▼ L’objectif principal de ce projet est d’évaluer le potentiel d’un système de marais filtrants combinés pour le traitement d’un lixiviat contaminé aux agents de préservations du bois - l’arséniate de cuivre chromaté (ACC) et le pentachlorophénol (PCP) - en portant une attention particulière au rôle des plantes. Pour ce faire, une expérience en pot faisant varier la concentration d’exposition de quatre espèces de macrophyte (Typha angustifolia, Phalaris arundinacea, Phragmites australis americanus et Phragmites australis australis) a été effectuée. Le suivi de quatre marais filtrants à écoulement horizontal sous-surfacique, plantés d’une des quatre espèces de macrophyte et d’un bassin planté de saules (Salix Miyabeana SX67) a également été réalisé. La résistance des plantes au milieu contaminé, la capacité de bioaccumulation des macrophytes et les efficacités de traitement des différents systèmes ont été analysés. Nos résultats montrent que la concentration d’exposition n’influence pas la capacité des plantes à croître en milieu contaminé. Par contre, il existe une relation dose-réponse entre la concentration d’exposition et la capacité de bioaccumulation des macrophytes. Les quatre marais pilotes ont tous des efficacités de traitements supérieures à 55% en 2013 et 82% en 2014 pour les contaminants à l’étude. Le bassin de saule a la capacité théorique d’évapotranspirer jusqu’à 1200 L par jour. De plus, ses efficacités de traitements sont supérieures à 59% pour tous les composés à l’étude. L’utilisation de marais filtrants pour le traitement d’un lixiviat contaminé aux agents de préservations du bois est donc une alternative intéressante aux méthodes de traitement conventionnel. Advisors/Committee Members: Brisson, Jacques (advisor).

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Ce travail analyse l'internationalisation de la protection environnementale sur cinq zones humides majeures d'Albanie. De par leur géographie et leur situation sur des corridors biologiques, ces zones accueillent une importante biodiversité. Trois d'entre elles sont inscrites à la convention Ramsar. Les grandes plaines littorales d'Albanie étaient naguère très marécageuses, favorables au développement de la biodiversité, d'autant plus qu'elles étaient peu peuplées, car le peuple albanais vivait d'élevage dans les montagnes. L'arrivée des communistes au pouvoir a provoqué un bouleversement des valeurs, exaltant les vertus de ces plaines littorales délaissées. Leur assèchement et leur mise en culture provoqua la disparition des espaces-tampons et des bouleversements des équilibres physico-chimiques des eaux des zones humides, notamment de la salinité de l'eau. L'introduction d'espèces allochtones pour la pêche, les pollutions agricoles et industrielles, le colmatage de chenaux par l'afflux de sédiments liés à la mise à nu des sols, furent autant de conséquences des pratiques agraires durant le communisme. L'ouverture au monde en 1991 provoque la multiplication des acteurs sur les zones humides, et la formation de systèmes géographiques singuliers nés de ces jeux d'acteurs. Les pressions agricoles sont en recul, mais les acteurs locaux exploitent les ressources sauvages parfois sans contrôle. Les acteurs globaux jouent à la fois sur l'attrait de l'Albanie comme pays à faible taux de main-d'oeuvre et à la situation stratégique sur les chemins énergétiques. Les institutions internationales poussent à la création de zones protégées sur les wetlands afin de s'approprier les questions de biodiversité et réunir des segments cassés de corridors biologiques, que l'Etat encourage comme autant de manières d'avancer ses pions sur l'échiquier diplomatique. [etc.]

This paper analyzes the internationalization of environmental protection on five major wetlands of Albania. By geography and location of biological corridors, these areas are hot spot of biodiversity. Three of them are listed on the Ramsar convention. Large coastal plains of Albania were once very swampy, favorable to the development of biodiversity, especially as they were sparsely populated, because the Albanian people living in the mountains. The Communists came to power led to a shift in values, extolling the virtues of these coastal plains neglected. Their drying and cultivation led to the disappearance of buffer spaces and changes of physico-chemical equilibria of water from wetlands, including the salinity of the water. The introduction of species for fishing, agricultural and industrial pollution, clogging of channels by the influx of sediments related to the exposure of the soil, were all consequences of agricultural practices during communism. The openenig of Albania in 1991 caused the multiplication of actors on Wetlands, and the formation of unique geographic systems born of these games players. Agricultural pressures are declining, but local actors exploit…

Advisors/Committee Members: Miossec, Jean-Marie (thesis director), Sulce, Sulejman (thesis director).

▼ La rivière Essonne est influencée quantitativement et qualitativement par la nappe de Beauce. L'eau de cette nappe possède des concentrations en nitrates élevées et qui continuent d'augmenter, représentant ainsi une menace croissante pour la qualité du cours d'eau. Des cressonnières (zones humides artificielles où le cresson de fontaine [Nasturtium officinale R. Br.] est cultivé) étaient autrefois très nombreuses entre ces deux masses d'eau, mais sont aujourd'hui massivement abandonnées. Or, ces zones humides jouent potentiellement un rôle épurateur vis-à-vis des nitrates, et pourraient contribuer au bon état du cours d'eau en limitant les transferts de ces nutriments (zones tampons) de la nappe vers la rivière. Ce travail a donc pour objectif d'étudier l'élimination des nitrates dans les cressonnières, mais également l'évolution de ces zones humides après l'abandon de la culture du cresson, et ses conséquences sur l'épuration. Pour cela, nous nous sommes basés sur l'étude d'un site expérimental (Maisse, 91, France) comprenant plusieurs stades d'abandon et sur des expérimentations en laboratoire (bioréacteurs). Les successions de macrophytes après l'abandon de la culture ont été étudiées sur le site expérimental et dans 14 autres sites de la vallée de l'Essonne. Après l'abandon de la culture, le cresson ne se maintient pas dans les fosses. On observe alors une évolution progressive vers un milieu terrestre, avec la colonisation successive par des hydrophytes pionnières ou invasives (Lemna minuta Kunth.), puis par des hélophytes pionnières (Epilobium hirsutum L., Typha latifolia L., Phragmites australis (Cav.) Steud.). Enfin, il s'établit une roselière avec l'apparition d'espèces arbustives et ligneuses (Salix sp), qui s'accompagne d'un comblement des fosses et qui semble constituer une transition vers une forêt alluviale. Au cours du passage de l'eau dans les fosses du site expérimental, une partie des nitrates a été éliminée. Les fosses cultivées ont été les plus efficaces avec un taux moyen de 1770 mg NO3-/m²/jour au cours des trois années de suivi. En comparaison, les fosses abandonnées ont montré des taux d'élimination largement inférieurs allant de 550 à 750 mg NO3-/m²/jour. Toutefois, ces taux n'ont permis qu'une faible diminution des concentrations (approximativement 44 mg/L en entrée à 42 mg/L en sortie) à cause de temps de séjour trop courts de l'eau dans les fosses. Les taux d'élimination des nitrates ont varié de façon saisonnière, avec un maximum en été et un minimum en hiver. L'ampleur des variations saisonnières a cependant été beaucoup plus forte dans les fosses cultivées que dans les fosses abandonnées. L'estimation des prélèvements par les macrophytes a montré que la dénitrification est la voie majoritaire de l'élimination des nitrates (70 à 85% de l'élimination totale). Des mesures de dénitrification potentielle en bioréacteurs ont montré que ce processus était limité par la disponibilité du carbone organique. Or, le cresson des fosses cultivées représente une source de carbone très disponible, par… Advisors/Committee Members: Haury, Jacques (thesis director).

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La fragmentation des habitats est aujourd’hui considérée comme l’une des plus sérieuses menaces sur la biodiversité, et une des causes majeures de la crise actuelle d’extinction des espèces. Dans les paysages fragmentés, le mouvement est un processus clé pour la survie des espèces faunistiques et floristiques, celui-ci étant facilité par une connectivité importante entre les éléments du paysage. Parmi les éléments qui concourent à augmenter la connectivité du paysage, les corridors écologiques sont particulièrement intéressants et efficaces. Le principal objectif de cette thèse est d’évaluer l’intérêt des images THRS pour identifier et caractériser les éléments du paysage agricole potentiellement constitutifs des corridors écologiques. Pour cela, nous avons évalué le potentiel des images RSO et de l’utilisation combinée des données optiques et radar THRS pour caractériser des continuités écologiques à échelle fine, tant d’un point de vue structurel que fonctionnel. Les résultats montrent que les images radar et plus particulièrement un indicateur polarimétrique qui en est dérivé, l’entropie de Shannon, permettent de quantifier le degré d’ouverture de la canopée des haies, indicateur qui a pu être évalué d’un point de vue écologique. De plus, ils ont permis de mettre en évidence les indicateurs, les méthodes de classification et les dates clefs pour la cartographie des zones humides. Une évaluation de la synergie d’images optiques et radar à permis de montrer que les données radar permettent de cartographie des cultures. Nous avons également montré l’apport des séries temporelles d’images radar pour l’amélioration de modèles biologiques visant à expliquer la distribution de la biodiversité dans les paysages agricoles. Enfin, nous avons pu développer de nouvelles métriques de connectivité en intégrant des informations dérivées de données de télédétection qui se sont avérées pertinentes d’un point de vue écologique.

