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Soils contribute to ensuring a large part of basic human needs. To better preserve them, we need to better understand them. Organic carbon is one of the key elements of their functioning, but the processes that govern its degradation at the microbial scale are still difficult to elucidate, in part because of the considerable spatial complexity of soil. The objective of this PhD thesis was to understand how the transport processes and spatial distributions of bacteria and soluble carbon influenced the degradation of the latter by bacteria. The confrontation of numerical experiments and observations showed that this question could not be answered without knowing the biological traits of bacteria. Depending on the efficiency of bacteria to consume carbon, their activity can be limited rather by the dilution of carbon or by the competition for carbon even within the same population. The generalization of these results suggests that competition between bacteria plays a widespread and significant role in soils, and highlights an unexpected activity of "poor" soil zones. More generally, the results suggest a theoretical relationship between carbon mobility, bacterial mobility, their optimal location in soil and their carbon consumption efficiency., Les sols contribuent à assurer une grande partie des besoins humains essentiels. Mieux les préserver implique de mieux les comprendre. Le carbone organique est l'un des éléments clés de leur fonctionnement, mais les processus qui régissent sa dégradation à l'échelle des microorganismes sont encore difficiles à élucider, en partie à cause de la complexité spatiale considérable du sol. L'objectif de cette thèse a été de comprendre comment les processus de transport et les répartitions spatiales de bactéries et de carbone soluble influençaient la dégradation de ce dernier par les bactéries. La confrontation d'expériences numériques et d'observations a montré que cette question ne pouvait pas être résolue sans connaître les traits biologiques des bactéries. En fonction de l'efficacité des bactéries à consommer le carbone, leur activité peut être limitée tantôt par la dilution du carbone, tantôt par la compétition pour le carbone même au sein d’une même population. La généralisation de ces résultats suggère que la compétition entre bactéries joue un rôle répandu et significatif dans les sols, et met en lumière une activité inattendue des zones « pauvres » du sol. Plus généralement, les résultats permettent de suggérer une relation théorique entre la mobilité du carbone, la mobilité des bactéries, leur localisation optimale dans le sol et leur efficacité de consommation du carbone.

About 10 % of women in reproductive age is infertile worldwide. In Europe, only 50 % of these couple seek for infertility service in a time frame of five years. This study focuses on contextual causes of infertility treatments use in 2016 in metropolitan France. Based on data from the national health data system this ecologic study investigates spatial phenomenon and local disparities in infertility treatment use. Analyzed factors are socioeconomic advantage index (FDep13), access in general practitioner and gynecologist (APL), urbanization rate, distance to the nearest assisted reproductive technology (ART) center and access to basic health care. In this study, the scale of the aggregation unit is the “territoire de vie” (TV). To explore spatial heterogeneity, we built a geographically weighted regression (GWR).This study shows the existence of spatial autocorrelation and the need of spatial models. It underlines the impact of gynecologist access in use of infertility treatments and the ambiguous impact of socioeconomic advantage.; Près de 10 % des femmes en âge de procréer dans le monde rencontrent un problème d’infertilité. Après 5 ans de rapports sexuels non protégés sans grossesse, seul un couple sur deux consulte un médecin en Europe. Cette étude s’intéresse aux déterminants contextuels du recours aux traitements de l’infertilité pour l’année 2016 en France métropolitaine. En s’appuyant sur le système national des données de santé (SNDS), cette étude écologique investigue le phénomène spatial et les disparités territoriales du taux de recours aux traitements de l’infertilité. L’échelle d’agrégation des données choisie pour mener l’étude est celle des territoires de vie (TV). Les facteurs étudiés sont la défavorisation sociale du TV (FDep13), l’accessibilité aux médecins généralistes et gynécologues (APL), le taux d’urbanisation, la distance au centre d’assistance médicale à la procréation (AMP) le plus proche et l’accès aux soins de santé de base. Pour prendre en compte l’hétérogénéité spatiale, une régression géographiquement pondérée (RGP) est utilisée. L’étude montre la présence d’autocorrélation spatiale et la nécessité de mettre en place des modèles géographiques. Elle met en évidence l’importance de l’accès aux médecins gynécologues dans le recours aux traitements de l’infertilité ainsi que l’effet équivoque de la favorisation sociale.

About 10 % of women in reproductive age is infertile worldwide. In Europe, only 50 % of these couple seek for infertility service in a time frame of five years. This study focuses on contextual causes of infertility treatments use in 2016 in metropolitan France. Based on data from the national health data system this ecologic study investigates spatial phenomenon and local disparities in infertility treatment use. Analyzed factors are socioeconomic advantage index (FDep13), access in general practitioner and gynecologist (APL), urbanization rate, distance to the nearest assisted reproductive technology (ART) center and access to basic health care. In this study, the scale of the aggregation unit is the “territoire de vie” (TV). To explore spatial heterogeneity, we built a geographically weighted regression (GWR).This study shows the existence of spatial autocorrelation and the need of spatial models. It underlines the impact of gynecologist access in use of infertility treatments and the ambiguous impact of socioeconomic advantage.; Près de 10 % des femmes en âge de procréer dans le monde rencontrent un problème d’infertilité. Après 5 ans de rapports sexuels non protégés sans grossesse, seul un couple sur deux consulte un médecin en Europe. Cette étude s’intéresse aux déterminants contextuels du recours aux traitements de l’infertilité pour l’année 2016 en France métropolitaine. En s’appuyant sur le système national des données de santé (SNDS), cette étude écologique investigue le phénomène spatial et les disparités territoriales du taux de recours aux traitements de l’infertilité. L’échelle d’agrégation des données choisie pour mener l’étude est celle des territoires de vie (TV). Les facteurs étudiés sont la défavorisation sociale du TV (FDep13), l’accessibilité aux médecins généralistes et gynécologues (APL), le taux d’urbanisation, la distance au centre d’assistance médicale à la procréation (AMP) le plus proche et l’accès aux soins de santé de base. Pour prendre en compte l’hétérogénéité spatiale, une régression géographiquement pondérée (RGP) est utilisée. L’étude montre la présence d’autocorrélation spatiale et la nécessité de mettre en place des modèles géographiques. Elle met en évidence l’importance de l’accès aux médecins gynécologues dans le recours aux traitements de l’infertilité ainsi que l’effet équivoque de la favorisation sociale.

As a result of the heterogeneous spatial distribution of microorganisms and substrates in soil and restricted accessibility, biodegradation occurs mainly in hot-spots, such as in the detritusphere induced by decomposing plant residues. Knowing the characteristics of the volume of soil involved in decomposition of a given organic substrate would help understand and predict biodegradation, while this information is not yet known for given soil characteristics. Our objectives were: (i) to identify the volume of soil involved in the biodegradation of plant residues and (ii) to determine to what extent this volume is affected by soil moisture under diffusive conditions, by monitoring the mineralisation and spatio-temporal evolution of residues-C and microorganisms in soil at the scale of the microbial habitat. We incubated repacked soil cores, with a central layer of 13C labelled maize residues at three different matric potentials. We monitored the 13C and total C mineralisation over 601 days of incubation, we separated soil slices with increasing distances from the residues at 3, 7, 15 and 45 days and analysed therein the 13C from the residue, the microbial community structure and its activity by processing PLFA and 13C-PLFA but also prepared thin sections for fluorescence and nanoSIMS observations. Mineralisation and priming effect increased with soil moisture, but beyond 70 days, they both become higher than expected in dry conditions. A few mm thick detritusphere was established as fast as the soil humidity was important, with an increasing gradient of 13C, total, 13C PLFA and observed colonies towards the residues layer. Most 13C from the residues was located in the first two millimetres of the detritusphere and little impacted by matric potential. The degrading microbial communities were different from the total communities but similar in wet and dry conditions. Both bacteria and fungi were involved in biodegradation after 7 days of incubation. The use of analysis methods of points repartition between them and according to macropores allowed us to obtain little widespread micro-scale data in soil sciences on the distribution of soil microorganisms. The aggregation of microorganisms seems little affected by the water content and the proximity of the residue. On the other hand, distribution gradients of microorganisms around the macropores were stronger in dry than wet conditions and in contact with the residue. The NanoSIMS observations could not give very reliable results but were consistent with a rapid assimilation of the resources available after a few days of incubation. It seems more generally that in the case of dry soil, part of the processes are slower (establishment of the detritusphere, development of fungi, biodegradation, priming effect, distribution of microorganisms around the pores, etc.), however, their intensity is not lessened.; En raison de la distribution spatiale hétérogène des micro-organismes et des substrats dans le sol et de l'accessibilité restreinte, la biodégradation se produit principalement dans des hotspots, comme dans la détritusphère induite par la décomposition des résidus végétaux. Connaître les caractéristiques du volume de sol impliqué dans la décomposition d'un substrat organique donné aiderait à comprendre et à prédire leur biodégradation, alors que cette information n'est pas encore connue dans le cas de sols secs. Nos objectifs étaient: (i) d'identifier le volume de sol impliqué dans la biodégradation de résidus végétaux et (ii) de déterminer dans quelle mesure ce volume est affecté par l'humidité du sol en conditions diffusives, en effectuant un suivi de la minéralisation et de l'évolution spatio-temporelle du C des résidus et des microorganismes dans le sol à l'échelle de l'habitat microbien. Nous avons incubé des cosmes de sol remaniés comprenant une couche centrale de résidus de maïs marqués 13C à trois potentiels matriciels contrastés. Nous avons effectué un suivi la minéralisation du 13C et du C total sur 601 jours d'incubation, avons séparé les tranches de sol à des distances croissantes des résidus à 3, 7, 15 et 45 jours et y avons analysé le 13C du résidu, la structure de la communauté microbienne et son activité par analyses des PLFA et 13C-PLFA mais aussi préparé de lames minces pour des observations en fluorescence et nanoSIMS. La minéralisation et le priming effect augmentent avec l'humidité du sol, mais au-delà de 70 jours, ils deviennent tous les deux plus importants que ce qui était attendu en conditions sèches. Une détritusphère de quelques mm d'épaisseur s’établit d’autant plus rapidement que l’humidité du sol augmente, avec un gradient croissant de 13C, de PLFA, de 13C-PLFA vers la couche de résidus. La plupart du 13C des résidus était situé dans les deux premiers millimètres de la détritusphère et la quantité de C transféré dépendait peu du potentiel matriciel. Les communautés microbienne dégradantes étaient différentes des communautés totales mais similaires en conditions humides et sèches. Bactéries et champignons étaient impliqués dans la biodégradation après 7 jours d’incubation. L’utilisation de méthodes d’analyses de répartition de points entre eux et par rapport aux macropores nous a permis d’obtenir des données peu répandues à micro-échelle sur la répartition des microorganismes du sol. L’agrégation des microorganismes semblent peu affectée par la teneur en eau et la proximité du résidu. En revanche, les gradients de répartition des microorganismes autour des macropores étaient plus forts en conditions sèches qu’humides et au contact du résidu. Les observations NanoSIMS n’ont pas pu donner de résultats très fiables mais étaient cohérents avec une assimilation rapide des ressources disponibles après quelques jours d'incubation. Il semble plus généralement que dans le cas du sol sec une partie des processus soient plus lents (apparition de la détritusphère, développement de champignons, biodégradation, priming effect, répartition des microorganismes autour des pores, etc.) mais leur intensité n’en est pas pour autant amoindrie.

