Thèses soutenues

 

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2021 

Giovanni FRATI - Jeudi 16 décembre

"Télédétection synchronisée hyperspectrale et LiDAR à retour d'onde complet: application au suivi des littoraux sableux de la région Pays-de-la-Loire"

La télédétection aéroportée permet un suivi très précis de la dynamique des cordons dunaires. Ces derniers jouent en autre un rôle de protection des zones rétro-littorales contre les risques de submersions marines. Dans le cadre du suivi des côtes sableuses des Pays-de-la-Loire, deux paramètres essentiels sont analysés : 1) la morphologie, donnant accès aux stocks et mouvements sédimentaires, et 2) le couvert de végétal, permettant d’évaluer les degrés de stabilité des cordons dunaires. Les morphologies des dunes et de leurs couvertures végétales sont étudiées par télémétrie laser (LiDAR) et leurs compositions chimiques et pigmentaires sont obtenues par imagerie hyperspectrale (HSI). Les données LiDAR à retour d’onde complet et hyperspectrales sont acquises via un avion bi-trappes. Le balayage latéral (whiskbroom) du faisceau laser à 1064 nm est synchronisé avec le balayage frontal (pushbroom) de la caméra. La typologie des dunes est déterminée par l’emploi de classifications hiérarchisées des images hyperspectrales, se basant sur les propriétés spectrales des couverts végétaux. La cartographie d’Ammophila arenaria (oyat), proxy de stabilisation de la dune blanche, est cependant parfois rendue difficile par sa proximité avec les signatures spectrales d’autres plantes ainsi que par sa forte variabilité d’états phénologiques d’une année à l’autre. La télémétrie laser des sols n’est possible que lorsque ceux-ci peuvent être atteints, ce que ne permettent pas les groupement d’oyat, du fait de la densité de leur composante foliaire. L’analyse du retour d’onde complet montre cependant que la structure du feuillage induit une déformation caractéristique permettant d’identifier l’oyat parmi toute les autres plantes de la dune. Celle-ci peut alors être utilisée pour corriger l’erreur de détermination de la topographie des dunes.


Mathilde KERVAZO - Jeudi 9 décembre

"Impact de la fusion partielle sur la dissipation de marée dans les manteaux silicatés des lunes de Jupiter Io et Europe"

La présence d'un océan interne sur Europe en contact direct avec le manteau silicaté, ainsi que l'activité volcanique spectaculaire observée sur Io, sa voisine, soulèvent la possibilité d'une activité volcanique sur le plancher océanique d’Europe. Une façon de générer une telle activité est la dissipation de marée dans un manteau silicaté (ou rocheux) partiellement fondu. L'objectif de cette thèse est d'étudier le rôle de la fusion partielle des manteaux d'Io et d'Europe sur la dissipation en cisaillement et en volume, la contribution de cette dernière n’ayant encore jamais été quantifiée auparavant dans un manteau silicaté. Pour ce faire, j’ai modélisé la déformation viscoélastique du manteau d’Io et d'Europe et j’ai quantifié l'influence d'une couche partiellement fondue, en supposant différentes lois rhéologiques paramétrisant l’effet de la fusion partielle sur les propriétés anélastiques des roches. Pour Io, j’ai déterminé la structure rhéologique du manteau silicaté en termes de distribution de la fusion partielle nécessaire pour expliquer le bilan thermique actuel. Pour Europe, j’ai estimé l'effet de l'accumulation du produit de fusion sur le taux de dissipation local de son manteau. Les résultats sont discutés en termes de flux de chaleur, de distribution et d'amplitude de la déformation de marée, de manière à pouvoir être comparés aux futures mesures des missions spatiales. Ces travaux montrent que l’effet de la fusion partielle sur la dissipation de marée en cisaillement et volume doit être pris en compte pour caractériser les corps planétaires telluriques, que ce soit dans le système solaire ou les systèmes exoplanétaires.


Constance CHOQUEL - Vendredi 9 juillet

"Ecologie des foraminifères benthiques, interactions biologiques et géochimiques : approche pluridisciplinaire à différentes échelles"

L'objectif général de cette thèse est d'étudier les micro-environnements sédimentaires et le fonctionnement des écosystèmes de deux zones côtières. Nous avons combiné différentes méthodes à haute résolution spatiale et des analyses multivariées à différentes échelles spatio-temporelles pour révéler les interactions entre les compartiments de la faune benthique et géochimiques. Tout d'abord, nous avons étudié deux stations présentant des conditions contrastées en oxygène, nitrate et manganèse dans le Gullmar Fjord (Suède).  Nous avons révélé la forte contribution (50-100 %) des foraminifères benthiques dénitrifiants au cycle de l'azote dans des micro-environnements oxygénés et riches en nitrate. Le cycle de l'azote et du manganèse sont étroitement liés aux conditions d'oxygénation de l'écosystème. Nos résultats ont mis en évidence la forte contribution (87 %) de la bioirrigation engendrée par la macrofaune au cycle du Mn dans des conditions hypoxiques. Deuxièmement, nous nous sommes concentrés sur un suivi mensuel de deux groupes de bioindicateurs écologiques : le microphytobenthos (MPB) et les foraminifères dans la vasière en Baie de Bourgneuf (France). Nous avons montré que les événements de reproduction des foraminifères sont modulés par des conditions défavorables (hydrodynamisme plus fort en conditions hivernales) par rapport à des conditions favorables (hydrodynamisme plus faible en conditions estivales). Nos résultats suggèrent que les espèces de foraminifères se nourrissent préférentiellement des espèces de diatomées en fonction de leur forme, de leur taille et de leur mode de vie. Nous avons également comparé avec des méthodes à haute résolution spatiale les conditions géochimiques de deux mois contrastés, ce qui a permis de clarifier le comportement des espèces redox et des nutriments. De plus, les micro-distributions des foraminifères indiquent l'état d'instabilité versus stabilité des sédiments. Enfin, cette recherche doctorale ouvre de nouvelles perspectives dans l’utilisation des hautes résolutions spatiales en 2D/3D pour résoudre des problèmes d'écologie benthique complexes.