Habitat fragmentation is now considered as one of the most serious threats to biodiversity, and a major cause of the current crisis of species extinction. In fragmented landscapes, movement is a key process for the survival of flora and fauna species. Movement is facilitated by a significant connectivity between landscape elements. Among elements that contribute to increase landscape connectivity, ecological corridors are particularly useful and effective. The main objective of this pHD is to evaluate the interest of the VHSR images to identify and characterize potential agricultural landscape elements of the ecological networks. We evaluated the potential of SAR images and the combined use of VHSR optical and radar data to characterize ecological continuities at a fine scale, both structural and functional points of view. Results show that radar images and especially a polarimetric indicator, the Shannon entropy, allow quantifying the canopy cover of hedges. This indicator was assessed from an ecologically point of view. In addition, we highlight the indicators, classification methods and key dates to…

Advisors/Committee Members: Hubert-Moy, Laurence (thesis director), Corgne, Samuel (thesis director).

▼ La Corse abrite une grande diversité de zones humides soumises à des pressions et menaces d’origine anthropique qui n’ont cessé de croître et de se diversifier au cours de ces dernières décennies. La conservation de ces milieux à forte valeur patrimoniale et du peuplement d’odonates original qui s’y développe, représente aujourd’hui d’importants enjeux environnementaux et sociétaux afin de préserver les services écologiques essentiels rendus par ces éléments clefs des écosystèmes aquatiques et terrestres. Le projet de recherche appliquée développé dans le cadre de cette thèse s’est attaché à améliorer les connaissances disponibles sur les libellules de Corse, afin de proposer des mesures de conservation et de gestion concrètes en faveur de ce groupe et de ses principaux habitats naturels sur l’île. Dans cet objectif, la première partie de ces travaux s’est employée à combler les principales lacunes de connaissance identifiées par les études antérieures sur la situation des espèces, notamment en intensifiant l’effort de prospection consenti à l’échelle régionale. Les particularités, la répartition, les exigences et habitats écologiques de nombreuses libellules se développant en Corse ont pu être décrits avec précision. Les informations disponibles sur certains taxons à forte valeur patrimoniale ont particulièrement augmenté comme l’illustre la définition très complète de la situation éco-biogéographique de Chalcolestes parvidens. La deuxième partie de ces travaux s’est attachée à évaluer et comparer l’efficacité des principales méthodes d’échantillonnage couramment utilisées pour l’étude des populations d’odonates. Dans ce cadre, les nombreuses informations récoltées sur l’organisation spatiale et la dynamique des populations étudiées ont notamment été employées afin de proposer aux principaux gestionnaires d’espaces naturels de l’île (Conseils départementaux, PNRC, Communes…) des méthodes adaptées pour l’évaluation et le monitoring des espèces à fort enjeu de conservation, dont l’emblématique et menacé Lestes macrostigma.La troisième partie de ces travaux est consacrée au développement d’outils pour le suivi de la qualité des principaux habitats d’odonates. Elle a permis d’aboutir à l’élaboration d’un tout nouvel indice biologique adapté à l’évaluation de l’état écologique des rivières de Corse : « Odonata Community Index – Corsica » (OCIC). Cet outil innovant, basé sur l’étude du peuplement caractéristique des libellules des cours d’eau, s’est montré particulièrement performant lors de sa confrontation aux autres indices biologiques actuellement utilisés sur l’île. L’indice OCIC et le groupe des odonates apparaissent aujourd’hui clairement comme des solutions alternatives prometteuses, en vue d’améliorer l’efficacité du système d’évaluation de la qualité écologique des rivières de Corse, compte tenu des failles de représentativité mises en évidence par les expérimentations réalisées.La dernière partie de cette thèse, basée sur des évaluations patrimoniales et écologiques du peuplement insulaire d’odonates réalisées… Advisors/Committee Members: Orsini, Antoine (thesis director), Andrei-Ruiz, Marie-Cécile (thesis director).

▼ Les nombreux exemples réussis où l’aménagement du territoire intègre des milieux naturels nous ont amenée à nous questionner sur les techniques d’intégration des milieux naturels et les outils de planification disponibles au Québec. La présente recherche porte sur le volet environnemental du projet résidentiel le Faubourg de la Pointe-aux-Prairies à Montréal (FPP) situé dans l’Arrondissement Pointe-aux-Trembles/Rivière-des-Prairies/Montréal est. Un premier objectif relié aux résultats nous a permis d’analyser le taux de succès du quartier FPP à intégrer efficacement des préoccupations environnementales concernant la mise en valeur des milieux naturels. En nous basant sur le taux de conservation, l’intégrité écologique et les témoignages des intervenants de la Ville de Montréal, nous avons déterminé que le plan d’aménagement du projet présente un bilan environnemental mitigé. Un second objectif relié aux processus nous a permis de déterminer si les outils sollicités pendant la conception et la mise en œuvre du projet ont facilité l’intégration des milieux naturels. En nous basant sur les outils d’encadrement et proactifs utilisés tout au long de la mise en oeuvre, nous avons déterminé que ceux-ci sont inadaptés à certaines situations. La non intégration des milieux protégés dans les outils de planification, la destruction des milieux aquatiques avec l’accord du Ministère de l’environnement (MDDEP), le manque de vérification des ententes lors de l’attribution des certificats d’autorisation, l'absence de protection des milieux naturels terrestres et la difficulté d’évaluer les bénéfices économiques de l’intégration de la nature ont été les défis majeurs observés. Advisors/Committee Members: Lessard, Marie (advisor).

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La leptospirose est une zoonose bactérienne due à des Spirochètes du genre Leptospira. Elle est classée dans le groupe des maladies ré émergentes en raison du réchauffement climatique par l'OMS. Elle peut atteindre tous les mammifères et notamment l'Homme. On recense environ tous les ans 500 000 cas graves humains (c'est-à-dire ayant nécessité une hospitalisation) mais les difficultés du diagnostic laissent à penser que ce chiffre est sous évalué. La France métropolitaine est le pays d'Europe où le nombre de cas déclarés est le plus important (environ 300 / an). La contamination se produit après à un contact direct ou indirect d'une plaie ou de muqueuses saines avec les urines d'un animal infecté. Les hôtes peuvent être séparés en réservoirs, porteurs sains, et animaux malades ; les Rongeurs forment le réservoir le plus connu mais des représentants d'autres ordres de Mammifères, tels les Insectivores ou les Chiroptères, peuvent aussi jouer ce rôle. Le Ragondin (Myocastor coypus) est un grand Rongeur aquatique originaire d'Amérique du Sud qui a maintenant colonisé la quasi-totalité du territoire français. Cette espèce a été identifiée comme un porteur rénal potentiel de leptospires pathogènes en France au début des années 2000. Notre étude a été orientée suivant deux axes de travail. Tout d'abord un suivi de la contamination par les leptospires pathogènes de deux populations de Ragondin dans des zones humides de l'est de la France. Au cours de cette partie, nous nous sommes intéressés à la prévalence sérologique et à la prévalence du portage rénal dans chacune des populations. Cette étude a été complétée par une estimation de l'état général des animaux au cours d'autopsies détaillées et de l'évaluation histologique des reins afin de déterminer quel pouvait être l'impact, dans cette espèce, de l'infection par des leptospires pathogènes. Ces derniers résultats nous ont permis de clarifier, en partie, le rôle du Ragondin dans le cycle épidémiologique de la maladie. Dans un second axe, nous avons développé un outil permettant le suivi de la contamination des eaux environnementales par les leptospires pathogènes

Leptospirosis is one of the most prevalent bacterial zoonosis. It is caused by Spirochetes of the Leptospira genus and affects all mammals. The WHO considers it as a re emerging disease because of global warming. About 500 000 severe human cases are recognized worldwide but the incidence is probably under evaluated because of the diagnosis difficulties. Metropolitan France is the most affected European country with about 300 human cases declared per year. Infection results from exposure to infected urines of carrier animals, either directly or indirectly via contaminated environment. Animal hosts can be classified as reservoir hosts, healthy carriers or accidental hosts that suffer from the disease. Rodents are well known reservoir hosts but other mammals, as Insectivorous or Chiropters, can also be reservoirs for pathogenic leptospires. The nutria (Myocastor coypus) is a large aquatic rodent originating from…

Advisors/Committee Members: Berny, Philippe (thesis director), Leblond, Agnès (thesis director), Kodjo, Angeli (thesis director).

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Les perturbations environnementales enregistrées aujourd’hui dans le cadre du changementclimatique global exacerbent les craintes des sociétés quant au développement durable. Si l’impact desactions anthropiques sur les changements contemporains est désormais reconnu scientifiquement, lesspécialistes des sociétés anciennes et des géosciences se demandent si les changementsenvironnementaux d’origine naturelle ou anthropique n’ont pas déjà et à plusieurs reprises, affecté ledéveloppement des sociétés au cours des derniers millénaires. Les investigations menées, dans le cadrede cette thèse, proposent de contribuer à ce débat à partir de l’étude sur le temps long de la basse valléedu Strymon (Grèce du Nord) depuis le début de l’Holocène. L’enjeu est de comprendre les relationsqu’ont entretenues les sociétés avec leur environnement afin d’examiner les questions d’éventuelseffondrements culturels d’origine environnementale comme le suggèrent certains chercheurs pour la findu Néolithique ou l’Âge du Bronze, et celles des conséquences des actions des sociétés (néolithisation,conquête grecque, etc.) sur l’environnement et la durabilité de son exploitation. Pour dépasser les étudesde cas, nous proposons une approche géographique multiscalaire et géoarchéologique. Elle s’appuie surune étude des archives paléoenvironnementales combinant (1) une analyse géomorphologique et (2) uneanalyse palynologique des cours d’eau et des zones humides afin de renseigner les changementsenvironnementaux au plus près des lieux de vie des populations et de leurs pratiques agropastorales.Les résultats obtenus sont ensuite confrontés aux recherches archéologiques et historiques pourcomprendre les interactions Sociétés/Environnement de l’échelle de l’habitat à celle de la région étudiéeà différentes époques, et participer activement aux discussions multidisciplinaires sur la question.