Cet article, vise à analyser l'impact du changement climatique sur la production agricole, particulièrement l'effet de la température et de la précipitation sur la production ‎des agrumes au sien de la région Souss-Massa durant la campagne agricole 2017/2018. En suivant une méthodologie économétrique ‎s’appuyant sur la modélisation spatiale pour inclure la dimension spatiale et les effets spatiaux (hétérogénéité spatiales) dans ladite analyse. Pour ce faire, nous nous sommes basés dans cette analyse sur le test global d’autocorrélation spatiale, ainsi que sur le modèle autorégressif spatial (SAR) et le modèle de Durbin spatial (SDM). Les résultats des estimations‎ ont montré que la valeur associée au test du rapport de vraisemblance dans le modèle SDM (le modèle optimal) est relativement supérieur en ‎comparaison à celle correspondante au même test dans le modèle SAR. En plus, ‎les variables (Température en °C, Précipitation en mm) affichent un signe positif. Ce qui suggère que la hausse et la baisse de la température et la baisse des ‎précipitations prévues réduiront la productivité nette des agrumes au sein de la région Souss-‎Massa., Alternatives Managériales Economiques, Vol. 2, No 4 (2020)

International audience; In the subalpine forest ecosystems of the French Alps, European larch trees (Larix decidua Mill.) are periodically affected by outbreaks of a defoliating insect, the larch budmoth (Zeiraphera griseana (Hubner, 1799); LBM). To assess the long-term dynamics of LBM populations, we propose a spatiotemporal analysis of a long outbreak chronology reconstruction for the entire French Alps covering the period 1414-2009. This chronology was obtained by analyzing tree ring width (TRW) chronologies collected from 44 larch populations. The evidence of a latitudinal gradient in LBM is an original result that we have related to the "travelling waves" and "epicenter" theory. Wavelet analyses revealed a strong explicit continuous signal for periodicities of 4, 8, and 16 years throughout the entire 1500-2003 time series, except for a loss of power from 1690 to 1790 and since the early 1980s. We hypothesize that these abrupt changes could reflect a physiological response of LBM to past climatic variations. The spatial and temporal variability of LBM outbreaks and the propagation phenomenon in the French Alps highlighted by this study raises questions regarding its future dynamics in response to the expected climate change.; Dans les écosystèmes forestiers subalpins des Alpes françaises, le mélèze (Larix decidua Mill.) subit périodiquement les épidémies d’un insecte défoliateur, la tordeuse du mélèze (Zeiraphera griseana (Hübner, 1799); LBM). Afin de mieux comprendre les dynamiques à long terme des populations de tordeuse, nous proposons dans cet article une analyse spatio-temporelle d’une très longue reconstruction des épidémies pour la période 1414–2009 sur l’ensemble des Alpes françaises. Cette chronologie a pu être reconstruite à partir des cernes de croissance de 44 populations de mélèze. Les résultats ont permis de mettre en évidence le rôle d’un gradient latitudinal que nous avons attribué au phénomène théorique des « épicentres » et « vagues de dissémination ». D’autre part, les analyses temporelles, réalisées à l’aide de la méthode des ondelettes, ont révélé l’existence d’un fort signal continu pour des fréquences périodiques de 4, 8 et 16 ans sur l’ensemble de la chronologie à l’exception d’une perte d’énergie entre 1690 et 1790 et depuis le début des années 1980. Ces changements pourraient refléter une réponse physiologique de la tordeuse à des variations climatiques passées. La variabilité temporelle et spatiale des épidémies de tordeuse ainsi que le mode de propagation à travers les Alpes françaises nous ont conduits à nous interroger sur les dynamiques futures de l’insecte et de son hôte en réponse au réchauffement climatique rapide dans les écosystèmes de haute élévation.

For point patterns observed in natura, spatial heterogeneity is more the rule than the exception. In numerous applications, this can be mathematically handled by the flexible class of log Gaussian Cox processes (LGCPs); in brief, a LGCP is a Cox process driven by an underlying log Gaussian random field (log GRF). This allows the representation of point aggregation, point vacuum and intermediate situations, with more or less rapid transitions between these different states depending on the properties of GRF. Very often, the covariance function of the GRF is assumed to be stationary. In this article, we give two examples where the sizes (that is, the number of points) and the spatial extents of point clusters are allowed to vary in space. To tackle such features, we propose parametric and semiparametric models of non-stationary LGCPs where the non-stationarity is included in both the mean function and the covariance function of the GRF. Thus, in contrast to most other work on inhomogeneous LGCPs, second-order intensity-reweighted stationarity is not satisfied and the usual two step procedure for parameter estimation based on e.g. composite likelihood does not easily apply. Instead we propose a fast three step procedure based on composite likelihood. We apply our modelling and estimation framework to analyse datasets dealing with fish aggregation in a reservoir and with dispersal of biological particles.

The preservation of biodiversity is a priority issue, both at national, European and international levels. In order to provide a better understanding of ecosystem functioning, spatial heterogeneity of natural environments is becoming one of the key components for the study of biodiversity. The Mediterranean basin is a hotspot of biodiversity for which the synergies between biodiversity and spatial heterogeneity of landscapes are particularly important. Mediterranean environments are organized into heterogeneous mosaics of four vertical strata~: bare soil, herbs, low ligneous and high ligneous. The biodiversity of these unique hotspots is now threatened by a closure of the landscape that leads to the habitat loss and landscape homogenization. The loss of heterogeneity is also leading to an increase in fire risks.This thesis aims to develop indices characterizing the spatial heterogeneity of natural landscapes in a Mediterranean context using very high spatial resolution remote sensing images. Among the various methods dedicated to the characterization of heterogeneity, the FOTO (FOurier Based Textural Ordination) method is particularly relevant because it produces uncorrelated texture gradients in an unsupervised manner, allowing continuous variations in spatial heterogeneity to be characterized at different spatial scales. Thus, the first objective of this thesis is to test the potential of texture indices derived from the FOTO method for the characterization of spatial heterogeneity relative to four vertical strata. The second objective is to test the sensitivity of our approach to technical and environmental factors, in order to ensure its replicability, and promote its use in an operational context of monitoring Mediterranean environments. Finally, based on a case study centered on the spatial distribution of bird species sensitive to vegetation heterogeneity, the last objective is oriented towards the validation of the ecological relevance of the heterogeneity indices.Combined with a vegetation index, NDVI, the texture indices derived from the FOTO method could be interpreted in terms of spatial heterogeneity and make it possible to characterize the composition and organization of the four vertical strata studied. These indices are influenced bymultiple factors, including the anthropization of landscapes showing patterns translated into surfaces such as crops, and the nature of the radiometric information of the remote sensing images processed. This pattern information impacts the apparent contrast of vegetation strata. Thus, the application of the method on a panchromatic band is more sensitive to patterns related to the alternation of bare soil and herbs while the application of the method on NDVI is more sensitive to patterns related to the alternation of ligneous strata with the herbaceous stratum. Finally, we have shown the interest of the approach developed for the prediction of several bird species with high conservation stakes. Heterogeneity indices have made it possible to highlight vegetation structures that are particularly favourable to certain bird species.The approach developed in this thesis is particularly stimulating because it allows the unsupervised production of three complementary indices characterizing several components of spatial heterogeneity related to four strata. Further efforts are needed to improve i) our understanding of the contribution of environmental and instrumental factors to the stability of the approach and ii) its automation for application in an operational context for mapping and monitoring the conservation status of natural habitats and birdlife.; La préservation de la biodiversité est un enjeu prioritaire, identifié aussi bien au niveau national qu’au niveau européen et international. L’hétérogénéité spatiale des milieux naturels est l’une des composantes clefs pour l’étude de la biodiversité et permet de comprendre le fonctionnement des écosystèmes. Le bassin Méditerranéen est un hotspot de biodiversité pour lequel le lien entre biodiversité et hétérogénéité spatiale des paysages s’illustre particulièrement bien. Les milieux méditerranéens s'organisent en mosaïques hétérogènes de quatre strates verticales: le sol nu, l’herbe, les ligneux bas et les ligneux hauts. La biodiversité de ces milieux est aujourd'hui menacée par une fermeture de milieux naturels qui entraîne la disparition de certains habitats et l’homogénéisation des paysages, homogénéisation qui entraîne elle-même une augmentation des risques d’incendies.Cette thèse se propose de développer des indices caractérisant l’hétérogénéité spatiale des milieux naturels dans un contexte méditerranéen à partir d’images de télédétection à très haute résolution. Parmi les différentes méthodes permettant de caractériser l'hétérogénéité, la méthode FOTO (FOurier Based Textural Ordination) est particulièrement intéressante car elle produit de façon non supervisée un nombre limité de gradients de texture non corrélés, à partir desquels il est possible de décrire les variations continues de l’hétérogénéité spatiale, et ce, à plusieurs échelles spatiales. Ainsi le premier objectif de cette thèse est de tester le potentiel des gradients de texture issus de la méthode FOTO pour la caractérisation de l’hétérogénéité spatiale relative aux quatre strates verticales caractéristiques des milieux méditerranéens. Le deuxième objectif est de tester la sensibilité de l’approche développée à des facteurs techniques et environnementaux, afin de s’assurer de sa réplicabilité pour favoriser son utilisation dans un contexte opérationnel de suivi des milieux méditerranéens. Enfin, le dernier objectif est de valider la pertinence écologique des indices d’hétérogénéité développés à travers un cas d’application~: la caractérisation de la répartition spatiale d’espèces d’oiseaux sensibles à l’hétérogénéité de la végétation.Combinés avec un indice de végétation, le NDVI, les indices de texture issus de la méthode FOTO ont pu être interprétés en termes d'hétérogénéité spatiale et ont permis de caractériser la composition et l'organisation des quatre strates verticales étudiées. Ces indices sont influencés par la présence de surfaces anthropisées comme les cultures ainsi que par la nature de l'information radiométrique des images de télédétection utilisées, qui impacte le contraste apparent des strates de végétation. Ainsi, l'application de la méthode sur une bande panchromatique est plus sensible aux motifs liés à l'alternance de sol nu et d'herbe tandis que l'application de la méthode sur le NDVI est plus sensible aux motifs lié à l'alternance des ligneux avec la strate herbacée. Enfin, nous avons montré l’intérêt de l’approche développée pour la prédiction de plusieurs espèces d’oiseaux à fort enjeux de conservation. Les indices d’hétérogénéité ont permis de mettre en évidence des structures de la végétation particulièrement favorables à certaines espèces d’oiseaux.L'approche développée dans cette thèse est particulièrement intéressante car elle permet la production non supervisée de trois indices complémentaires caractérisant plusieurs composantes de l'hétérogénéité spatiale relatives à quatre strates. Des efforts sont encore nécessaires pour améliorer i) notre compréhension de la contribution de facteurs environnementaux et instrumentaux sur la stabilité de l'approche et ii) son automatisation en vue d'une application dans un contexte opérationnel pour la cartographie et le suivi de l'état de conservation des habitats naturels et de l'avifaune.

