montrer l’effet des changements climatiques sur l’évolution de vulnérabilités face à la chaleur pour inciter dès aujourd’hui la mise en place de politiques publiques équitables et limiter l’impact des changements climatiques sur l’accroissement des inégalités de santé., Climate change is an important public health threat. An increase in temperatures will lead to an increase in mortality attributable to temperature. In addition, some populations and territories are particularly vulnerable to the impact of increases in heat. It is thus necessary to identify these populations and territories as well as examine future heat-related health impacts in order to recommend equity-oriented policies today and in the future. The general objective of this thesis is to document current and future heat-related vulnerability factors in the context of climate change. In order to address this general objective, the thesis involved four components: a) to conduct a systematic review and a meta-analysis to assess the heterogeneity in the heat-mortality associations with respect to individual and contextual population characteristics; b) to identify whether and how the magnitude of mean temperature effects on all-cause mortality were modified by chronic air pollution exposure, social deprivation, and a combination of these two dimensions; c) to develop a method to quantify the climate change impacts on heat-related mortality using climate modeling; d) to assess historical and future social disparities in years of life lost caused by ambient temperature in Montreal and Paris, and compare these estimates as well as the impact of climate change on social disparities between the two cities. This thesis highlights which populations are more vulnerable to heat and shows that several differences exist with regard to guidelines from international public health institutions for the identification of vulnerable populations. This thesis also identified chronic air pollution exposure as a new vulnerability factor in heat-related mortality and that it has a double interaction with social deprivation. Furthermore, in this thesis a novel method to quantify future heat-related mortality was developed which emphasized the strong evidence of an increase in heat-related mortality under climate change. This method was then applied to estimate the increase in daily years of life lost social disparities in both Montreal and Paris under climate change which showed that this increase would be greater in Montreal compared to Paris in the future. Thus, this thesis which used a variety of epidemiologic methods has clarified which populations are particularly vulnerable to heat impacts and challenges guidelines for the identification of vulnerable populations from international public health institutions. It has also highlighted the climate change impacts on health inequalities and aims to reorient equity-focused policies., Thèse réalisée en cotutelle avec Université Paris 11 (Ecole Doctorale 420)

General Circulation Models (GCM) are tools which allow studying climate at large scale. Water and energy budget over continental surface are calculated by Land Surface Model (LSM). Interest on using a sophistical LSM to simulate earth climate grew up last years, in particular in transition area, where evaporation is limited on one side by energy and on other side by available water. The instrumented site of SIRTA observes many atmospheric variables and allows validating a climate model on one point. The SIRTA have also soil moisture data which are used for the first time in this thesis. These data reveal a shallow water table, according to geophysical campaign conducted during this thesis. Data from SIRTA are confronted to regional simulations produced with the LSM ORCHIDEE coupled to an atmospheric model. We develop the possibility to impose a water table in the soil modeled by ORCHIDEE, which allows maintaining evaporation during summer at the SIRTA, according to observations. We explore different hydrologic hypothesis which conduct to an evaporation increase at Western European scale and also involve precipitation increase and air cooling. Theses hypothesis are also tested in global simulations to study effects on climate and on climate change due to an increase of greenhouse gases.; Les Modèles de Circulation Générale (MCG) sont des outils permettant l'étude du climat à grande échelle et de ses principales tendances. Les bilans d'eau et d'énergie à la surface des continents y sont calculés à l'aide de modèle de surface continentale (Land Surface Model, LSM). Ces dernières années, l'intérêt d'utiliser un LSM sophistiqué pour modéliser le climat terrestre s'est affirmé, notamment au niveau des régions tempérées qui abritent des zones de transition où l'évapotranspiration est limitée d'une part par l'énergie d'autre part par l'eau disponible. Le site instrumenté du SIRTA mesure de nombreuses variables atmosphériques permettant de valider un modèle climatique en un point. Le SIRTA dispose également de données d'humidité du sol utilisées pour la première fois dans cette thèse. Ces données révèlent la présence d'une nappe perchée, en accord avec une campagne de mesures géophysiques réalisée durant cette thèse. Les données du SIRTA sont confrontées à des simulations régionales qui sont réalisées à l'aide du LSM ORCHIDEE couplé à un modèle atmosphérique. Nous développons la possibilité d'imposer une nappe au sein du sol modélisé par ORCHIDEE, ce qui permet de soutenir l'évaporation en été au SIRTA, en accord avec les observations. Nous explorons différentes hypothèses hydrologiques qui entrainent une augmentation de l'évaporation à l'échelle de l'Europe de l'Ouest et impliquent une augmentation des précipitations ainsi qu'un refroidissement de l'air. Ces hypothèses sont également testées lors de simulations globales afin d'en étudier l'influence sur les caractéristiques du climat et du changement climatique causé par une augmentation de gaz à effet de serre.

Aim: To improve knowledge of spatial climatic variability in viticultural region at fine scaleMethods and results: Night temperatures recorded at 40 data loggers that were located in the vineyards of the Stellenbosch Wine of Origin District were monitored during different weather conditions during the 2009 grape ripening period (January-March). The daily maximum difference in minimum temperature between the coolest and warmest sites was, on average, 3.2 °C for the three-month period while it reached a difference of 14 °C under radiative conditions (a difference of 1 °C to 2 °C per km and 3 °C per 100 m elevation approximately). Numerical simulations of night temperatures, using a mesoscale atmospheric model, were performed for two weather events over this period. Night temperature fields at 200m resolution were generated, taking large scale weather conditions into account. Data from 16 automatic weather stations were used for validation. Temperature data from the data loggers that were located in the vineyards were used to produce maps of spatial distribution of the daily minimum temperature at a 90m scale by means of multicriteria statistical modelling, which concomitantly took environmental factors into account. Locations with optimum thermal conditions for color and flavor development and maintenance were identified based on average values for the three-month period and for specific weather conditions.Conclusion: The range of minimum temperatures varied as a function of geographical factors and synoptic weather conditions, which resulted in significant differences in night-time thermal conditions over the wine district, with possible implications for grape metabolism. The great spatial variability within short distances emphasized the difficulty of validating outputs of atmospheric modelling with accuracy. The study showed the importance and relevance of increasing resolution to refine studies on climate spatial variability and to perform climate modelling based on distinguished weather types.Significance and impact of the study: In the context of climate change, it is crucial to improve knowledge of current climatic conditions at fine scale during periods of grapevine growth and berry ripening in order to have a baseline from which to work when discussing and considering future local adaptations to accommodate to a warmer environnement.