Environmental disturbances recorded nowadays in global changes rise up society fears aboutsustainable development. Even if the responsibility of activities on contemporary changes is now wellknown,the specialists of past societies are still wondering if such environmental changes, either fromnatural or from anthropogenic origin, have not already affected societies development in last thousandsof years. This research project contributes to this debate on the base of long time study of Strymona lowvalley (northern Greece), from Early Holocene. The aim is to understand the relationships betweensocieties and environment by questioning the possibility of cultural collapses from environmentalorigin, and to examine the consequences of human activities (Neolithisation, Greek conquest, ...) onenvironment and his sustainability. To overcome case studies, we suggest a geographical andgeoarchaeological approach. Based on study of palaeoenvironmental archives which combinegeomorphological and palynological analyses of streams and wetlands. Our aim is to analyze the role ofagropastoral practices and climate events and oscillations on environmental changes, and on thedynamics of…

Advisors/Committee Members: Maquaire, Olivier (thesis director), Lespez, Laurent (thesis director).

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Avec la montée en puissance de la préoccupation environnementale dans l'espace public, les ONG d'environnement sont attendues sur leur capacité à remplir leur mission. S'étant donné pour rôle d'agir en faveur de la protection des écosystèmes et de la biodiversité, elles veulent augmenter les impacts positifs de leurs actions. La problématique théorique et pratique à laquelle cette thèse s'attache à répondre se décompose dans les questions suivantes : (i) comment agissent et peuvent agir les ONGE ? (ii) Quel raisonnement stratégique peut contribuer à renforcer leurs actions environnementales ? (iii) Comment appréhender et évaluer l'efficacité pour l'environnement de ces actions qui sont bien souvent indirectes (sensibilisation, influence des décisions, etc.) par rapport aux objets écologiques visés ?Cette recherche s'inscrit dans les sciences de gestion de l'environnement et des théories des organisations, en particulier dans le champ de la stratégie, et adopte l'Analyse Stratégique de la Gestion Environnementale comme cadre théorique. L'analyse est réalisée à partir d'une démarche de recherche-intervention menée pendant 3 ans ausein d'une ONGE, la Tour du Valat, centre de recherche pour la conservation des zones humides méditerranéennes.(i) A travers l'étude de trois cas d'actions développés par l'ONGE, nous montrons que les choix et la mise enœuvre de ces actions sont le fruit d'une articulation entre quatre registres stratégiques : la construction de l'objet écologique à conserver, le mode d'action environnementale pour intervenir dans l'espace public, ledéveloppement interne (gestion des ressources et compétences) et la position acquise et développée dans le secteur de la conservation. (ii) A partir de connaissances générées dans l'interaction avec les membres de l'ONGE, nous montrons que les actions environnementales peuvent être renforcées en respectant, au moment de leur construction (en interne de l'organisation), la démarche suivante : la clarification des objectifs écologiqueset l'explicitation de la stratégie au regard d'un diagnostic du système où il s'agit d'intervenir. (iii) Enfin nousconcluons de notre analyse des pratiques d'évaluation qu'il est possible de relier la stratégie mise en œuvre à ses résultats en termes d'efficacité environnementale et l'on propose un cadre d'évaluation permettant de retracer la chaîne de sens, depuis les objectifs écologiques jusqu'aux résultats de l'action déployée. Cette logique évaluative favorise la réflexion stratégique et l'amélioration de l'action environnementale dans ses procédures et ses résultats.

As a result of the ever growing environmental concerns and awareness among the general audience, environment NGOs now must come up to people's expectations. According to the role they appointed themselves in favor of the protection of ecosystems and biodiversity, they want to improve the positive impacts of their actions. The theoretical and practical issue to which the present PhD thesis…

Advisors/Committee Members: Mermet, Laurent (thesis director), Leroy, Maya (thesis director).

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Les «Niayes», zones humides côtières du Sénégal constituent des écosystèmes fragiles, richesen biodiversité tout en étant traditionnellement des zones de maraîchage dans unenvironnement sahélien. La grande sécheresse des années 1970 qui a frappé l’ensemble despays du Sahel, s’est répercutée sur les Niayes par un afflux de populations rurales venant del’intérieur du pays pour y trouver des moyens de subsistance. Outre la sécheresse, cettemigration massive a considérablement augmenté la pression foncière et engendré à la fois uneurbanisation mal maîtrisée, notamment autour des grandes agglomérations, et une mise envaleur agricole; les deux portant atteinte à la valeur environnementale de ces écosystèmescôtiers. Depuis quelques années, on assiste à des hivernages particulièrement pluvieux. Ceretour pluviométrique intervenant dans des zones urbanisées de façon anarchique provoquedes inondations accompagnées de conditions sanitaires précaires pour les populations les plusdéfavorisées. A la variabilité pluviométrique, risque d’apparence naturel, s’joutent desfacteurs de risques anthropiques comme l’aménagement du territoire non maîtrisé, le nonrespectdu cadre réglementaire, diverses pollutions d’origine agricole et industrielle.Cette thèse, après avoir introduit la notion de zone humide et avoir présenté les Niayes de laGrande Côte en général et des trois zones d’étude focus (Pikine, banlieue de Dakar ; Mboro,région de Thiès; Saint-Louis), retrace leurs problèmes environnementaux et les différentespolitiques d’environnement. L’évolution de l’occupation du sol des Niayes est étudiée parrecours à l’imagerie satellitale pour la période 1986-2010 pour la confronter à la gestion deces écosystèmes sensibles et s’interroger sur la pertinence des politiques mises en place dansun esprit de développement durable.

The “Niayes”, coastal wetlands of Senegal, constitute fragile ecosystems that are rich inbiodiversity while traditionally being gardening areas in the “Sahelien” environment. The bigdrought of the 1970s that struck all the Sahel countries also affected the “Niayes” by an influxof rural populations coming from inside the country in search of livelihood. Besides theextreme drought, mass migration considerably increased the proprietary pressure and at thesame time generated an uncontrolled urbanization, especially around the big agglomerationsand agricultural development: both of them undermine the environmental value of thesecoastal ecosystems. In recent years, we have witnessed particularly rainy seasons. This returneof rainfall involved in urbanized areas causes flooding, accompanied by precarious sanitaryconditions for the most unprivileged populations. The rainfall variability, risk of naturalappearance, is added to anthropogenic risk factors such as the non-mastered regionalplanning, the failure of the regulatory framework, and the pollution from various agriculturaland industrial sources.This thesis, after having introduced the concept of wet zones and having presented the Niayesof the Great Coast in general, and of…

Advisors/Committee Members: Paegelow, Martin (thesis director), Diop, Oumar (thesis director).

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Cette thèse porte sur l'étude de la relation Homme-Mare temporaire dans la région de Benslimane. Une approche pluridisciplinaire intégrant l'écologie et la sociologie a été adoptée, afin d'apporter des réponses adaptées aux problématiques liées à ces habitats et de permettre leur développement durable. Le premier volet a pour but d'évaluer les facteurs clés déterminant la richesse de la végétation des mares de cette région. Les résultats obtenus révèlent l'influence prédominante des facteurs locaux, avec un effet significatif des facteurs régionaux et de la vulnérabilité des mares aux usages, sur l'expression de la richesse floristique. Les activités anthropiques affectent différemment la richesse en espèces Préférentielles. Le second volet se focalise sur les causes de régression des mares, en couplant l'évaluation des menaces à une enquête socio-économique. Les résultats montrent la prédominance d'une perception anthropocentrique des mares temporaires. Ce constat traduit le haut niveau de menace qui pèse sur les mares de cette région. L'évaluation de ces menaces, qui indique que 22 % des mares sont vulnérables et que 23 % sont menacées de destruction à court terme, soulignent le besoin urgent de nouvelles politiques environnementales et d'approches innovantes de gestion des mares temporaires. Enfin, le troisième volet s'intéresse à l'impact du pâturage sur la végétation des mares. Les résultats montrent que cette perturbation affecte la végétation des mares, à l'échelle régionale et locale. Ces résultats sont interprétés comme résultant de l'effet sélectif des herbivores et la tolérance différentielle des espèces aux perturbations. Au terme de cette étude, la gestion intégrée des mares apparaît comme le moyen le plus approprié pour le développement durable de cet "éco-socio-système" complexe, en conciliant développement économique et bon état écologique des ressources, et en liant les questions environnementales, économiques et sociales.