In this chapter, we present the main econometric specifications capturing spatial heterogeneity, or models of absolute locations, and examine how these specifications can be extended to further allow for spatial autocorrelation models of heterogeneous reaction by emphasizing the complex links between spatial heterogeneity and spatial autocorrelation. We detail some of these issues in the growth and convergence context in this chapter by first presenting the specifications allowing for discrete heterogeneity, that is, when different parameters are estimated following spatial regimes including a focus on recent papers dealing with the endogenous detection of convergence in the presence of spatial autocorrelation. Then we present continuous spatial heterogeneity models: geographically weighted regressions and models allowing for both continuous spatial heterogeneity and spatial autocorrelation. We conclude with some research directions.

Master; Les prairies permanentes abritent une très grande diversité végétale à l’origine de nombreux processus écologiques responsables de la stabilité de l’écosystème et de sa performance agronomique. Une parcelle possède une hétérogénéité spatiale de sa végétation due à la répartition en patch de ses ressources, en particulier la lumière, l’eau et l’azote. Elle dépendrait des facteurs endogènes (capacité de dispersion, phénologie…) et de facteurs exogènes (topographie, climat…) ou d’autres facteurs exogènes sont liés aux pratiques agricoles : le pâturage, la fauche ou la fertilisation. Il y a trois composantes de la diversité : alpha (au sein des unités d’échantillonnage), bêta (entre les unités d’une parcelle) et gamma (somme des deux précédentes, à l’échelle du champ). Peu d’études ont explicitement analysé les conséquences des pratiques agricoles sur la composante bêta de la diversité. L’objectif de cette étude est de répondre à la question : quel est le rôle de la variabilité spatiale et temporelle de l’environnement, induite par les pratiques agricoles, sur la diversité des prairies ? Nous avons suivi des parcelles soumises à trois traitements : fauche (et fertilisation), pâturage intensif et extensif. Nous avons mesuré la variabilité dans le temps et l’espace de la disponibilité des ressources de l’environnement : lumière (Tau), eau (SWC) et azote (NDVI et NBI). Les composantes alpha, bêta et gamma de la diversité ont été quantifiées grâce à l’indice de Rao pour relier les variations environnementales aux variations de la structure des communautés végétales dans les différents traitements. On a trouvé un effet significatif du traitement sur la variabilité du NDVI : la variabilité spatiale du NDVI est plus grande pour les pâtures que pour les fauches et variabilité temporelle du NDVI est plus grande pour les fauches que pour les pâtures. Les différences de pratiques n’ont pas eu d’effet sur les autres variables environnementales. Aucun effet du traitement sur les diversités spatiales et temporelles n’a été trouvé mais la diversité bêta spatiale était plus importante que la temporelle. La partition de variance a indiqué que la diversité spatiale est expliquée à majorité par la variabilité de l’environnement et la diversité temporelle par la distance temporelle entre les dates de mesure, qui peut simplement être liée à la phénologie des espèces. Il est difficile de dégager des tendances générales et le choix des modalités de gestion devraient se réfléchir localement en considérant la structure initiale de la végétation et de l’environnement.

Selective pressures on organisms are constantly changing due to multiple factors, such as climate change and the introduction of exotic species. Empirical evidence shows that interspecific interactions and evolution can have important effects on species distributions, independently or simultaneously. We are thus in need of models capable of describing the effects of both these factors, in order to better understand the drivers of species geographical distributions in a changing world. In this thesis we explored the effects of adaptation to environmental gradients under two different interaction scenarios: in a monospecific context and for a two-species predator-prey community. In a third time, we studied the effects of adaptation to pathogens in an invasion scenario, where three species interact: a native population and an exotic competitor co-introduced with a pathogen. The studied models reveal the effects of adaptation and interaction through eco-evolutionary propagation speeds that are closely linked to the species' adaptation potentials. We discuss implications of these results for description and interpretation of currently utilized Species Distribution Models., Les pressions sélectives sur les organismes étant en perpétuel changement, en conséquence de multiples facteurs tels que le changement climatique et l'introduction d'espèces exotiques, il est indispensable d’avoir une meilleure compréhension des dynamiques déterminant les distributions spatiales des espèces. L'évidence empirique montre que les interactions inter-spécifiques et l'évolution peuvent avoir des effets importants sur la distribution des espèces, individuellement ou simultanément. Il est donc nécessaire de disposer de modèles capables de décrire l'effet de ces facteurs afin de mieux comprendre les déterminants des distributions géographiques des espèces dans un monde qui change. Au cours de cette thèse, nous avons étudié les effets de l'adaptation à des gradients environnementaux dans deux scénarios d'interaction: dans un scénario mono-spécifique et dans le cas d'une communauté à deux espèces dont une proie et un prédateur. Dans une troisième partie, nous avons étudié les effets de l'adaptation à des pathogènes dans un scénario d'invasion où trois espèces interagissent : une population native et un compétiteur exotique co-introduit avec un pathogène. Les modèles étudiés révèlent les effets de l'adaptation et de l'interaction à travers des vitesses de propagation éco-évolutives qui dépendent fortement des capacités d'adaptation des espèces considérées. Nous discutons des implications de ces résultats pour la description et l’interprétation des modèles de distribution d'espèces (SDMs) utilisés actuellement.

Germinal activity persists in the postnatal mammalian brain in specialized niches, namely the dentate gyrus of the hippocampus and the subventricular zone (SVZ) surrounding the lateral ventricle. Neural stem cells (NSCs) of the postnatal SVZ differentiate into transient amplifying progenitors that will generate neuroblasts migrating through the rostral migratory stream, into the olfactory bulb, where they differentiate into neurons. The SVZ additionally generates glial progenitors that invade the nearby parenchyma. Recent work to which I have participated, highlights the heterogeneous nature of the postnatal SVZ in respect to different microdomains generating distinct neural lineages. The objectives of my PhD work were twice: 1) to develop new means to explore the heterogeneity of the SVZ; and 2) to identify transcription factors expressed by subpopulations of NSCs of the SVZ and acting in their differential specification. Objective 1: The SVZ is a highly complex and irregular region of ongoing postnatal germinal activity. The heterogeneous character of the SVZ is evident and recent studies generated enormous datasets of transcripts, which are differentially expressed between divergent microdomains. However, an appropriate tool for fast analysis of the protein level along the full rostro-caudal and dorso-ventral extend of the SVZ is still missing. Therefore, I developed “FlashMap”, a semi-automatic software that allows rapid analysis of protein levels in the full SVZ, based on optical density measurements after immunohistochemistry. “FlashMap” generates easy readable heatmaps in two dimensions, which can be accurately superimposed on three-dimensional reconstructions of the ventricular system for rapid spatial visualization and analysis. This new approach will fasten research onto SVZ regionalization, by guiding the identification of markers, such as transcription factors expressed in specific SVZ microdomains. Objective 2: I used transcriptomic as well as fate mapping approaches to investigate the relation between regional expression of transcription factors by NSCs and their acquisition of distinct neural lineage fates. Our results support an early priming of NSCs to produce defined cell types depending of their spatial location in the SVZ and identify Hopx as a marker of a subpopulation biased to generate astrocytes. Interestingly, manipulation of Hopx expression showed minor effects on astrogenesis, but resulted in marked changes in the number of NSCs and of their progenies. Taken together, our results highlight transcriptional and spatial heterogeneity of postnatal NSCs, as well as their early priming toward specific lineages and suggest a role for Hopx in the evolution of SVZ germinal activity, Une activité germinale persiste après la naissance dans des niches spécialisées du cerveau des mammifères, à savoir le gyrus denté de l'hippocampe et la zone sous-ventriculaire (SVZ) bordant le ventricule latéral. Les cellules souches neurales (NSC) de la SVZ postnatale se différencient en progéniteurs transitoires qui vont générer des neuroblastes migrant à travers la voie de migration rostrale vers le bulbe olfactif, où ils se différencient en neurones. La SVZ génère également des progéniteurs gliaux qui se dispersent dans le parenchyme voisin. Les travaux récents auxquels j'ai participé soulignent la nature hétérogène de la SVZ postnatale, composée de différents microdomaines générant des lignées neurales distinctes. Les objectifs de mon travail de thèse ont permis de : 1) développer de nouveaux moyens pour explorer l'hétérogénéité de la SVZ; et 2) d'identifier et d'étudier le rôle d'un facteur de transcription exprimé par une sous population des NSCs de la SVZ. Objectif 1: La SVZ est une région hautement complexe et irrégulière dans laquelle une forte activité germinale persiste après la naissance. Le caractère hétérogène de la SVZ est évident et des études récentes ont généré une très grande base de données de transcrits, qui sont différentiellement exprimés entre les microdomaines. Cependant, un outil approprié pour l'analyse rapide du niveau d'expression d'une protéine d'intérêt, le long des axes rostro-caudal et dorso-ventral de la SVZ est toujours manquant et nécessaire. Par conséquent, j'ai développé "FlashMap", un logiciel semi-automatique qui permet une analyse rapide des niveaux d'expression de protéines dans le SVZ, basé sur des mesures de densité optique après immunohistochimie. "FlashMap" génère des cartes thermiques facilement lisibles en deux dimensions, qui peuvent être superposées avec précision aux reconstructions tridimensionnelles du système ventriculaire pour une visualisation spatiale fine et rapide. Cette nouvelle approche accélérera la recherche sur la régionalisation de la SVZ, en permettant l'identification de marqueurs (e.g. facteurs de transcription) exprimés dans des régions discrètes de la SVZ. Objectif 2: J'ai utilisé des approches de transcriptomique et de « fate mapping » des NSCs pour étudier la relation entre l'expression régionale de facteurs de transcription et leur différenciation dans des lignées neurales distinctes. Mes résultats supportent un amorçage précoce des NSCs à produire différents types cellulaires en fonction de leur localisation spatiale dans la SVZ. Nos données identifient Hopx comme un marqueur d'une sous population de NSCs qui génère principalement des astrocytes. De façon intéressante, la manipulation de l'expression de Hopx montre des effets mineurs sur l'astrogénèse, mais entraîne des changements marqués quant au nombre de NSCs et de leur descendance. Dans son ensemble, Mes résultats mettent en évidence à la fois une hétérogénéité spatiale des NSCs postnatales ainsi que leur amorçage précoce à produire des types cellulaires distincts