Sitraka RANDRIAMAMONJY - Mercredi 17 mars

"Rôle des sidérophores bactériens dans les processus biogéochimiques contrôlant la mobilité du cuivre dans les sols viticoles et son transfert vers la plante"

L'utilisation continue de fongicides à base de cuivre a conduit à l'augmentation de la concentration totale de cuivre dans la plupart des sols arables des vignobles. Cela peut présenter un risque de contamination car les résidus de cuivre s'accumulent dans les sols et restent dans les écosystèmes pendant une longue période après l'application. Certains vignobles contaminés par le cuivre pourraient donc être assainis lors de leur réutilisation et la phytoextraction. Dans ce travail, avant de pouvoir valider cette hypothèse, il est important de comprendre le potentiel de la pyoverdine (sidérophore bactérien) et l'efficacité des bactéries qui la produisent sur la mobilité et la phyto-disponibilité du cuivre ainsi que leur effet sur la croissance des plantes. La pyoverdine (Pvd) a donc été ajoutéé à des échantillons de sols de vignobles et les résultats ont démontré qu'elle a systématiquement augmenté la mobilité du Cu dans tous les sols et réduit la concentration de Cu2+. D'après ces résultats, l'amélioration de la phyto-disponibilité du cuivre par la pyoverdine n'était vraie que si le complexe Cu-Pvd participait à l'absorption du cuivre par la plante. Les résultats suggèrent que cette contribution est faite en augmentant le flux de diffusion vers la racine avec une possible dissociation du complexe autour de la zone racinaire, conduisant ainsi à une meilleure absorption du Cu par le tournesol. Sachant que la pyoverdine a le potentiel d'augmenter la phyto-disponibilité du cuivre, nous avons également testé dans quelle mesure les activités d'une bactérie productrice de sidérophore pouvaient affecter la mobilité du cuivre et sa phyto-disponibilité dans les sols viticoles et en présence de la plante. Les méthodes 2D DET et 2D DGT ont permis de mettre en évidence la distribution des activités de mobilisation de Pseudomonas fluorescens dans la rhizosphère de Helianthus annuus. Cette expérience a montré que la zone de mobilisation de P. fluorescens était différente selon les sols du vignoble (non carbonaté vs. carbonaté), ce qui pourrait expliquer pourquoi seuls les tournesols cultivés sur le sol carbonaté inoculé ont montré une différence significative dans la concentration de Cu accumulé dans les parties aériennes. Il a également été montré que le sidérophore joue un rôle partiel dans la mobilisation des éléments dans la rhizosphère du tournesol, ce qui suggère d'autres processus impliqués par P. fluorescens. Dans la dernière expérience, nous n'avons pas testé directement une phytoextraction assistée par bioaugmentation in situ car nous avons considéré qu'il était nécessaire d'étudier d'abord la distribution 2D de la mobilité, la phyto-disponibilité et la concentration totale de Cu dans un sol de vignoble non perturbé, ainsi que la diversité microbienne qui peut y être présente.


Valentin JOLIVET - Mercredi 27 janvier

"Incorporation de l'iode dans les verres nucléaires par vitrification sous haute pression"

L’129I est un produit de fission de l’uranium dans les centrales nucléaires. Il est radiotoxique, très mobile dans l’environnement, et a une demi-vie longue (15.6 Ma). Le conditionnement de l’129I dans les verres nucléaires pour un stockage géologique est compliqué par sa forte volatilité à haute température. La vitrification des verres nucléaires sous pression est une solution qui peut pallier ce problème, car la solubilité des éléments volatils dans les liquides augmente avec la pression. Des analogues de verres nucléaires ont été vitrifiés sous haute pression (0.5-2 GPa) pour déterminer la solubilité de l’iode dans les verres, en fonction de paramètres thermodynamiques et compositionnels. La solubilité de l’iode dans les verres dépend de la pression, de la teneur en bore, mais également de la teneur en cations non formateurs de réseau. Les verres borosilicatés polymérisés comme le simulant de verre nucléaire ISG incorporent ~1 mol.% d’iode, tandis que les verres dépolymérisés comme les “Low Activity Waste Glass” en incorporent ~2 mol.%. L’iode s’incorpore dans les verres au voisinage des cations non formateurs de réseau. Ce faisant, il modifie l’état de polymérisation du réseau. L’iode a un effet dépolymérisant sur les verres polymérisés, et inversement pour les verres dépolymérisés. La solubilité de l’iode est également fortement influencée par son état d’oxydation, l’espèce I5+ état bien plus soluble dans les verres que l’espèce I-.