This thesis focuses on the study of the relationship Man-Temporary pool. A multidisciplinary approach integrating ecology and sociology has been adopted to provide appropriate responses to the problems related to these ecosystems and to allow their sustainable development. The first section aims at evaluating the key factors determining the vegetation richness within regional pools. The obtained results reveal the predominant influence of local factors, with a significant effect of regional factors and the vulnerability of pools to use, on the expression of the vegetation. Human activities affect differently the richness in preferential pool species. The second section focuses on the major causes of the regression of pools, by coupling threats assessment and a socio-economic survey. The results point out the anthropocentric perception of pools. This translates the high level of threat concerning the temporary pools of Benslimane region. The thr eat assessment, which shows that 22 % of pools are vulnerable, and 23 % are threatened of destruction of the short term, highlights the…

Advisors/Committee Members: Muller, Serge D. (thesis director), Rhazi, Laïla (thesis director).

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Les zones humides (ZH) alluviales constituent des secteurs à forte valeur écologique etpatrimoniale. Pour comprendre et prédire l’évolution à long terme de ces zones, en particulierface aux changements globaux, il apparaît primordial de traduire les perturbationshydrologiques attendues en termes de perturbations biologiques, afin d'estimer lesconséquences potentielles de ces changements pour la biodiversité et le fonctionnement globalde ces écosystèmes. Cette thèse s’articule donc autour de deux objectifs: proposer un modèleconceptuel de fonctionnement écologique des ZH soumises à des assèchements saisonniers etestimer la vulnérabilité écologique de communautés faunistiques vivant dans ces ZH, enconsidérant conjointement les peuplements benthiques et interstitiels (principalementCrustacés).Nos résultats démontrent que la morphologie des ZH (eau relativement courante, eaustagnante, apports phréatique) et leurs modes d’assèchement (formation de mouilles isoléesou assec complet) sont essentiels dans la structuration des communautés microbiennes etd’invertébrés et dans la réponse saisonnière de la biodiversité et des processus écologiques.L’intensification probable des étiages et des assèchements augmentera l’hétérogénéité spatialeet temporelle des habitats et leur richesse spécifique mais réduira la biodiversité globale desplaines alluviales (disparition des espèces rares). Ces étiages plus sévères modifieront lesprocessus écologiques, diminuant le recyclage de la matière organique et la qualité des eauxsuperficielles. Les recherches futures devraient s’orientées vers des stratégies et des moyensefficaces pour garantir la durabilité écologique des ZH.

Alluvial wetlands offer many ecological goods and services. In order to evaluate thelong term impact of global changes, it appeared essential to translate the hydrological changesin term of biological perturbation, so as to estimate the consequences on biodiversity andecosystem functioning. This PhD thesis focuses on two points: to propose a conceptual modelof ecological functioning of the wetlands that are subjected to seasonal drying and to estimatethe ecological vulnerability of aquatic invertebrate communities of the wetlands facing theincreasing drought risk, by considering both the benthic and interstitial assemblages (with aparticular interest on Crustaceans).Our main results demonstrate that wetlands’ morphology (running water, groundwaterupwelling, stagnant water) and their drying modalities (formation of isolated pools orcomplete drying) influence both the microbial and invertebrate community structures andcontrol the seasonal responses of biodiversity and ecological processes. The potential increasein the low flow period and drying intensity may increase the spatial and temporalheterogeneity of habitats and their specific richness but may decrease the global biodiversityof floodplain (rarefaction of sensible species). Severe low flow periods may also disturb theirecological functioning, reducing the organic matter recycling and the surface waters…

Advisors/Committee Members: Marmonier, Pierre (thesis director), Montuelle, Bernard (thesis director).

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L’étude de la dynamique végétale et anthropique des zones humides d’Algérie du nord-est, a été menée à partir d’une démarche basée sur la rétro-observation et utilisant la palynologie comme principal outil.Ainsi, l’étude multi-proxy de cinq séquences sédimentaires étayées par 9 datations radiocarbones et l’exploitation de référentiels polliniques contemporains destinés à définir une liste de taxons polliniques indicateurs de l’anthropisation permettent de reconstituer la dynamique de la végétation et de la diversité végétale passée au cours des derniers siècles dans des régions où les données paléobotaniques étaient inexistantes (exception faite pour la Numidie). Les données paléoécologiques acquises permettent d’écrire pour le secteur biogéographique Kabylie-Constantinois-Numidie une histoire de la végétation locale, de la biodiversité passée et de la dynamique environnementale des zones humides. L’ensemble de ces données pouvant être mobilisées dans le cadre de politiques contemporaines de gestion des zones humides, pour la restauration des habitats disparus ou la réintroduction d’espèces localement éteintes. Les résultats acquis, qui documentent pour l’essentiel une période récente ne remontant pas au delà du XVII° siècle, indiquent une activité humaine intense et marquée par le poids de l’agro-pastoralisme mais dont l’impact sur les écosystème et en particulier les mares temporaires est variable selon les secteurs et n’entraine pas nécessairement de dégradation majeures sur les communautés végétales ou leurs capacités de résilience. Dans une optique de gestion conservatoire, cette prise en compte des dynamiques passées des zones humides est fondamentale et peut constituer un outil essentiel pour définir les priorités de conservation.

The plant dynamic and anthropic study of northern Algeria wetlands was lead from an approach based on retro-observation and using palynology as main tool. Thus, the multi-proxy study of five sedimentary sequences supported by 9 radiocarbon dating and exploitation of contemporary pollen referential, devoted for defining a list of pollen taxa indicators of anthropisation, allow us to reconstruct the vegetation dynamics and past plant diversity in the last centuries in areas where paleobotanical data were do not exist (except for Numidia). Paleoecological data acquired allow us to write, for the biogeographical Kabylie-Constantine-Numidia sector, a local vegetation history, past biodiversity and environmental dynamics of wetlands. All these data can be used within contemporary political management of wetlands for missing habitat restoration or for reintroduction of locally extinct species. The results obtained, which document essentially a recent period not back beyond the XVII° century, indicate intense human activity, marked by the weight of agro-pastoralism but the impact on the ecosystem and on particular temporary ponds varies from sectors and does not necessarily lead to a major damages on plant communities and on their resilience. From the perspective of conservation…

Advisors/Committee Members: Métailié, Jean-Paul (thesis director), Galop, Didier (thesis director).

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Peat bogs and fens have been tremendously destroyed and fragmented in Belgium. Subsequently, several plant species are threatened due to their restriction to these habitats. The goal of this PhD thesis is to determine the reproductive biology and conservation status of populations of the marsh cinquefoil Comarum palustre L. (Rosaceae). Therefore, the abundance of its main pollinators and their floral resource use were studied, as well as the reproductive success and population genetics of the target plant species. Bumble bees and solitary bees are the major pollinators of C. palustre. Their abundance is positively correlated to woody areas, forest edges and within population flower density, as the present study describs its floral resources (pollen and nectar) as highly attractive to bumble bees. The present study further highlights the role of floral resource quality on bumble bee floral choices. Comarum palustre shows signs of pollen limitation. Its reproductive success depends on the visitation rate of its major pollinators due to its protandry. No effect of habitat fragmentation on population genetic diversity was highlighted. However, continuous plant populations showed higher realized outcrossing rates than patchy populations (0.83-0.84 vs. 0.33-0.46). The outcrossing rate was also related to the genet size. Pollen dispersal mainly occurred within patches as only 1–7 % of the pollination events occurred between patches of >25 m separation. The occurrence of inbreeding depression was not detected at the seed set stage (δ = 0.04). The results of this PhD thesis suggest that landscape heterogeneity and structure influence pollinator abundance and behaviour, which in turn affect the reproductive success and the mating system of C. palustre. This study will have implications in terms of management and conservation strategies, such as the setting and the improvement of management practices within peat bogs and fens.

(AGRO - Sciences agronomiques et ingénierie biologique)  – UCL, 2013

Advisors/Committee Members: UCL - SST/ELI/ELIA - Agronomy, UCL - Ingénierie biologique, agronomique et environnementale, Larondelle, Yvan, Jacquemart , Anne-Laure, Baret, Philippe, Wesselingh, Renate, Michez, Denis, Van Rossum, Fabienne, Escaravage, Nathalie.

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L'objet de cette thèse est de se demander comment améliorer la gestion des zones humides etdes biens/services associés. En intégrant les connaissances pluridisciplinaires aux modèles degestion, nous étudions l'économie comme un outil au service de l'Homme et de la Nature.Nous proposons d'améliorer la gestion des zones humides en combinant une approcheéconomique à une approche biologique de manière à pouvoir rendre compte de la complexitéde ces milieux dans les modèles économiques. Pour ce faire, nous basons cette thèse surl'étude des fonctions écosystémiques fournies par les zones humides, que sont les fonctionsd'habitat, de production et de régulation. La fonction d'habitat est traitée à travers laproblématique de l'accessibilité des zones humides de l'Estuaire de la Gironde aux espècespiscicoles migratrices. La fonction de production, étroitement liée à la fonction d'habitat, estétudiée à travers un modèle théorique de partage d'une zone humide entre productionpiscicole et production agricole. Enfin, nous traitons la fonction de régulation en intégrantcette fonction dans un programme d'incitation à la réduction de rejets de polluants agricoleset de restauration de zones humides.