Agro-sylvo-pastoral systems (systèmes agro-sylvo-pastoraux - SASP) of West Africa are agroecosystems limited in biomass and nutrients. Nutrient recycling and fertility transfer are traditionally driven by the mobility of ruminant herds led in extensive practices. Agro-pastoralists practice night corralling of their herds to concentrate the organic matter in the fields near the houses, in order to secure a sufficient food production for their needs.In a context of demographic growth and the reduction of natural rangelands in favor of cultivated areas, the "traditional" mobile livestock system, based on high mobility within the village is being called into question. The strategies adopted by the agro-pastoralists are: (i) keeping the herds away from the village for periods of varying lengths, by seasonal transhumance in less populated regions where forage resources are more important, or (ii) more recently, intensified practices with animals kept in the barn within the village and fed with concentrate feeds, bought on the local markets. These changes in livestock systems may have important consequences for biomass flows and nutrient cycling at the household and village landscape level. There was a need to assess their impact on the functioning and sustainability of SASP.To this end, the TERROIR multi-agent model has been developed and implemented on the GAMA modeling platform. It simulates the effect of changes in the organization of the landscape and livestock systems on biomass and nitrogen flows at different levels of organization in the village: plot, herd, household, village landscape. The model simulates the exchanges of biomasses between dozens of households with different strategies and practices. It includes the spatial transfers of biomasses between several hundred plots orchestrated by dozens of herds moving independently. The model synthesizes these flows with a set of indicators from two methods of analysis (Ecological Network Analysis and System Gate Balance) to describe the structure, functioning and sustainability of the agroecosystem, in terms of productivity, efficiency, autonomy, recycling, spatial transfers and nutrient balance. The model was designed and configured with available data on savannah agroecosystems in West Africa. It was evaluated from data observed in two villages of the Groundnut Basin in Senegal where the practices of agro-pastoralists are particularly contrasted.The TERROIR model was developed and implemented to explore the impacts of the village dynamics observed over the period 1920-2015 in the Groundnut Basin in Senegal, an agricultural zone in fast and advanced agrarian transition. The results highlight a reorganization of the nitrogen cycle and a general trend towards increased flows and increased dependence of agroecosystems on external sources of nutrients. However, the recycling and spatial transfers of nutrients internal to agroecosystems remain at high levels. The soil-plant-animal-human integration and the spatial heterogeneity of the distribution of fertilizing resources appear as two persistent properties of the studied agro-ecosystems. Consolidating this integration and spatial organization could guarantee for the sustainability of future farming systems that will emerge in a context of continued high-population growth and climate change.; Les systèmes agro-sylvo-pastoraux (SASP) d’Afrique de l’Ouest sont des agro-écosystèmes limités en biomasses et en nutriments. Le recyclage des nutriments et les transferts de fertilité sont traditionnellement rythmés par la mobilité des troupeaux de ruminants conduits en extensif. Les agro-éleveurs pratiquent le parcage nocturne de leurs troupeaux pour concentrer la matière organique, dans les champs à proximité des habitations afin de sécuriser une production vivrière suffisante à leurs besoins. Dans un contexte de croissance démographique et de réduction des parcours naturels au profit des zones cultivées, le système d’élevage « traditionnel », basé sur une forte mobilité intra-terroir villageois, est remis en cause. Les stratégies adoptées par les agro-éleveurs sont, soit (i) l’éloignement des troupeaux du terroir villageois pendant des périodes plus ou moins longues par des pratiques de transhumance saisonnière vers des régions moins peuplées et disposant de davantage de ressources fourragères ; soit (ii) plus récemment, des pratiques d’intensification avec des animaux gardés à l’étable au sein du terroir villageois et nourris avec des aliments concentrés, achetés sur le marché local. Ces changements de systèmes d’élevage ont possiblement des conséquences importantes sur les flux de biomasses et les cycles des nutriments au niveau du ménage et du territoire. Il convenait de les évaluer en termes d’impacts sur le fonctionnement et la durabilité des SASP.A cet effet, le modèle multi-agents TERROIR a été développé et implémenté sur la plateforme de modélisation GAMA. Il simule l’effet de changements dans l’organisation du paysage et des systèmes d’élevage sur les flux de biomasse et d’azote aux différents niveaux d’organisation du territoire : la parcelle, le troupeau, le ménage et le terroir villageois. Le modèle simule les échanges de biomasses entre une centaine de ménages comportant des stratégies et des pratiques différentes. Cela inclut les transferts spatiaux de biomasses orchestrés par plusieurs centaines de troupeaux se déplaçant de façon indépendante sur un millier de parcelles. Le modèle synthétise ces flux par un ensemble d’indicateurs issus de deux méthodes d’analyse (« Ecological Network Analysis » et « System Gate Balance ») pour décrire la structure, le fonctionnement et la durabilité de l’agroécosystème, en termes de productivité, d’efficience, d’autonomie, de recyclage, de transferts spatiaux et de bilan de nutriments. Le modèle a été conçu et paramétré à partir des données disponibles sur les agroécosystèmes de savane en Afrique de l’Ouest et il a été évalué à partir des données observées dans deux terroirs villageois du bassin Arachidier au Sénégal où les pratiques des agro-éleveurs sont particulièrement contrastées.Le modèle TERROIR a été utilisé pour explorer les impacts des dynamiques territoriales observées sur la période 1920-2015 dans le bassin Arachidier au Sénégal, une zone agricole à transition agraire rapide et avancée. Les résultats soulignent une réorganisation du cycle de l’azote et une tendance générale à l’intensification des flux et à l’augmentation de la dépendance des agroécosystèmes vis-à-vis de sources extérieures de nutriments. Cependant, le recyclage et les transferts spatiaux de nutriments internes aux agrosystèmes restent à des niveaux élevés. L’intégration sol-plantes-animaux-hommes et l’hétérogénéité spatiale de la répartition des ressources fertilisantes apparaissent comme deux propriétés persistantes des agro-écosystèmes étudiés. Consolider cette intégration et cette organisation spatiale seraient ainsi un gage pour la durabilité des futurs systèmes agricoles qui émergeront dans un contexte de poursuite de la forte croissance démographique et de changement climatique.

International audience; An index-based insurance solution was developed to estimate and monitor near real-time forage production using the indicator Forage Production Index (FPI) as a surrogate of the grassland production. The FPI corresponds to the integral of the fraction of green vegetation cover derived from moderate spatial resolution time series images and was calculated at the 6 km x 6 km scale. An upscaled approach based on direct validation was used that compared FPI with field-collected biomass data and high spatial resolution (HR) time series images. The experimental site was located in the Lot and Aveyron departments of southwestern France. Data collected included biomass ground measurements from grassland plots at 28 farms for the years 2012, 2013 and 2014 and HR images covering the Lot department in 2013 (n = 26) and 2014 (n = 22). Direct comparison with ground-measured yield led to good accuracy (R-2 = 0.71 and RMSE = 14.5%). With indirect comparison, the relationship was still strong (R-2 ranging from 0.78 to 0.93) and informative. These results highlight the effect of disaggregation, the grassland sampling rate, and irregularity of image acquisition in the HR time series. In advance of Sentinel-2, this study provides valuable information on the strengths and weaknesses of a potential index-based insurance product from HR time series images.

The quality of ecosystem services provided by lakes is related to the ecosystem structure and functioning. Protecting water bodies is therefore a global goal that requires a better understanding of their function, a monitoring and a water quality assessment. Explaining spatio-temporal heterogeneities of physico-chemical parameters and phytoplankton has been a recurrent ecological and hydrobiological issue. Understanding the dynamics of these heterogeneities is an essential prerequisite for objectively assessing, protecting and restoring freshwater ecosystems. Moreover, three-dimensional (3D) and taking into account and drivers of these heterogeneities are essential prerequisites for theoretical and applied limnology. Concerning the monitoring, spatio-temporal heterogeneities are responsible of uncertainties on the representativeness of the data versus the whole lake which might be questionable and needs to be verified. In Europe, the Water Framework Directive (WFD) initiated in 2000 defines a framework for managing and protecting water bodies in Europe. The classification of water bodies into ecological status is a key issue for the implementation of that framework. For lakes and reservoirs, the assessment of this status is based on biological, physico-chemical and hydro-morphological indicators. Physico-chemical and phytoplankton indicators are calculated based on four observations at an unique sampling station over the growing season, this evaluation being assessed one year for a six-year management plan. In this context, this thesis focuses on the complexity of lakes functioning and the capability of three-dimensional (3D) models to reproduce their functioning. The contribution of 3D models is presented i) for understanding the functioning of lakes of different sizes, ii) coupled to satellite observations, for studying of the influence of wind forcing and hydrodynamics on phytoplankton abundance and spatial heterogeneities, iii) in the context of the WFD, for assessing uncertainties in the lake ecological status assessment. To do that, two 3D models have been created and analyzed, one for Lake Créteil (42 ha) and another for Lake Geneva (580 km2). Lake Créteil 3D model was validated by using high frequency data recorded at three stations. It reproduces well the complex hydrodynamic functioning of the lake, its thermal structure, the alternation between thermal stratification episodes and mixing events, and internal waves. Lake Geneva 3D model was validated by using monthly and bimonthly data at two stations. It reproduces also properly the hydrodynamic functioning of the lake and the seasonal variability of biological and physico-chemical parameters. Simulation results highlight physical and hydrodynamic mechanisms responsible for the occurrence of seasonal hot-spots in phytoplankton abundance. In the context of the WFD, simulation results show also a strong spatial variability of lake ecological status depending on the timing of the four sampling dates as well as the location of the sampling station. These results were also used to assess to representativeness of sampling stations. The results of this thesis suggest that i) the functioning of lakes of different sizes is complex and physical processes generates spatio-temporal heterogeneities, ii) wind and hydrodynamics influence the abundance and the spatial distribution of phytoplankton et iii) spatio-temporal heterogeneities can bias our evaluation of lake ecological status in the WFD; La qualité des services écosystémiques qu'offrent les lacs est liée à la structure et au fonctionnement de leur écosystème. Protéger leur masse d'eau est devenu un objectif global qui requiert une meilleure compréhension de leur fonctionnement, un suivi et une évaluation de leur qualité. Expliquer les hétérogénéités spatio-temporelles des variables physico-chimiques et du phytoplancton est un problème récurrent rencontré en écologie et en hydrobiologie. Comprendre la dynamique de ces hétérogénéités est aussi un prérequis essentiel pour évaluer, protéger et restaurer objectivement les écosystèmes lacustres. En ce qui concerne la surveillance, les hétérogénéités spatio-temporelles introduisent des incertitudes sur la représentativité des mesures par rapport à l'entièreté de la masse d'eau qui est donc discutable et doit être vérifiée. En Europe, la directive cadre sur l'eau (DCE) initiée en 2000 définit un cadre pour la gestion et la protection des eaux. La classification des masses d'eau en fonction de leur état écologique est un point important dans l'implémentation de cette directive. Pour les lacs et les retenues, l'évaluation de cet état écologique est basée sur des paramètres biologiques, physico-chimiques et hydromorphologiques. Les indicateurs liés au phytoplancton et aux paramètres physico-chimiques sont calculés à partir de quatre prélèvements réalisés pendant la période d'activité biologique pour une année sur un plan de gestion de six ans. Dans ce contexte, la modélisation tridimensionnelle (3D) et la prise en compte des forçages qui conduisent aux hétérogénéités spatio-temporelles est une condition préalable nécessaire tant en limnologie appliquée que théorique. Cette thèse aborde la complexité du fonctionnement des lacs et la capacité des modèles 3D à reproduire leur fonctionnement. L'apport de la modélisation 3D est présenté i) pour la compréhension du fonctionnement de lacs de différentes tailles, ii) couplée aux observations satellitaires, pour l'étude de l'influence des forçages par le vent et de l'hydrodynamique sur l'abondance et la distribution spatiale de phytoplancton, iii) dans le cadre de la DCE, pour l'évaluation des incertitudes d'une évaluation de l'état écologique d'un plan d'eau. Pour cela, deux modèles 3D ont été créés et analysés, un pour le lac de Créteil (42~ha) et un autre pour le Léman (580km²). Celui du lac de Créteil a été validé à partir de données à hautes fréquences acquises en trois points du lac. Il reproduit correctement son hydrodynamique complexe, sa structure thermique, l'alternance entre les périodes de stratification et les épisodes de mélange, ainsi que les ondes internes. Le modèle du Léman a été validé en utilisant des données mensuelles et bimensuelles en deux stations de prélèvement du lac. Il reproduit aussi correctement son hydrodynamique et la variabilité saisonnière de paramètres physico-chimiques et biologiques. Les résultats des simulations mettent en avant les mécanismes physiques et hydrodynamiques responsables de l'apparition de sites où la biomasse de phytoplancton observée est plus élevée. Dans le cadre de la DCE, ces résultats montrent aussi une variabilité spatiale importante des sous-états écologiques basés sur les différents paramètres qui dépendent du choix des dates des campagnes de mesure et du point d'échantillonnage. Ces résultats ont aussi été utilisés pour estimer la représentativité d'une station de prélèvement. Les résultats de cette thèse i) confirment que le fonctionnement des plans d'eau de toute taille est complexe et que les processus physiques génèrent des hétérogénéités spatio-temporelles, ii) suggèrent que le vent et l'hydrodynamique influencent significativement l'abondance et la distribution spatiale du phytoplancton et que iii) ces hétérogénéités peuvent biaiser notre estimation du statut écologique des plans d'eau dans le cadre de la DCE