This thesis aims at improving the management of wetlands and associated goods/services.By integrating multidisciplinary knowledge to management models, we study the economyas a tool that served Human and Nature. We propose to improve wetlands management bycombining an economic approach to a biological approach in order to express the complexityof these environments in economic models. To do so, this thesis is based on the study ofecosystem services provided by wetlands, which are the functions of habitat, production andregulation. Habitat function is studied through the issue of wetlands accessibility in theGironde estuary by migratory fish species. The production function, closely linked to habitatfunction, is studied through a theoretical model of shared wetland between fish productionand agricultural production. Finally, we address the regulation function by integrating thisfunction in a program of incentives to reduce emissions of agricultural pollutants and restorewetlands

Advisors/Committee Members: Pereau, Jean-Christophe (thesis director), Point, Patrick (thesis director).

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Au Burkina Faso, l’un des soucis majeurs demeure la gestion des eaux usées et excréta. Dans l’optique de trouver une alternative à l’assainissement autonome (assainissement non collectif), des technologies biologiques rustiques par cultures fixées sur supports fins, destinées aux petites et moyennes collectivités ont été expérimentées. Le premier volet du travail expérimental à consister à évaluer les performances comparées du sable et des fibres de coco en traitement d’eaux résiduaires urbaines après un processus anaérobie par lagunage. Dans une deuxième étape, ont été évaluées les performances épuratoires de filtres plantés de Andropogon gayanus Kunth et Chrysopogon nigritana (Benth) Veldkamp deux poaceae des zones tropicales. Les abattements moyens d’élimination de la pollution biodégradable sont respectivement de 99% et 98% à la sortie du filtre à sable et de celui de substrat de coco. Cependant, il y a une DCO ajoutée due à l’extraction de composés phénoliques du substrat de coco qui occulte les performances réelles de ce support de culture. Toutefois, en l’absence d’une bonne nitrification au sein du massif de substrat de coco, contrairement au sable, nous avons relevé une élimination de l’azote sous forme d’ammonium avec un rendement de 75%. Par ailleurs, ce matériau végétal par sa structure très poreuse a montré une plus grande capacité à éliminer les sels minéraux comparativement au sable. Quant aux filtres plantés de Andropogon gayanus et Chrysopogon nigritana, si les deux pilotes ont assuré des abattements de plus de 97% de la DBO5, le premier a assuré un prélèvement plus important des nutriments (N et P).

In Burkina Faso, wastewater and excreta management in the urban and rural areas remains a big concern. In order to find an alternative to on-site sanitation by the exclusive use of excreta collecting system without treatment, extensive biological processes of wastewater treatment have been experimented. At first, the comparative performances of two materials (sand and coconut fibers) were evaluated in wastewater treatment. An anaerobic pond served as the primary treatment. Then in a second step, Andropogon gayanus Kunth and Chrysopogon nigritana (Benth) Veldkamp, two tropical Poaceae, were used to treat municipal wastewater by constructed wetlands. As results, average yields of eliminating biodegradable pollution were respectively 99% and 98% for the sand filter and the coconut fibers. However, there is an added COD due to the extraction of phenolic compounds contained in the coconut fibers. This masks the real performance of this material on the COD removal. Moreover, without good nitrification in coconut substrate, a removal of nitrogen in ammonium form with a yield of 75% was founded. Thanks to its very porous structure, coconut fibers showed a greater ability to remove minerals compared to sand. The two constructed wetlands have shown good removal efficiencies of organic pollution with values above 97% of BOD5. This was enhanced by the alternating phases of feeding and resting. For nutrients, the…

Advisors/Committee Members: Joly, Pierre (thesis director), Bonou, Lucien (thesis director), Bouvet, Yvette (thesis director), Koulidiati, Jean (thesis director).

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L’objectif de ce travail est d’évaluer le transfert des métaux lourds au sein d’une installation de traitement des eaux de ruissellement routier et de développer un procédé épuratoire qui permettrait de parfaire le traitement de ces eaux. La démarche scientifique déployée a d’abord consisté en la caractérisation des flux métalliques acheminés dans un bassin de rétention recevant des eaux de ruissellement provenant d’une autoroute et en l’évaluation du transfert de cette pollution métallique vers la végétation environnante. Les résultats de cette première étude ont permis de mettre en évidence : (1) un transfert des métaux lourds (Cd, Ni, Zn) des compartiments eau – sol vers les macrophytes aquatiques présent sur le site, (2) la capacité de ces macrophytes à accumuler des polluants métalliques au sein de leurs tissus et (3) le caractère bioindicateur de ces macrophytes pour assurer une surveillance de la pollution métallique présente dans les eaux de ruissellement. Compte tenu de la capacité des plantes à accumuler des métaux, en particulier au niveau de leurs racines, un procédé de phytoremediation appelé marais flottant a été proposé pour affiner le traitement des eaux de ruissellement. Les performances épuratoires de ces systèmes ont été évaluées en microcosmes et la faisabilité technique de pouvoir implanter de tels systèmes directement à la surface d’ouvrages existants a également été appréhendée. Les résultats ont démontré que les marais flottants peuvent tout à fait être mis en œuvre à la surface de bassins de rétention sous réserve que les matériaux choisis pour la construction de ces systèmes soient adaptés aux conditions environnementales. Les résultats ont également mis en évidence la capacité des marais flottants à éliminer les métaux présents en phase aqueuse ainsi que l’importance du réseau racinaire qui se développe dans la colonne d’eau sur la rétention des polluants et la filtration des particules fines en suspension. Enfin, cette étude a démontré que les marais flottants peuvent être considérés comme des systèmes de traitement pérennes et nécessitant très peu de maintenance.

The objective of this work is to evaluate the heavy metal transfer into an urban stormwater treatment device and to develop a treatment process which would allow improving the treatment of these waters. The scientific approach consisted first to characterize the metal loads forwarded into a retention pond receiving stormwater runoff coming from a highway and to evaluate the transfer of this metal pollution to the surrounding vegetation. The results of this preliminary study demonstrated: (1) a heavy metal transfer (Cd, Ni and Zn) from the water and soil compartments to the aquatic macrophytes present on the studied site, (2) the capacity of these macrophytes to accumulate metal pollutants into their tissues and (3) the bioindicator value of these macrophytes for biomonitoring of stormwater metal pollution. Regarding the capacity of plants to accumulate metals, especially in their roots, a phytoremediation process called…

Advisors/Committee Members: Andres, Yves (thesis director).

▼ Dans un bassin versant, la connectivité hydrologique constitue un état hydrologique qui lie le versant à la zone riveraine. Ses impacts sur la production du débit et le transfert des éléments dissous vers le cours d’eau sont présumés substantiels. L’étude vise à 1) détecter les hydrotopes et les connexions hydrologiques à l’aide d’un réseau de puits qui permet la mesure des fluctuations de la nappe phréatique (NP); 2) identifier la variabilité spatio-temporelle et la signature géochimique des sources potentielles en eau à l’aide des éléments majeurs et traces et 3) examiner la contribution spatio-temporelle respective des sources en eau du bassin lors d’un événement de précipitation. L’étude s’effectue dans un bassin versant forestier du Bouclier canadien (l’Hermine). Nous démontrons l’existence de quatre hydrotopes représentant un gradient de convergence de l’eau, soulignant la diversité de comportement de NP. Les connexions hydrologiques se caractérisent par des coefficients de Spearman élevés des relations entre la profondeur de la NP et le débit, dans leur partie en aval, et s’enclenchent par le fill and spill. Le comportement de NP est influencé par la distance aux limites du bassin, l’horizonation du sol et la topographie souterraine. En somme, trois sources en eau se connectent à partir du versant vers la zone riveraine durant l’événement pluvial de manière chronologique: 1) les horizons B et la NP de l’ensemble du bassin (Sr); 2) les horizons LFH des zones de convergence (Ba et Zn) et 3) une dépression de sol humide sur le versant nord (Co et Mn). Advisors/Committee Members: Courchesne, François (advisor), Roy, André G (advisor).

▼ Les polygones à coin de glace sont très répandus dans la zone du pergélisol continu. Lorsque le ruissellement d’eau de fonte nivale s’infiltre de façon concentrée dans une cavité, il peut initier le processus de thermo-érosion du pergélisol (notamment des coins de glace) pouvant mener à la formation de ravins. Dans la vallée de Qalikturvik sur l’Ile Bylot (NU, Canada), le développement de ravins de thermo-érosion dans un milieu de polygones à coins de glace entraîne comme impact : i. la réorganisation des réseaux de drainage impliquant un assèchement des milieux humides en marge des chenaux d’érosion, ii. des variations dans le régime thermique et de l’humidité de proche-surface et iii. la prise en charge et le déplacement des sédiments vers l’extérieur du bassin-versant. L’objectif de cette thèse vise à approfondir les connaissances géomorphologiques propres au ravinement par thermo-érosion, d’examiner, caractériser et quantifier les impacts du ravinement (tel que sus-mentionné en i. ii. iii.) et le rôle de celui-ci dans une optique d’évolution du paysage périglaciaire à l’échelle temporelle de l’année à la décennie. Les ravins sont dynamiques : un ravin en particulier déclenché en 1999 et étudié depuis s’érodait à une vitesse de 38 à 50 m/a durant sa première décennie d’existence, pour atteindre une longueur totale de ~750 m et une surface érodée de ~25 000 m² en 2009. Des puits sont localisés près des zones de ravinement actives ; des levées alluviale, mares et polygones effondrés dans les zones stabilisées post-perturbation. Sur la terrasse de polygones recouvrant le plancher de la vallée au site à l’étude, 35 ravins furent identifiés et 1401 polygones furent perturbés avec 200 000 m³ de sols transportés. Une amélioration du drainage, une dégradation de la capacité de rétention de l’humidité, une transition d’un écoulement de ruissellement vers un écoulement canalisé caractérise les aires ravinées et leurs environs. Les polygones intacts sont homogènes d’un à l’autre et dans leurs centres ; les polygones perturbés ont une réponse hétérogène (flore, humidité et régime thermique). Les milieux érodés hétérogènes succèdent aux milieux homogènes et deviennent le nouvel état d’équilibre pour plusieurs décennies. Advisors/Committee Members: Fortier, Daniel (advisor).

▼ Ce mémoire visait à déterminer les pratiques et les facteurs favorables au succès des réintroductions du carex faux-lupulina (Carex lupuliformis), une espèce vivace menacée poussant dans divers types de milieux humides ouverts du nord-est de l’Amérique du Nord. Pour répondre à cet objectif, des expériences de germination en serres ont été réalisées, et la survie, la vigueur et le microhabitat de chaque plant de carex faux-lupulina connu au Québec (sauvage ou réintroduit) ont été mesurés. Nos résultats montrent que le carex faux-lupulina est une espèce facile à propager ex situ. Une stratification froide (4°C) des semences dans du sable humide pendant un mois induit des taux de germination élevés. Nos résultats montrent également que des pucerons exotiques, ainsi qu’une transplantation dans des habitats inadaptés aux besoins de l’espèce en termes d’humidité du sol et de lumière disponible, ont causé la mort prématurée d’un grand nombre de transplants. Notre programme de réintroduction a permis d’établir une nouvelle population de l’espèce au Québec, et a potentiellement permis de sextupler la taille des populations de la province. Globalement, cette étude a permis de mieux comprendre l’écologie du carex faux-lupulina, et ainsi de faciliter la restauration de ses populations. Advisors/Committee Members: Pellerin, Stéphanie (advisor).

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La conservation des zones humides fortement modifiées par les pratiques anthropiques, nécessite l’acquisition de données scientifiques sur leur diversité et leur fonctionnement. Cette thèse vise à relier l’anthropisation des zones humides à la diversité génétique, niveau de base de la biodiversité lié à la capacité adaptative des populations et au maintien des espèces. L’effet de l’anthropisation sur la diversité génétique de végétaux aquatiques est étudié à plusieurs échelles d’espaces (zone humide et bassin versant) et de temps (études synchroniques et diachroniques). La diversité génétique de populations de deux espèces rudérales (Berula erecta et Apium nodiflorum) et une compétitive (Nuphar lutea) est comparée dans deux plaines alluviales contrastées (trophie, connectivité hydrologique et restauration), à l’aide de marqueurs microsatellites adaptés à l’étude d’espèces clonales. La diminution de la connectivité hydrologique augmente la différenciation génétique et diminue la diversité génétique pour les espèces rudérales étudiées alors qu’elle n’a pas d’effet sur l’espèce compétitive. L’impact de la connectivité est donc dépendant de la stratégie de reproduction. La diversité génétique des espèces rudérales diminue également dans les zones humides plus eutrophes. L’augmentation de la diversité génétique post-restauration chez B. erecta est corrélée à la fréquence des perturbations (assecs) qui créent des niches favorisant le recrutement des graines. Cette étude propose des préconisations de gestion pour les zones humides et apporte des connaissances sur la dynamique de la diversité génétique des plantes aquatiques en lien avec leur environnement

The conservation of wetlands which are strongly modified by human practices, requires the acquisition of knowledge about their diversity and functioning. This thesis aimed to link the human pressures and plant genetic diversity in wetlands, which is the basic level of biodiversity linked to the adaptive capacity of populations and species maintenance. The effect of anthropization on the genetic diversity of aquatic plants is studied at several spatial and temporal scales (wetland and watershed; synchronic vs. diachronic studies). The genetic diversity of populations of two ruderal (Berula erecta and Apium nodiflorum) and one competitive species (Nuphar lutea) in two contrasting floodplains (in terms of trophic status, hydrological connectivity and restoration) is compared using microsatellite markers suitable for the study of clonal species. A reduction in hydrological connectivity increases genetic differentiation and decreases genetic diversity for ruderal species studied, while it did not affect the competitive species. The impact of connectivity is related to plant reproductive strategy. The genetic diversity of ruderal species also decreases in most eutrophic wetlands. The increase of genetic diversity of B. erecta after restoration is correlated with the frequency of disturbances (dewatering) that create niches for seed recruitment. This study provides management…

Advisors/Committee Members: Piola, Florence (thesis director), Martel, Evelyne (thesis director).

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La gestion des eaux urbaines de temps de pluie est devenue une priorité depuis quelques années, au regard des problématiques d'inondations et de pollutions des cours d'eau qui remettent en cause l'atteinte des objectifs de la DCE. En outre, les filtres plantés de roseaux sont reconnus comme des solutions fiables pour le traitement des eaux usées depuis plus de 20 ans. Par ailleurs, leur adaptation à d'autres types d'effluents a été mise en place récemment (traitement tertiaire, effluents dilués, lits de séchage de boues), et la gestion des eaux de temps de pluie s'inscrit dans le cadre de cette extension de fonction. Bien que ce système combine à la fois des capacités de stockage et de traitement, Uhl et Dittmer (2005) ont mis en avant des dysfonctionnements (mort des roseaux en période sèche, chutes de performances). Ces auteurs soulignent aussi la nécessité d'optimiser les règles et outils de dimensionnement.Le projet SEGTEUP vise donc, via un suivi sur pilotes de grande taille et une modélisation hydrodynamique, à fournir des règles de conception à intégrer dans un futur outil de conception simplifié, utilisable à l'échelle du territoire français. L'étude des pilotes vise donc à tester différents matériaux et conceptions, alors que la modélisation met en évidence les principaux paramètres d'influence de l'écoulement. Au final, la filtration apparaît comme le principal processus d'élimination de la pollution organique et des micropolluants, alors que l'adsorption de la matière organique dissoute est négligeable. Par ailleurs, l'emploi d'un matériau à forte capacité d'adsorption (zéolite) accroît considérablement les capacités de rétention de l'ammonium. L'utilisation de tels matériaux est particulièrement recommandée en cas de charges en ammonium particulièrement élevées ou de faible surface disponible. Enfin, l'étude de l'hydrodynamique montre que l'écoulement, ainsi que l'adsorption et les réactions de biodégradation, sont fortement influencés par la limitation du débit de fuite (temps de rétention, particulièrement pendant la phase saturée). Par ailleurs, la structure d'alimentation doit permettre une répartition homogène de l'influent à la surface du massif pour éviter les court-circuits hydrauliques et les volumes morts. La construction d'un modèle 1D a enfin été mise en oeuvre, mais celui-ci ne permet pas de faire des prédictions, car la couche virtuelle simulant la limitation du débit de fuite doit être calée lors de chaque événement simulé. Une adaptation 2D du modèle, la prise en compte de lois de vannes et pertes de charges singulières, ainsi qu'un couplage filtre-réseau doit permettre la finalisation de cet outil.

Urban runoff management has become a priority for many years, regarding the issues of flooding and water course pollution that jeopardize the objectives of the European Framework Directive 2000/60/CE. As an extensive technique, subsurface flow constructed wetlands have proved to be reliable solutions for the treatment of sewage, and have been used for more than 20 years. Their adaptation to…

Advisors/Committee Members: Grasmick, Alain (thesis director), Molle, Pascal (thesis director).

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L'objectif de cette thèse a été de mesurer comment les modifications des régimes hydrologiques, plus particulièrement les exondations, régissent 1) certains aspects du fonctionnement des zones humides, 2) l'organisation et la dynamique à court terme des communautés végétales aquatiques et 3) la survie et la réponse plastique des végétaux aquatiques. Cette thèse aborde les questions à des échelles spatio-temporelles différentes. Premièrement, à l'échelle de la décennie, j'ai mesuré la conséquence de la baisse de la hauteur d'eau des zones humides péri-fluviales sur leur physico-chimie. Deuxièmement, à l'échelle de la saison, j'ai mesuré l'influence des caractéristiques sédimentaires des zones humides sur la réponse à court terme des communautés végétales à l'exondation. Enfin, à l'échelle de quelques semaines, je me suis intéressée à l'aptitude des espèces d'angiospermes aquatiques à mettre en place un ajustement plastique face à l'exondation, en conditions expérimentales de laboratoire et in situ, j'ai recherché les déterminismes de cette réponse (écologiques, morphologiques, phylogénétiques). En termes de caractéristiques physico-chimiques des eaux de surface, l'étude sur 15 ans de la dynamique de zones humides péri-fluviales subissant des exondations, ne conclue pas, comme cela est habituellement décrit dans la littérature, à une augmentation de la teneur en nutriments de la masse d'eau, mais plutôt des changements suggérant des variations du fonctionnement hydrogéologique des zones humides, en faveur d'une plus grande influence de la nappe de versant dans leur alimentation. La réponse in situ des communautés végétales à l'exondation diffère selon le type de sédiment. La résistance et la résilience des communautés décroissent toutes deux avec la capacité de rétention d'eau du sédiment. La capacité des plantes aquatiques à tolérer l'exondation, en conditions expérimentales, semble différer selon leur position phylogénétique, mais pas selon leur forme de croissance (rosettes ou caulescentes)

The objective of this thesis was to measure how changes in hydrological regimes, particularly dewatering govern 1) aspects of the functioning of wetlands, 2) the organization and short-term dynamics of aquatic plant communities and 3 ) survival and plastic response of aquatic plants. This thesis addresses issues at different spatial and temporal scales. First, at the decade scale, I measured the effect of water-level decreases in riverine wetlands on their physico-chemistry characteristics. Second, at the season scale, I measured the influence of sedimentary characteristics of wetlands on short-term response of plant communities to dewatering. Finally, at the scale of a few weeks, I was interested in the ability of aquatic angiosperm species to develop a plastic adjustment to dewatering, in experimental laboratory conditions and in situ, and I looked determinism of this response (ecological, morphological, phylogenetic). In terms of physico-chemical characteristics of surface waters, the 15- year study of the dynamics of…

Advisors/Committee Members: Bornette, Gudrun (thesis director), Puijalon, Anne Sara (thesis director).