Since the early 90's, waste management has become a « resources » management whose recovery can substitute fossil natural resources. The waste processing required can lead to important logistics, which need to be planned so that the additional impacts associated with waste management operations do not offset the benefits arising from the exploitation of the resource. Moreover, waste is a dispersed resource, subject to a great spatial variability (e.g. waste production rate). This has implications on the recovery chains performance and, especially, on the transport-related activities. In order to consider this spatial heterogeneity in waste management planning, this thesis presents a territorial approach to waste recovery chain's design. It relies on the definition of recovery potentials indicators associated to the sources. The application of the approach to the Montreal case allowed finding the areas unfavourable to the management scenarios considered. Determining the causes of low performance allowed targeting the needs in terms of system's improvement and, especially, the areas where these changes needed to happen. Therefore the approach presented in this thesis is the first step towards a decision-making tool for a localized diversification of recovery chains. By including the interactions between the chain's different processes (collection/transport/treatment), it also provides a systemic framework for a better overall planning of waste management activities.; Depuis le début des années 90, la gestion des déchets est devenue une gestion de «ressources» dont la valorisation permet de substituer en partie le besoin en ressources naturelles fossiles. Cette valorisation s'accompagne d'une logistique qu'il est nécessaire de planifier sur le territoire afin que les impacts additionnels associés aux activités de gestion ne compensent pas les bénéfices issus de la transformation de la ressource. Par ailleurs, la ressource « déchets » est non uniformément répartie sur le territoire: les gisements ainsi dispersés et disparates ont des implications sur la performance des filières de traitement (leur efficience) et, notamment, sur celle des activités de transport. Afin de prendre en compte cette hétérogénéité spatiale dans l'élaboration et l'évaluation de scénarios de gestion, cette thèse propose une approche territoriale de conception de filières de traitement qui repose sur l'utilisation d'indicateurs de potentiel de valorisation associés aux gisements. Son application au cas d’étude montréalais a permis de cibler à la fois les besoins en termes d'amélioration du système de gestion et les zones territoriales où ces changements devaient apparaître. L'approche développée constitue un premier pas vers un outil d'aide à la décision pour une diversification localisée des filières de traitement. En tenant compte des interactions entre les différents processus des filières (collecte/transport/traitement), elle fournit également un cadre permettant une meilleure coordination globale des activités de gestion des déchets.

Landscape heterogeneity shapes species distributions, interactions, and fluctuations. Historically, in dry forest ecosystems, low canopy cover and heterogeneous fuel patterns often moderated disturbances like fire. Over the last century, however, increases in canopy cover and more homogeneous patterns have contributed to altered fire regimes with higher fire severity. Fire management strategies emphasize increasing within-stand heterogeneity with aggregated fuel patterns to alter potential fire behavior. Yet, little is known about how such patterns may affect fire behavior, or how sensitive fire behavior changes from fuel patterns are to winds and canopy cover. Here, we used a physics-based fire behavior model, FIRETEC, to explore the impacts of spatially aggregated fuel patterns on the mean and variability of stand-level fire behavior, and to test sensitivity of these effects to wind and canopy cover. Qualitative and quantitative approaches suggest that spatial fuel patterns can significantly affect fire behavior. Based on our results we propose three hypotheses: (1) aggregated spatial fuel patterns primarily affect fire behavior by increasing variability; (2) this variability should increase with spatial scale of aggregation; and (3) fire behavior sensitivity to spatial pattern effects should be more pronounced under moderate wind and fuel conditions.

Undercooked ground beef is regularly implicated in food-borne outbreaks involving pathogenic Shiga toxin-producing Escherichia coli. The dispersion of bacteria during mixing processes is of major concern for quantitative microbiological risk assessment since clustering will influence the number of bacteria the consumers might get exposed to as well as the performance of sampling plans used to detect contaminated ground beef batches. In this study, batches of 25 kg of ground beef were manufactured according to a process mimicking an industrial scale grinding with three successive steps: primary grinding, mixing and final grinding. The ground beef batches were made with 100% of chilled trims or with 2/3 of chilled trims and 1/3 of frozen trims. Prior grinding, one beef trim was contaminated with approximately 10(6)-10(7) CFU of E. coli 0157:H7 on a surface of 0.5 cm(2) to reach a concentration of 10-100 cells/g in ground beef. The E. coli O157:H7 distribution in ground beef was characterized by enumerating 60 samples (20 samples of 5 g, 20 samples of 25 g and 20 samples of 100 g) and fitting a Poisson gamma model to describe the variability of bacterial counts. The shape parameter of the gamma distribution, also known as the dispersion parameter reflecting the amount of clustering, was estimated between 1.0 and 1.6. This k-value of approximately 1 expresses a moderate level of clustering of bacterial cells in the ground beef. The impact of this clustering on the performance of sampling strategies was relatively limited in comparison to the classical hypothesis of a random repartition of pathogenic cells in mixed materials (purely Poisson distribution instead of Poisson-gamma distribution).

L’hétérogénéité spatiale d’un écosystème a été étudiée au sein de prairies pâturées, afin de déterminer l’impact d’une intensification des pratiques d’élevage sur la distribution spatiale de différentes variables liées d’une part aux propriétés physico-chimiques du sol et à celle de la végétation. Pour mener à bien cette étude, des mesures spatialisées ont été conduites sur deux parcelles de prairie permanente auvergnate située en moyenne montagne. Ces sites d’études sont en place depuis 2002, l’une des parcelles subit un traitement dit intensif (fort chargement animal, fertilisation), la seconde subit un traitement dit extensif (faible chargement animal, pas de fertilisation). Les résultats montrent que la distribution spatiale de certaines variables (hauteur d’herbe, composition floristique ou encore stock de carbone) est dépendante de l’intensité du pâturage. L’intensification conduit généralement à la diminution de la taille des patchs, voire à une perte de la dépendance spatiale et donc à une homogénéisation de l’écosystème. Cette étude a donc permis de mettre en avant l’impact d’une intensification des pratiques d’élevage mais également de mettre au points une méthode d’analyse de l’hétérogénéité spatiale en vue de la déployé dans le cadre d’un projet européen., Ecosystem’s spatial heterogeneity was studied in grazed grassland. With the aim of identify the effects of a livestock intensification on the spatial distribution of varied variables describing the soil’s physicochemical and vegetation properties. To perform this study, spatialize measurements were lead on two permanent grassland localized in Auvergne, a low mountain region. Those experimental sites are used since 2002, one of the grassland receives an intensive treatment (high stock rate, fertilization), and the second one endures an extensive treatment (low stock rate, no fertilization). Results show for some variables (plant height, floristic composition, carbon stocks) a spatial distribution dependent of the grazing intensity. Usually, the intensification leads to à decrease of the patch sizes. But can also go further with a loose of the spatial dependence and so bring to an ecosystem homogenization. This study permit to show us the effects of an intensification of livestock management on spatial heterogeneity but as well to develop a method of heterogeneity analysis in grassland with the purpose of use it as part of an European project.

International audience; 1. Evolution of nutrient acquisition by plants should depend on two forces: local competition is based on the capacity to exploit the local nutrient resource, and regional competition is based on the capacity to occupy the whole landscape through seed production and dispersal. 2. We build a spatially-explicit simulation model where a limiting nutrient is recycled in each local patch of a lattice by individual plants. The model includes both local and regional competition. 3. Heterogeneity in nutrient availability and dispersal limitation mitigate the effect of competition for the local nutrient resource and allow the evolution of lower rates of nutrient uptake. Our spatially explicit model suggests that evolution in richer ecosystems selects “expensive” strategies (high acquisition, low conservation of resources) compared to poor ecosystems. 4. Low rates of nutrient acquisition can be considered as a form of altruism because they leave more resource available for other individuals. Our model thus suggests that the influence of spatial processes on the evolution of altruism is pervasive and is linked to key aspects of ecosystem functioning. 5. Because our model both includes regional and local competition, evolution does not minimize the availability of mineral nutrient, though evolution or species replacement is often thought to minimize the availability of nutrient. Taken together, our work confirms that the interplay between local and regional competition is critical for the evolution of plant nutrient strategies and its effect on ecosystem properties.