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Les zones humides sont des écosystèmes dynamiques en perpétuel changement, dans le temps et dans l'espace et demeurent parmi les plus menacés au monde. Ce travail de thèse est une contribution à la connaissance et la conservation des zones humides. Nous avons étudié la végétation de différents milieux, appartenant à un réseau de zones humides de Gironde, allant des landes humides aux prairies alluviales. Nous les avons choisies pour leur intérêt patrimonial et les enjeux de gestion qu'elles représentent dans le département. Nous avons utilisé plusieurs approches descriptives et expérimentales. La première partie vise à étudier l’organisation des communautés des deux grands systèmes, les landes humides et les prairies alluviales, le long de gradients environnementaux. Dans un deuxième temps, une approche combinant données anciennes et récentes, nous a permis de caractériser les changements de végétation à long terme selon différentes stratégies d’étude de la végétation. La troisième partie, par une approche expérimentale a été conduite sur une communauté végétale à fort enjeu patrimonial : les prairies à Molinie (code 6410 de la Directive Natura 2000). Cette troisième partie a permis de mettre en évidence la part respective des filtres stochastiques (dispersion de graines) et déterministes (compétition) dans une communauté soumise à de fortes contraintes environnementales (inondation). Enfin, dans une analyse prospective, nous avons considéré les enjeux de biodiversité ainsi que les services écosystémiques, cette fois, à l'échelle du département. Cette analyse envisage les outils à développer pour une approche multi-taxon et multi-services sur l'ensemble des zones humides de Gironde. L’ensemble de ce travail a permis de construire un dispositif de suivi de la biodiversité végétale au niveau départemental. Les résultats de ce travail contribuent aujourd’hui à considérer la gestion de ces communautés végétales de façon intégrée et proposent des outils d’aide à la décision pour la gestion de ces espaces.

Wetlands are dynamic ecosystems, constantly changing in time and space, and remaining among the most threatened ecosystems in the world. This thesis contribute to wetland knowledge and conservation. We studied the vegetation of different communities belonging to a network of wetlands in Gironde and ranging from wet heathlands to alluvial meadows. Wetlands were selected from the department council historical interest and management issues. We used several descriptive and experimental approaches. The first part aims to study the organization of the communities of the two major systems, heathlands and alluvial grasslands, along environmental gradients. Then, in a second time, an approach combining old and recent data allowed us to characterize long-term vegetation changes according to different strategies of vegetation study. The third part was conducted on a plant community with a strong conservation issue: Molinia caerulea wet meadow (Code 6410 of the Natura 2000 Directive) with an experimental approach. We highlight…

Advisors/Committee Members: Alard, Didier (thesis director), Benot, Marie-Lise (thesis director).

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La pollution en As dans le monde et son impact sont tels qu'il est essentiel de comprendre les processus de contrôle de sa dynamique, notamment dans les zones humides identifiées comme source potentielle. L'objectif de cette thèse a été d'étudier les produits de réoxydation du sol d'une zone humide et la spéciation associée de l'As. La spéciation de l'As a tout d'abord été étudiée dans les produits d'oxydation collectés dans un sol de zone humide (Naizin-Kervidy, France). Les analyses en spectroscopie d'absorption aux RX (XAS) ont montré que l'As était partiellement oxydé. La persistance de l'As (III) a été expliquée par le contrôle de la MO sur les phases de Fe porteuses de l'As, responsables de son oxydation. Le Fe forme des nano-oxydes, des petits polymères, et monomères de Fe complexés aux molécules organiques ce qui limite la densité de sites oxydants. Une deuxième partie a portée sur les produits de réoxydation avant agrégation. Les composants particulaires, colloïdaux et solubles ont été fractionnés et les éléments associés déterminés (XAS, HPLC-ICP-MS, THM-GC-MS). L'As est majoritairement sous forme d'As(V) inorganique et organique (DMA et arsénobétaine). Ces dernières sont produites des processus biologiques de détoxification. La fraction riche en nano-oxydes, petits polymères/monomères de Fe liés à la MO est très réactive vis-à-vis de l'As. La composition de la MO varie, d'une MO d'origine végétale moins complexante dans les grosses fractions elle passe à de la MO humique très complexante favorisant la formation de petites structures de Fe. Un bilan de masse montre que 90 % de l'As est présent dans les fractions particulaires très peu mobiles. La fraction colloïdale Fe-MO est critique car les concentrations en As sont substantielles et elle est facilement mobilisable. Les agrégats Fe-MO contrôlent donc la mobilité de l'As en solution et il est essentiel de mieux appréhender l'influence de la structure physique sur les processus d'adsorption de l'As. Des agrégats Fe/MO ont été synthétisés pour des rapports croissants Fe/MO. Le Fe forme des agrégats fractals. Une bille primaire constitue des agrégats intermédiaires qui eux-mêmes forment des agrégats secondaires. Ces derniers sont constitués d'une partie Fe et d'une partie MO qui correspond à un agrégat sphérique dense. Avec l'augmentation du ratio Fe/MO, la taille des composantes Fe et MO augmentent et la structure des gros agrégats devient moins dense suite à l'augmentation des forces de répulsion entre les agrégats intermédiaires. Le recouvrement de la MO sur les agrégats de Fe diminue. Ces changements de structure permettent d'augmenter l'adsorption de l'As car la disponibilité des sites de sorption augmentent. Ces résultats sont intéressants à mettre en perspective avec les solutions naturelles où les rapports Fe/OC varient temporellement et spatialement.

Regards to the extent of the As pollution in the world and its impact on human health, the processes controlling its dynamic had to be investigated, especially in wetlands, recently recognized as…

Advisors/Committee Members: Davranche, Mélanie (thesis director).

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Les eaux souterraines représentent environ 98% des eaux douces potentiellement disponibles pour l'homme sur notre planète, en faisant donc une ressource fondamentale de nos sociétés. Du fait du changement climatique et du fort lien existant entre le climat et le cycle de l'eau, une préoccupation légitime est née concernant l'impact potentiel de ce changement climatique sur les ressources en eau. À ce jour, des évidences de plus en plus nombreuses appuient le fait que les modifications des conditions climatiques se répercutent sur le cycle hydrologique. L'identification de la sensibilité des eaux souterraines aux variations climatiques est donc devenue indispensable. Or, le climat est un système hautement complexe dont les variations, contrôlées par de nombreux facteurs à la fois naturels et anthropiques s'effectuent sur toutes les échelles de temps. Les modifications climatiques ne sont donc pas un phénomène nouveau, les eaux souterraines ont par conséquent subi dans le passé les effets de ces variations climatiques, elles en subissent actuellement les changements et subiront celles à venir. Les travaux développés dans cette thèse ont abordé cette problématique visant à caractériser la sensibilité de la ressource en souterraine face aux variations climatiques. À l'aide de l'analyse de traceurs environnementaux à l'échelle régionale, les impacts d'évènements climatiques majeurs intervenus sur les derniers millions d'années (transgression marine et période glaciaire) sont mis en évidence au sein du système hydrogéologique actuel. Puis, à l'aide de modélisation hydrogéologique, l'impact du changement climatique est étudié à travers les relations particulières existantes entre l'eau souterraine et les compartiments de surface et l'océan. Toutes ces études mettent en avant la sensibilité de la ressource en eau souterraine aux variations climatiques en termes de qualité (salinisation) et de quantité (baisse des niveaux d'eau). Les ressources hydrogéologiques sont particulièrement sensibles aux variations climatiques et hydrologiques (modifications de recharge, intrusions eau de mer…) ainsi qu'aux facteurs non climatiques (activités humaines). La gestion de cette ressource nécessite donc de considérer à la fois les risques climatiques et non climatiques ainsi que de prendre en compte l'adaptation à long terme de ces systèmes.

Groundwater resources represent approximately 98% of global freshwater resources available for humans on our planet; therefore groundwater is fundamental resource of our societies. Due to climate change and strong link between climate and the cycle of water, an understandable concern is appeared about the potential impacts of climate change on water resources. Nowadays, growing body of evidence supports the fact that changes in climatic conditions (temperature, precipitation, evaporation…) impact the hydrologic cycle and consequently groundwater resources. The identification of groundwater sensibility to climate variations has become essential. The climate is a highly complex system where its…

Advisors/Committee Members: Davy, Philippe (thesis director), Aquilina, Luc (thesis director).