Highlights:• Many forests have an heterogeneous structure not accounted for in models.• We developed NOTG, a 3D, individual-based model of carbon and water budgets.• The model was parameterized for a mixed Mediterranean forest.• 3D simulation was more consistent with observations than 1D simulation.• Results show the importance of above- and below-ground spatial structures.Abstract:Many natural terrestrial ecosystems, agroforestry systems, and, increasingly, forest plantations, are made of a mixture of species and display significant structural heterogeneity. Yet most carbon-based biophysical models are limited to homogeneous, monospecific canopies. We explored whether the spatial structure at the Font-Blanche experimental site, located in a mixed Mediterranean forest of Aleppo pine and holm oak in south-east France, could affect the components of the carbon and water cycles. We used NOTG, a new 3D, process-based, and individual-based model specifically developed to study the importance of the spatial structure on the carbon and water cycles of complex ecosystems. It incorporates processes involved in the energy, carbon, and water cycles at the tree (radiation interception, photosynthesis, phenology, allocation, senescence, transpiration), and soil (soil moisture, soil organic matter decomposition) levels. It is designed to handle various plant phenological types (deciduous, non opportunistic evergreen, and opportunistic evergreen), and a comprehensive description of plant C pools. The model is designed to study water and carbon fluxes at the stand scale over one to a few years. In this study, NOTG was parameterized for the Font-Blanche forest and two five-year simulations were made using either the full 3D representation, or a simplified 1D representation. Comparison of model outputs against observations at the tree, soil, and ecosystem scales, showed a much better accuracy when using the 3D representation. This illustrates the dependence of plant and ecosystem function to the above- and below-ground spatial structures, and the usefulness of such detailed models when dealing with structurally complex ecosystems.

National audience; Detention basins are valuable facilities for urban stormwater management from the standpoint of both flood control and mitigating particulate pollutants by means of settling processes. Trapped sediments represent specific waste. The amount and the characterization of these accumulated sediments are also a very important issue for practitioners because these solids have to be frequently removed and managed as waste. A physical and chemical characteristics (metals, PAHs, pesticides) and ecotoxicological evaluation of these contaminated sediments have been carried out in the framework of CABRRES French programme. Sediments accumulated over about 6 months and 6 years in retention/detention basin located in the east of Lyon, France, were sampled at five different points. These preliminary results show: spatial variability for Cd, Pb, Zn and Σ16 PAHs, with the higher contamination at one point; and an ecotoxicological risk for accumulated sediments over about 6 years. These preliminary results may contribute to improve the management of detention basins in term of maintenance frequency and appropriate ways to recycle sediments.; Les bassins de retenue-décantation sont très souvent utilisés pour la gestion des eaux pluviales dans les villes. Ils permettent de diminuer les risques d’inondations et de réduire les rejets de polluants parti culaires dans les milieux récepteurs (sol/nappe). Leur fonctionnement sur le long terme pose cependant le problème de la gestion des sédiments accumulés en leur sein. Afin de suivre leurs transformations (physique, chimique, écotoxicologique), une caractérisation physicochimique – éléments traces métalliques, hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), pesticides – ainsi qu’une évaluation écotoxicologique ont été réalisées sur les sédiments accumulés dans un bassin de rétention de grande taille localisé dans l’est lyonnais (France). Cinq points ont été échantillonnés sur deux périodes d’accumulation des sédiments à la suite du curage du bassin (6 mois et 6 ans). Les résultats de cette étude préliminaire ont mis en évidence : une hétérogénéité spatiale en matière de contamination pour Cd, Pb, Zn et Σ16HAPs, avec des teneurs en polluants élevées en un point particulier; et un risque écotoxique pour les sédiments accumulés depuis 6 ans. Ces résultats préliminaires donnent des orientations en matière de fréquence de curage de ces bassins et de choix de filières de traitement et de valorisation des sédiments.

In this paper, we study how the proximity to cities affects the decision of farmers to enter the direct-selling market in presence of spatial heterogeneity in agricultural yields. We develop a theoretical model which takes into account the externality of urban pollution and market access costs on direct-selling profits. We find that regions hosting an intermediate-size city are more likely to supply a wider range of direct-selling varieties. Additionally, we highlight that spatial heterogeneity in productivity creates distortions in competition between farmers, and can have concomitant undesired effects on both the quality and the range of available varieties., Cet article propose une réflexion sur les conditions d’existence et de pérennisation d’une filière agricole en vente directe aux abords des grandes villes, en tenant compte d'effets externes négatifs liés à l'activité urbaine. On considère dans ce modèle que la proximité à la ville génère des externalités de pollution pouvant nuire aux rendements agricoles. Le modèle d’économie spatiale développé pour cette étude suppose que les agriculteurs ont le choix entre deux modèles de production, l'un conventionnel les conduisant à produire un bien homogène, l'autre de type « vente directe » où les biens sont verticalement et horizontalement différenciés. La résolution analytique de l'équilibre de marché permet de mettre en évidence l'existence d'une tension entre quantité et qualité de chacun des biens agricoles issus de la vente directe. Nous démontrons par ailleurs qu'à l'équilibre de libre-entrée, les villes de taille intermédiaire sont les plus en capacité d'offrir une grande variété de biens. Enfin, nous mettons en évidence que la variation des externalités dans l'espace conduit à introduire de l'hétérogénéité entre les producteurs, se traduisant par des distorsions de concurrence sur le marché de la vente directe et une gamme de variétés plus faible à taille de ville de donnée.

Chapitre 2; All around the Mediterranean, forest systems have been shaped by long-term anthropogenic impacts. Today, they provide multiple goods and services. We show how the social-ecological system approach offers a good framework to understand their biodiversity, functioning and dynamics. Mediterranean forests have a huge biodiversity, not only in terms of the number of species but also in terms of within-species genetic diversity (at least tree species). We present a tentative typology of Mediterranean forests regarding this biodiversity. Then, we explain how the dynamics of Mediterranean forests is driven in particular by a combination of three characteristics: specific environmental constraints (mainly summer water deficit), a marked spatial heterogeneity of the environment at all scales, disturbance regime (e.g. fire, droughts, pest attacks, human pressure) of variable intensity and frequency. The future challenges for the Mediterranean forests will be to respond simultaneously to: (i) increased threats related to climate change and human pressure, (ii) new demand for multiple ecosystem services locally, (iii) emerging interest for Mediterranean resources to support adaptive strategies in other regions.

The main goal of the thesis is to define how the uncertainty can be accounted for in the process of riskassessment for CO2 storage and to quantify by means of numerical models the scenarii of leakage by lateralmigration and through the caprock. The chosen scenarii are quantified using the system modeling approachfor which ad-hoc predictive numerical models are developed. A probabilistic parametric uncertaintypropagation study using polynomial chaos expansion is performed. Matters of spatial variability are alsodiscussed and a comparison between homogeneous and heterogeneous representations of permeability isprovided.; L'objectif principal de la thèse est de définir comment l'incertitude peut être prise en compte dans leprocessus d'évaluation des risques pour le stockage de CO2 et de quantifier, à l'aide de modèles numériques,les scénarios de fuite par migration latérale et à travers la couverture. Les scénarios choisis sont quantifiéspar l'approche de modélisation de système pour laquelle des modèles numériques prédictifs ad-hoc sontdéveloppés. Une étude probabiliste de propagation d'incertitude paramétrique par un méta-modèle depolynômes de chaos est réalisée. La problématique de la prise en compte de la variabilité spatiale comme unesource d'incertitude est éclairée et une étude comparative entre représentations homogène et hétérogène de laperméabilité est fournie.

Heterotrophic microorganisms control soil organic matter (SOM) decomposition and may thus have a key importance in climate regulation. Heterogeneous abiotic conditions in soil microenvironments are thought to affect soil decomposers activity by controlling nutrient accessibility through solute transport (diffusion, advection) and sorption processes. Microhabitat – or pore – scale thus appears relevant to study biodegradation processes, but is also challenging to investigate by experimental means.A discrete model was created to explore the effect of abiotic conditions in soil microenvironments on biodegradation kinetics. It results from the coupling of a zero-dimensional soil carbon model and a lattice Boltzmann model (TRT-LBM [Ginzburg, 2005]). It simulates diffusion and biodegradation at the pore scale, as affected by explicitly described structural factors, such as the 3D pore architecture (approximated by discrete images), water distribution under unsaturated conditions and the spatial arrangement of substrates and decomposers – viewed here as immobile bacteria. The model was tested in a range of scenarios depicting contrasted abiotic conditions. The variability in biodegradation kinetics was analyzed to infer the contributions of physical factors. This source of variability was compared to uncertainties associated to biological metabolism description. Finally, experiments manipulating structural factors were performed to confront observed and simulated trends.; L’activité des microorganismes hétérotrophes contrôle la vitesse de décomposition de la matière organique du sol (MOS) et pourrait donc être déterminante dans la régulation du climat. La forte hétérogénéité spatiale des conditions abiotiques dans le sol est supposée influencer cette activité, en régulant notamment l’accessibilité des nutriments aux décomposeurs via des processus de transport (diffusion, convection) et de rétention (adsorption). L’échelle des microhabitats – soit celle des pores – apparaît donc pertinente pour étudier les processus de biodégradation dans le sol. Elle reste cependant inhabituelle à cause de difficultés expérimentales qui lui sont associées.Un modèle spatialisé a été construit pour explorer les effets de conditions abiotiques hétérogènes dans les microenvironnements du sol sur la cinétique de biodégradation de substrats carbonés par des microorganismes – représentées ici par des bactéries immobiles. Il résulte du couplage entre un modèle de Boltzmann sur réseau (TRT-LBM [Ginzburg, 2005]) et un modèle biogéochimique de carbone. Il calcule des processus de transport – diffusion – et de biodégradation à l’échelle des pores, dans des milieux hétérogènes dont certaines propriétés structurales sont explicitement décrites, telles que l’architecture de la porosité (implémentée sous la forme d’images discrètes), la distribution de l’eau à saturation partielle et l’arrangement spatial des substrats et des décomposeurs – représentés ici par des bactéries immobiles. L’influence de ces différents facteurs a été évaluée en analysant la variabilité de la cinétique de biodégradation pour une gamme de scénarios décrivant des conditions abiotiques contrastées. Cette source de variabilité a pu être comparée aux incertitudes relevant de la description du métabolisme microbien. Enfin, des expérimentations manipulant la structure de milieux hétérogènes ont été réalisées pour confronter tendances simulées et observées.

National audience

International audience; In the perspective of the conversion of Norway spruce plantations, there is a need for foresters to assess the potential of the natural woody species regeneration. We studied 50 Norway spruce plantations on alluvial soils throughout the Grand-duché de Luxembourg and compared the regeneration characteristics (species composition, spatial heterogeneity) with 42 riverine deciduous stands (the target communities). Within the Norway spruce plantations, Fraxinus excelsior and Acer pseudoplatanus were the main regenerating species, probably because of their very good dispersal abilities. Norway spruce seedlings were quasi-absent. Low Norway spruce densities and base-rich soils (local factors) as well as proximity of riverine deciduous forests (regional factor) strongly favoured the regeneration of a suite of broad-leaved species. The thickness of Norway spruce litter did not appear to be a limiting factor, at least for large-seeded tree seedlings. The spatial heterogeneity of the woody regeneration was rather similar in coniferous and deciduous stands. We conclude that for the development of multifunctional forests, the spontaneous regeneration under low-dense Norway spruce stands on base-rich soils provides a valuable starting point.; Évaluation des potentialités de régénération naturelle pour la conversion des plantations d'épicéas sur sols alluviaux. Dans une perspective de conversion des plantations d'épicéas, les forestiers ont besoin d'évaluer les potentialités de régénération naturelle. Nous avons étudié 50 plantations d'épicéas sur sols alluviaux au grand-duché de Luxembourg et comparé les caractéristiques de cette régénération naturelle (composition, hétérogénéité spatiale) à 42 forêts riveraines de feuillus (communautés de référence). Dans les plantations d'épicéas, Fraxinus excelsior et Acer pseudoplatanus sont les principales espèces qui régénèrent, probablement en raison de leur grande capacité de dispersion. Les jeunes épicéas sont quasiment absents. La régénération des essences feuillues est fortement favorisée par de faibles densités d'épicéas, par des sols riches en bases (facteurs locaux) et par la proximité de forêts alluviales (facteur régional). La litière de l'épicéa ne semble pas être un facteur limitant à la régénération, au moins pour les essences à grosses graines. L'hétérogénéité spatiale de la régénération est très similaire dans les peuplements de feuillus ou d'épicéas. En conclusion, la régénération spontanée d'essences feuillues sous les plantations d'épicéas peu denses et établies sur des sols basiques est un point de départ très intéressant dans un processus de conversion de ces plantations vers des forêts multifonctionelles.

Spatial Heterogeneity : Principles and Methods This article has a dual purpose . First , it describes the main econometric specifications which can be used to represent spatial heterogeneity , reflected in an instability of parameters in space and / or a heteroscedasticity of error terms . Only the specifications valid in cross-section are examined . Second , it explains the links between spatial heterogeneity and autocorrelation , the other major feature of localised data , defined by the absence of independence between geographical observations . In particular , we look at the extent to which traditional tests of heteroscedasticity or instability need to be amended to take account of spatial autocorrelation . An application designed to illustrate the main models and the different tests is also proposed . Key-words : spatial heterogeneity , spatial econometrics , structural instability , heteroscedasticity, L ’ objectif de cet article est double . D ’ une part , nous présentons les principales spécifications économétriques permettant de capter le phénomène de l ’ hétérogénéité spatiale , qui se traduit sous la forme d ’ une instabilité des paramètres dans l ’ espace et / ou d ’ une hétéroscédasticité des termes d ’ erreurs . Seules les spécifications valables en coupe transversale sont examinées . D ’ autre part , nous explicitons les liens entre hétérogénéité et autocorrélation spatiales , l ’ autre grande spécificité des données localisées qui est définie par l ’ absence d ’ indépendance entre observations géographiques . En particulier , nous examinons dans quelle mesure les tests traditionnels d ’ hétéroscédasticité ou d ’ instabilité doivent être amendés pour tenir compte de l ’ autocorrélation spatiale . Une application , destinée à illustrer les principales modélisations et les différents tests , est également proposée . Mots-clés : hétérogénéité spatiale , économétrie spatiale , instabilité structurelle , hétéroscédasticité, Le Gallo Julie. Hétérogénéité spatiale : principes et méthodes. In: Économie & prévision, n°162, 2004-1. pp. 151-172.

The main goal of the thesis is to define how the uncertainty can be accounted for in the process of riskassessment for CO2 storage and to quantify by means of numerical models the scenarii of leakage by lateralmigration and through the caprock. The chosen scenarii are quantified using the system modeling approachfor which ad-hoc predictive numerical models are developed. A probabilistic parametric uncertaintypropagation study using polynomial chaos expansion is performed. Matters of spatial variability are alsodiscussed and a comparison between homogeneous and heterogeneous representations of permeability isprovided., L'objectif principal de la thèse est de définir comment l'incertitude peut être prise en compte dans leprocessus d'évaluation des risques pour le stockage de CO2 et de quantifier, à l'aide de modèles numériques,les scénarios de fuite par migration latérale et à travers la couverture. Les scénarios choisis sont quantifiéspar l'approche de modélisation de système pour laquelle des modèles numériques prédictifs ad-hoc sontdéveloppés. Une étude probabiliste de propagation d'incertitude paramétrique par un méta-modèle depolynômes de chaos est réalisée. La problématique de la prise en compte de la variabilité spatiale comme unesource d'incertitude est éclairée et une étude comparative entre représentations homogène et hétérogène de laperméabilité est fournie.

Heterotrophic microorganisms control soil organic matter (SOM) decomposition and may thus have a key importance in climate regulation. Heterogeneous abiotic conditions in soil microenvironments are thought to affect soil decomposers activity by controlling nutrient accessibility through solute transport (diffusion, advection) and sorption processes. Microhabitat – or pore – scale thus appears relevant to study biodegradation processes, but is also challenging to investigate by experimental means.A discrete model was created to explore the effect of abiotic conditions in soil microenvironments on biodegradation kinetics. It results from the coupling of a zero-dimensional soil carbon model and a lattice Boltzmann model (TRT-LBM [Ginzburg, 2005]). It simulates diffusion and biodegradation at the pore scale, as affected by explicitly described structural factors, such as the 3D pore architecture (approximated by discrete images), water distribution under unsaturated conditions and the spatial arrangement of substrates and decomposers – viewed here as immobile bacteria. The model was tested in a range of scenarios depicting contrasted abiotic conditions. The variability in biodegradation kinetics was analyzed to infer the contributions of physical factors. This source of variability was compared to uncertainties associated to biological metabolism description. Finally, experiments manipulating structural factors were performed to confront observed and simulated trends., L’activité des microorganismes hétérotrophes contrôle la vitesse de décomposition de la matière organique du sol (MOS) et pourrait donc être déterminante dans la régulation du climat. La forte hétérogénéité spatiale des conditions abiotiques dans le sol est supposée influencer cette activité, en régulant notamment l’accessibilité des nutriments aux décomposeurs via des processus de transport (diffusion, convection) et de rétention (adsorption). L’échelle des microhabitats – soit celle des pores – apparaît donc pertinente pour étudier les processus de biodégradation dans le sol. Elle reste cependant inhabituelle à cause de difficultés expérimentales qui lui sont associées.Un modèle spatialisé a été construit pour explorer les effets de conditions abiotiques hétérogènes dans les microenvironnements du sol sur la cinétique de biodégradation de substrats carbonés par des microorganismes – représentées ici par des bactéries immobiles. Il résulte du couplage entre un modèle de Boltzmann sur réseau (TRT-LBM [Ginzburg, 2005]) et un modèle biogéochimique de carbone. Il calcule des processus de transport – diffusion – et de biodégradation à l’échelle des pores, dans des milieux hétérogènes dont certaines propriétés structurales sont explicitement décrites, telles que l’architecture de la porosité (implémentée sous la forme d’images discrètes), la distribution de l’eau à saturation partielle et l’arrangement spatial des substrats et des décomposeurs – représentés ici par des bactéries immobiles. L’influence de ces différents facteurs a été évaluée en analysant la variabilité de la cinétique de biodégradation pour une gamme de scénarios décrivant des conditions abiotiques contrastées. Cette source de variabilité a pu être comparée aux incertitudes relevant de la description du métabolisme microbien. Enfin, des expérimentations manipulant la structure de milieux hétérogènes ont été réalisées pour confronter tendances simulées et observées.

Ionizing radiation due to medical or accidental exposure to high doses is an established risk factor for leukemia in humans. However, the evidence of a risk associated with exposure to ionizing radiation at lower levels usually encountered in the environment remains to be demonstrated. Our work aims to evaluate the hypothesis of the existence of an association between natural background ionizing radiation and the risk of childhood leukemia (CL) using observations made in France.Leukemia cases included in this study are all the CL recorded in the National Registry of Childhood Hematological Malignancies, an exhaustive repository of all cases of patients younger than 15 years old in France over the studied period.First step was the study of the spatial distribution of the incidence of CL at the level of the 1,916 Living Zone (LZ) defined by INSEE. Cluster detection methods have been used on 7,675 cases of CL diagnosed during the period 1990-2006 to identify areas potentially associated with a higher risk of acute childhood leukemia. The study did not show any spatial heterogeneity of incidence of CL during the period at LZ level. However, some spatial clusters were highlighted in specific places and times. Although the levels of significance of these clusters do not strongly support the existence of risk factors, localized clusters can show a slight impact of risk factors shared across LZ, including contextual environmental exposures.To test the hypothesis of the existence of an association between environmental exposure to ionizing radiation of natural origin and incidence of childhood leukemia, an incidence study based on 9,056 cases of CL for the period 1990-2009 was conducted. This study was complemented by a record-based cases-controls study based on the 2,763 cases of CL recorded over the 2002-2007 period and a control set of 30,000 subjects constituting a representative sample of the contemporary French pediatric population. In this approach, localizations of cases and controls and exposure identifications were geocoded and compared to the status cases vs control population.Data of exposure to natural background radiation were produced by the IRSN (Institute for Radiological Protection and Nuclear Safety). Mapping of the “potential radon exhalation emitted by the ground” and a national sampling of 10,843 measurement points located in dwellings were used to estimate residential exposure to radon at a level of granularity of cities and houses. Exposure to terrestrial gamma and cosmic rays was estimated by zone d’emploi based on a set of more than 28,000 environmental measurements in approximately 1,000 sites covering whole France, and by the IRSN national campaign data. Our study did not show any association of childhood leukemia with exposures to natural background radiation estimated nor at diagnosis nor cumulatively during childhood. However it had a good power to highlight the risks expected from current models of risk (UNSCEAR) built from studies on the observed high doses risks. If this work does not support the hypothesis that there is an association between exposure to ionizing radiation from natural sources observed and the incidence of childhood leukemia which may be directly observable at the epidemiologic level, this question remains important enough and not investigated enough to merit further complementary studies in countries where it has not been investigated., Les rayonnements ionisants sont un facteur de risque reconnu pour les leucémies chez l'homme pour des fortes doses d'exposition médicale ou accidentelle. En revanche, l'hypothèse de l'existence d'un risque associé aux rayonnements ionisants à des niveaux d’exposition inférieurs, habituellement rencontrés dans l'environnement et de manière continue reste à démontrer. Notre travail propose d’évaluer l’hypothèse de l’existence d’une association entre les expositions environnementales aux radiations ionisantes d’origine naturelle et le risque de leucémie de l’enfant (LA) en utilisant des observations réalisées en France métropolitaine.Les cas de leucémie inclus dans ce travail sont toutes les LA du Registre National des Hémopathies malignes de l’Enfant, qui enregistre l'ensemble des cas de moins de 15 ans diagnostiqués en France métropolitaine, sur la période étudiée.Un premier travail a consisté à étudier la répartition spatiale de l’incidence des leucémies de l’enfant au niveau des 1 916 bassins de vie (BV) définis par l’INSEE. Des méthodes de détection de cluster ont été appliquées sur les 7 675 cas de leucémies de l'enfant diagnostiqués entre 1990 et 2006 afin d’identifier les zones potentiellement associées à un plus fort risque de leucémies aiguës de l’enfant. Cette étude n'a pas mis en évidence d’hétérogénéité spatiale des taux d'incidence des LA de l'enfant au cours de la période 1990-2006 au niveau des BV. Cependant, quelques clusters spatiaux ont été identifiés dans des lieux et périodes spécifiques. Bien que les niveaux de significativité de ces clusters ne soutiennent pas fortement l'existence de facteurs de risque localisés, les clusters peuvent montrer un léger impact de facteurs de risque partagés à l'échelle des BV.Pour tester l’hypothèse de l’existence d’une association entre l’exposition aux radiations ionisantes d’origine naturelle et l’incidence des leucémies de l’enfant, une étude d’incidence basée sur les 9 056 cas de LA de la période 1990-2009 a été réalisée. Cette étude a été complétée par une étude cas-témoins en population fondée sur les 2 763 cas de LA enregistrés sur la période 2002-2007 et un ensemble témoin de 30 000 sujets constituant un échantillon contemporain représentatif de la population pédiatrique française. Dans cette approche, la géolocalisation des adresses des cas et des témoins ainsi que celle des sources d'exposition et leur caractérisation permet de définir les critères de l'intensité d'exposition aux facteurs d'intérêt et de les mettre en relation avec le statut cas vs témoins des sujets.Les données concernant l'exposition à la radioactivité d’origine naturelle ont été produites par l'IRSN (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire). Une cartographie du potentiel d’exhalation du radon émis par le sol et un échantillon national de 10 843 points de mesures localisés dans des habitations ont permis d’estimer l’exposition résidentielle au radon au niveau de la commune et du domicile. L’exposition aux rayonnements gamma telluriques et cosmiques a été estimée par zone d’emploi à partir d’un ensemble de 28 000 mesures issues de la campagne nationale IRSN et de mesures réalisées dans approximativement 1 000 sites couvrant la France entière, dans un but de surveillance de la radioactivité ambiante.Notre étude n’a pas montré d’association entre les leucémies de l’enfant et l’exposition aux radiations ionisantes d’origine naturelle estimée au diagnostic et de façon cumulée pendant l’enfance. Elle avait une bonne puissance pour mettre en évidence les risques attendus d’après les modèles de risque actuels (UNSCEAR) issus des études sur les risques observés à forte dose. Cette question reste néanmoins suffisamment importante et peu explorée pour mériter des études complémentaires dans d’autres pays.