▼ Cette thèse porte sur le comportement d’un composé prioritaire au titre de la Directive Cadre sur l’Eau au niveau européen : le tributylétain (TBT) et ses métabolites (dibutylétain (DBT) et monobutylétain (MBT)). On s’intéresse plus particulièrement aux eaux usées domestiques lors de leur transit dans deux stations d’épuration par lagunage naturel (STEP), traitement adapté aux effluents provenant des zones faiblement urbanisées. Ce travail de thèse vient combler le manque de résultats scientifiques sur (1) le niveau des concentrations en butylétains dans les effluents domestiques des zones peu urbanisées en entrée des stations par lagunage et en sortie après traitement ; (2) l’efficacité du traitement par lagunage à éliminer les butylétains ; (3)l’identification des processus qui contrôlent le devenir de ces éléments au cours du traitement.Les butylétains sont mesurés dans les matrices particulaires, dissoutes et dans les boues, par couplage GC-ICP-MS, dans toutes les étapes du traitement par lagunage de deux communes rurales du département de l’Hérault (34,France) : Gigean (6000 eq-hab.) et Montbazin (4500 eq-hab.). On montre que les trois espèces butylées sont systématiquement présentes dans tous les échantillons prélevés sur les deux STEP. Les butylétains arrivent principalement sous forme particulaire dans les eaux brutes en entrée des stations. Au cours du traitement, les processus de sorption sur les particules en suspension et la décantation de ces dernières au fond de chaque bassin sont les principaux facteurs permettant l’élimination des butylétains. Les premiers bassins anaérobies, de grande profondeur et de long temps de séjour, permettent l’élimination de plus de 60% à Gigean (93% à Montbazin) des butylétains. Les boues de fond de chaque bassin montrent des concentrations élevées en butylétains. La remise en suspension des butylétains est notée dans les derniers bassins de finition, peu profonds, ce qui peut être due à la re-stratification thermique. En sortie de station, malgré les abattements importants, des concentrations non négligeables en butylétains (12 à 228 et 1.8 à 15 ng(Sn).L-1 respectivement pour Montbazin et Gigean) sont rejetées dans le milieu récepteur. Des expériences de sorption basées sur la mise en contact de butylétains avec des boues de fond de bassin diluées ont été effectuées selon plusieurs approches expérimentales. On a ainsi montré que (1) la distribution des espèces MBT, DBT, TBT, entre les phases solide et liquide, est variable d’un test à l’autre selon les conditions opératoires ; (2) l’affinité entre les butylétains et la boue est importante, quelle que soit sa provenance. 98% des butylétains se retrouvent dans la phase solide, du fait de leur hydrophobicité. Le coefficient de distribution Kd entre le TBT et les boues est plus élevé que celui obtenu pour d’autres type de phases solides (75000 L.kg- 1) ; (3) le processus de sorption est rapide. De plus des processus de sorption, désorption et déalkylation du TBT, expliquant les variations des concentrations en MBT et DBT dans… Advisors/Committee Members: Tournoud, Marie-George (thesis director), Ijjaali, Mustapha (thesis director).

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Notre travail doctoral contribue à l’analyse de la gestion des risques sanitaires liés à l’eau à Cotonou au Bénin par la mise en place d’un Système d’Information Géographique (SIG). Relevant à la fois de la géographie physique et humaine, le sujet de cette thèse est une approche intégrée des interfaces de la Nature et de la société. Plus que les différences et les approches dualistes, c’est l’interdépendance entre mode de vie et santé que nous avons mis en évidence. Pour ce faire, il parait opportun d’inscrire dans une dynamique les évolutions de l’environnement biophysique de notre zone d’étude (la ville de Cotonou), d’en connaître les rythmes de progression et de régression au cours du temps, et d’apprécier les phénomènes à plusieurs échelles spatio-temporelles.Sur le plan méthodologique, pour traiter les phénomènes spatiaux les méthodes d’inspiration hypergraphique et ensembliste apparaissent de nos jours comme des plus efficaces. Les SIG appuient cette approche dans la mesure où ils permettent la spatialisation de données de nature et de sources différentes. Deux axes de recherche complémentaires ont formé l’épine dorsale de cette contribution: la modélisation et l’analyse spatiales. La modélisation spatiale se matérialise sous forme d’un Modèle Conceptuel de Données d’inspiration hypergraphique et ensembliste adapté à notre sujet. La prise en compte de l’analyse spatiale dans le domaine de la santé est une démarche émergeante, assurant une surveillance globale de l’environnement pour la lutte contre les maladies et le suivi correctif de facteurs impliqués dans des cycles épidémiologiques. La distribution des maladies et les résultats sanitaires auxquels on aboutit sont grandement affectés par les lieux de vie. Pour atteindre nos objectifs, nous avons opté pour une entrée par l’espace en privilégiant la télédétection aérienne et spatiale. L’intégration des données issues des outils d’observation de la Terre dans le SIG mis en place a apporté des informations nouvelles et intéressantes. La télédétection a permis de délimiter les espaces pertinents pour nos recherches, de repérer les biotopes propices au développement des parasites, les milieux et leurs évolutions, les infrastructures, etc. Le SIG a en outre permis d’utiliser de façon complémentaire les données issues des outils d’observation de l’espace pour analyser les mutations en cours dans la ville littorale de Cotonou, afin de rendre compte du fonctionnement des systèmes d’utilisation de l’espace par les communautés qui peuplent la ville. Les faits sanitaires et les zones à risques ont été localisés et leur organisation spatiale, détectée grâce aux technologies du SIG. La recherche de zones à risques sanitaires a été effectuée à plusieurs échelles et le niveau de précision des résultats obtenus dépend étroitement de la qualité des données utilisées.

Our Ph.D. dissertation contributes to the analysis of the management of health risks associated with water in Cotonou, Benin through the implementation of a Geographic Information System (GIS). Pertaining to…

Advisors/Committee Members: Amat, Jean-Paul (thesis director), Ragala, Rachid (thesis director).

▼ Les marais filtrants artificiels sont communément utilisés pour le traitement des eaux usées municipales, mais ils peuvent aussi traiter une large gamme d’effluents à l’aide de différents types de marais filtrant et ce sous une variété de climats. Les plantes jouent un rôle central dans l’épuration des eaux, mais on peut se demander si ce rôle est le même sous toutes les conditions et ce pour les différentes espèces de plantes. Dans le cadre de cette étude, j’ai évalué l’influence de la présence ainsi que de l’espèce de plantes selon des conditions extrêmement différentes : 1) traitement de rejet de serre hydroponique par un marais filtrant à flux horizontal en conditions hivernales, 2) traitement des boues par un marais à flux vertical en conditions estivales. Advisors/Committee Members: Brisson, Jacques (advisor), Chazarenc, Florent (advisor).

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Bon nombre d’agglomérations s’engagent vers un urbanisme marqué par la notion de ville durable et par les thèmes de cadre de vie, de nature en ville, de mixité sociale et d’identité territoriale. Dans cette perspective, les entités urbaines, au site originel lié à l’eau, trouvent dans leurs milieux fluviaux et humides des terrains d’application et d’expérimentation idoines et y développent de vastes projets urbains que l’on se propose d’analyser par la notion de « requalification urbaine ». La diversité des politiques, perçue à travers l’étude des villes péri-franciliennes, en éclaire les manifestations concrètes, la diversité, mais aussi les travers éventuels.Mais, le caractère récent de la redécouverte de l’eau en ville, qui succède à une longue phase de dénigrement, requiert une approche géohistorique des liens entre la ville et ses milieux d’eau afin d’inscrire la démarche de requalification dans une politique patrimoniale pérenne qui privilégie l’idée de trajectoire paysagère. Il en ressort, par le biais de l’étude d’Amiens et d’Orléans, des configurations singulières entre le façonnement des milieux humides et l’histoire des cités.Les jeux d’acteurs, essentiellement publics, engagés dans la requalification urbaine des lieux d’eau, y seront également mis en évidence car les particularités fonctionnelles de ces zones humides bousculent les outils et procédures de gestion urbaine ainsi que les modes de gouvernance. Il s’agit dès lors de cerner la place des lieux d’eau dans les stratégies politiques urbaines, d’en décrire les traductions spatiales et d’en révéler le potentiel d’attractivité par le biais des campagnes de communication et d’animation.

Many agglomerations are engaged in sustainable urban policies, focusing on lifestyle, development of green space, social melting-pot and local identity. With these objectives in mind urban areas, originally built beside water, find ready-made sites in their catchment area rivers and wetlands to apply and experiment large projects. These will be studied under the name of “urban requalification”. The diversity in policy approach, evident amongst the greater metropolitan area of Paris, shows variability in the concrete manifestations and end results.The recent re-discovery of waterways in the city comes after many years of planners turning their back on it. Therefore a geohistorical approach to the links between the city and it’s wetlands is required. This will allow the urban requalification process to be integrated into a perennial heritage strategy which prioritises a focus on landscape. This study, of Amiens and Orleans situation, highlights the singular configuration between the landscaping of the wetland and the history of urban centres.The interaction between the different actors, essentially within the public sector sphere, engaged in urban requalification of wetlands will be examined. In fact, the specificity of wetlands functions obliges a reassessment of the tools and procedures of urban management as well as the various modes of governance. Consequently the…

Advisors/Committee Members: Giroir, Guillaume (thesis director), Sajaloli, Bertrand (thesis director).