Pour la bio-remédiation de ressources en eau (bassins, lacs..) qui nécessitent d’être traitées par une unité externe de purification à l’aide de bioprocédés, l’invention consiste à mettre en place un réseau « intelligent » de pompes qui s’adaptent au cours du temps à l’hydrodynamique et à la pollution du milieu. L’objectif est d’optimiser la durée du traitement et/ou la qualité de la remédiation.

Oral - Session 4 : Génétique et Evolution des Populations; absent

National audience; Although there is much debate about the relevance of mixed or uneven-aged forests to resilience (1) and to the productivity of ecosystems in a context of global climate change, there are still no recommendations as to the various dimensions of heterogeneity to be monitored and the associated indices to describe and quantify them. In this article, the authors present the main dimensions of heterogeneity that should be considered, on the scale of a stand, for the purposes of experimental study of relations between heterogeneity, dynamics and function of stands: species diversity, diversity of tree size and age, heterogeneity of their spatial distribution and finally, site-factor heterogeneity. They provide a brief overview of the indices conventionally used to characterize those dimensions. The indices are then examined with a view to conducting experiments in established stands where certain dimensions of heterogeneity are to be controlled, monitored or simply followed over time. (1) The capacity of an ecosystem […] to return to its original state by means of various processes of slow dynamics, after being totally or partially destroyed by a natural hazard or by a disruption. (Bastien et Gauberville, 2011, translation from French); Alors que les débats sur l’intérêt des forêts mélangées ou irrégulières pour la résilience (1) et la productivité des écosystèmes dans le contexte des changements globaux sont prégnants, il n’existe toujours pas de préconisations sur les différentes dimensions d’hétérogénéité à étudier et sur les indices associés pour les décrire, les quantifier. Dans cet article, nous présentons les principales dimensions d’hétérogénéité qu’il convient de prendre en compte, à l’échelle du peuplement, pour l’étude expérimentale des relations entre hétérogénéité, dynamique et fonctionnement des peuplements, à savoir: la diversité des espèces, la diversité des tailles et des âges des arbres, l’hétérogénéité de leur répartition spatiale et enfin l’hétérogénéité des facteurs stationnels. Nous donnons un bref aperçu des indices classiquement utilisés pour caractériser ces dimensions. Ces indices sont ensuite examinés dans le cadre d’expérimentations menées dans des peuplements constitués où l’on souhaite manipuler, contrôler, ou simplement suivre certaines dimensions d’hétérogénéité au cours du temps. (1) Capacité que possède un écosystème […] à retrouver son état d’origine, par différents processus de dynamique progressive, après sa destruction totale ou partielle par un aléa naturel ou une perturbation (Bastien et Gauberville, 2011).

Prise en compte de l’hétérogénéité des sols à l’échelle des habitats microbiens pour modéliser la biodégradation des substrats carbonés dans les sols. 11. Journées d'Etude des Sols

Agriculture intensification has improved food production impressively in the past 50 years but this came with an increasing impact on the environment. In particular, modern agriculture has led to the simplification of the environmental structure over vast areas. As a consequence, agro-ecosystems are particularly susceptible to epidemics. The increase of crop genetic diversity is a promising way for reducing the risk of occurrence and development of diseases in crops but the technical and organisational conditions required to manage the genetic resources at this scale have not been established yet. This will require shifting the scale of crop protection investigations from the field to the agricultural landscape. In this PhD thesis we focus on landscape-scale processes and on the potential role of functional diversity in cultivated landscapes to better control plant diseases. We identified three questions: how does a pathogen population spread over a heterogeneous host landscape? How do pathogen genotypes compete in a diversified host population? And, in a longer term, how do pathogen populations evolve in response to host landscape structure? Each of these questions is investigated through the analysis of real data and the development of theoretical approaches. We demonstrate that the composition and the spatial structure of the host landscape greatly influence the pathogen population dynamics and evolution. The recommendations that this work could provide in order to practically manage the genetic resources will depend on the desired aim and will request further collaborative work withthe professional operators.; L'intensification de l'agriculture a amélioré de façon considérable la production alimentaire ces dernières cinquante années mais elle s'est accompagnée d'un impact croissant sur l'environnement. En particulier, la modernisation de l'agriculture a impliqué une simplification de la structure des paysages agricoles rendant nos agro-ecosystèmes plus sensibles au risque épidémique. L'utilisation de la diversité génétique des cultures est une solution prometteuse pour réduire le risque d'occurrence et de propagation des maladies des cultures. Elle nécessite cependant une gestion collective des espaces agricoles. En conséquences, l'échelle d'étude ne doit plus se focaliser sur la parcelle mais sur le paysage. Dans cette thèse, nous nous interessons aux processus se déroulant à l'échelle du paysage et au rôle de la diversité des plantes cultivées pour le contrôle des épidémies. Nous avons identifié trois questions: comment les populations pathogènes se propagent-elles dans un paysage d'hôtes hétérogène ? Comment les différents génotypes composant la population pathogène entrent-ils en compétition au sein d'une population hôte diversifiée ? et, à plus long terme, comment les populations pathogènes évoluent-elles en réponse à la structure des populations hôtes ? Chacune de ces questions a été approfondie grâce à l'analyse de données obtenues en condition de production mais aussi par des approches théoriques. Nous avons montré que la composition et la structure spatiale des populations hôtes influence fortement la population pathogène. Cependant, les recommandations que peut fournir ce travail pour gérer la diversité génétique dépendent de l'objectif visé.

The purpose of this thesis is the mathematical and numerical study of a system of several species competing for a single resource in a heterogeneous environment. When the environment is homogeneous, it is known that such a system, called chemostat system, satisfies the so-called competitive exclusion principle: no more than one species can survive. We propose two spatially structured models and study the role of spatial heterogeneity in the coexistence phenomena. The first model is a system of matrix equations, the second one is a reaction-diffusion system. Our first contribution is to show that the solutions of the reaction-diffusion system are uniformly bounded in time and space in L infinity norm. Next, we study the case of small migration rate in the discrete model and show that the coexistence of several species is possible. Lastly, in the case of high migration rates, we use the center manifold theorem to show in each of the two models that the principle of competitive exclusion holds. Then, we construct stationary coexistence solutions for two species using a method of global bifurcations. This construction leads to the identification of a coexistence domain in the parameter space. In the final chapters, we illustrate and extend numerically the previous results. In particular, we show how the coexistence domain depends on the migration rate and on the spatial heterogeneity., L'objet de cette thèse est l'étude mathématique et numérique d'un système de compétition de plusieurs espèces pour une ressource dans un milieu hétérogène. Lorsque le milieu est homogène, il est connu qu'un tel système, appelé système de chemostat, vérifie le principe d'exclusion compétitive : au plus une espèce peut survivre. Nous proposons deux modèles spatialement structurés et étudions le rôle de l'hétérogénéité spatiale dans les phénomènes de coexistence. Le premier modèle est un système d'équations matricielles et le second un système de réaction-diffusion. Notre première contribution est de montrer que les solutions du système de réaction-diffusion sont uniformément bornées en temps et en espace en norme L infini. Nous étudions ensuite le cas des petits taux de migration dans le modèle discret et montrons que la coexistence est possible. Dans le cas des grands taux de migration, nous montrons à l'aide du théorème de la variété centrale que pour chacun des deux modèles, le principe d'exclusion compétitive est vérifié. Nous construisons finalement des solutions stationnaires de coexistence pour deux espèces à l'aide d'une méthode de bifurcations globales. Cette construction nous amène à définir la notion de domaine de coexistence dans l'espace des paramètres. Dans les derniers chapitres, nous illustrons et étendons numériquement les résultats précédents. Nous montrons en particulier comment le domaine de coexistence dépend du taux de migration et de l'hétérogénéité spatiale.

National audience; Les études internationales sur les effets de la superposition montrent un effet systématique d'inflation de la dépense publique induit par la complémentarité des biens publics locaux offerts. En introduisant des différences spatiales dans les comportements de demande de bien public, on montre ici que, dans le cas français, cet effet n'apparaît qu'en Île-de-France, le reste du territoire étant caractérisé par une indépendance des biens publics des villes et des départements.