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Species' climatic niches play an important role in the spatial distribution of biodiversity but the way climatic niches evolve remains poorly known. This works aims at determining the general mode of evolution of climatic niches, and more precisely at revealing how some plants have adapted to alpine environments. The study of many groups of plants, fishes, mammals and birds has shown that climatic niches usually evolve by fits and starts but not gradually. Climatic niches indeed remain stable over million years before evoving extremely quickly and stabilizing again in a new range of climates. Simulations have shown that these phases of relative stability need not be caused by stabilizing selection but can also be caused by geographic barriers that impede species from experiencing new climates. The study of the history of plants of the genus Androsace has revealed that rapid niche shifts on the contrary resulted from the appearing of novel traits, like the cushion life form. This work shows that numerous factors contribute to the evolution of climatic niches and emphasizes the necessity to study them together. La niche climatique des espèces joue un rôle important dans la distribution spatiale de la biodiversité mais la manière dont les niches climatiques évoluent reste encore peu connue. Ce travail vise à révéler la manière dont les niches climatiques évoluent en général, et plus précisément à déterminer comment certaines plantes se sont adaptées aux environnements alpins. En étudiant de nombreux groupes de plantes, de poissons, de mammifères et d'oiseaux, nous avons montré que les niches climatiques évoluent le plus souvent par à-coups et non pas de manière graduelle. Les niches climatiques restent en effet stables pendant des périodes de plusieurs millions d'années puis évoluent de manière extrêmement rapide avant de se stabiliser à nouveau dans une autre gamme de climat. Des simulations ont permis de montrer que les phases de relative stabilité n'étaient pas forcément causées par une sélection stabilisante sur les niches climatiques mais pouvaient également résulter de la présence de barrières géographiques qui empêchent les espèces d'expérimenter de nouveaux climats. L'étude de l'histoire des plantes du genre Androsace a révélé que les changements rapides de niches correspondaient au contraire à l'apparition de nouveaux traits, comme la forme de vie en coussin. Ce travail montre que de nombreux facteurs influencent l'évolution des niches climatiques et souligne la nécessité de tous les étudier ensemble.

Le Rapport sur les Capacités en Afrique (RICA) et les indicateurs qu'il propose offrent les intrants nécessaires pour éclairer les choix en matière d'appui au renforcement des capacités. Pour la plupart des pays, l'environnement institutionnel est très propice, et les processus de mise en œuvre sont en place. Cependant, les résultats de développement ne suivent pas, et encore moins les résultats en matière de renforcement des capacités. Le rapport et ses indicateurs soulignent également les réformes institutionnelles et en matière de règlementation qui sont nécessaires pour mieux soutenir les partenariats public-privé en matière d'investissement et de renforcement des capacités, ainsi que les investissements nécessaires pour renforcer davantage l'administration publique. De même, ils soulignent l'importance de la volonté politique dans l'inclusion sociale et le développement. Chaque rapport présente un thème annuel d'une importance clé pour le programme de développement de l'Afrique. Cette année, l'accent est mis sur les exigences de capacités pour l'intégration régionale, qui font partie du mandat de l'ACBF, et sur les capacités des communautés économiques régionales (CER). Le rapport dégage les points ci-après qui sont nécessaires pour renforcer les CER : intégrer le renforcement des capacités dans l'ensemble des efforts visant à réaliser un développement durable ; assurer des ressources administratives et financières suffisantes ; mettre l'accent sur la rétention et l'utilisation des compétences, et pas seulement sur leur acquisition ; et assurer le suivi-évaluation de tous les efforts de renforcement des capacités. Dans le cadre de l'intégration régionale, la dimension capacités est essentielle de nos jours puisque les pays, les CER, les institutions régionales spécialisées et les organisations régionales de développement, sont en train de développer des cadres stratégiques régionaux et de renforcer leurs capacités en vue de poursuivre l'intégration régionale à travers le continent. Les nombreuses ...

Mes travaux s’intéressent à la question du changement climatique, défi majeur posé à nos sociétés, qui porte à une échelle et une complexité sans précédent la question des politiques publiques. Le climat est un bien public global, mais il y existe une grande hétérogénéité des coûts et des bénéfices. De plus, c’est une question qui implique le très long-terme, et de nombreuses irréversibilités et incertitudes. Les causes du changement climatique, ainsi que les solutions face aux défis qu’il pose, impliquent l’ensemble des aspects de nos modes de vie, concernent tous les secteurs économiques, et nécessitent de penser les interactions entre des systèmes complexes socio-économiques, techniques et naturels.J’aborde cette question du changement climatique à travers l’économie de l’environnement et des ressources (économie du changement climatique, et économie de l’énergie puisque l’énergie représente une grande partie des émissions de gaz à effet de serre), ainsi que des travaux multidisciplinaires en lien avec modélisation du climat et du cycle du carbone, ou mobilisant les mathématiques appliquées, la recherche opérationnelle, ou les sciences de l’environnement. Mes travaux sont publiés pour une partie dans des journaux d’économie, pour une autre dans des revues interdisciplinaires telles que Climatic Change, Global Environmental Change, Climate Policy ou Nature Communications. Il me semble en effet que ce lien avec d’autres disciplines est nécessaire pour répondre à des questions à teneur économique in fine mais pour lesquelles la compréhension de mécanismes physiques est clé pour poser correctement la question et représenter de façon pertinente les mécanismes, ou pour construire et tirer parti de résultats de modèles reposant sur de nombreuses équations et paramètres car représentant des systèmes complexes.La plupart de mes travaux sont de nature appliquée, et s’appuient sur des modèles numériques. Les modèles sont pris comme une heuristique, un cadre à penser, pour tenter d’analyser les interactions dans un système complexe, de dégager une vision globale et systémique, et de faire ressortir des résultats quantifiés robustes ou les déterminants principaux des incertitudes, dans une démarche prospective.Le bilan qui suit présente mes travaux qui se rattachent à deux grandes questions transversales (et à leur intersection) : celle de l’irréversibilité et des inerties, et celle des incertitudes. Ainsi, le bilan n’est pas exhaustif et exclut un certain nombre de travaux, sur des sujets connexes, tels que la précarité énergétique par exemple.

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Forest ecosystem dynamics closely depend on tree reproduction. Many studies have investigated the synchronous and non-predictable year-to-year variability of seed production, characteristic of masting species. However, little is known about the sensitivity of tree reproduction to climate variables and to which extent this phenotypic variability is genetically and/or environmentally driven. We intensively studied the reproduction of two European temperate oaks and our aims were (i) to characterize the change in reproductive traits over the last two decades, (ii) to assess the determinism of their variations along environmental gradients and (iii) to estimate the heritability of reproductive traits and identify the regions of their genome related to reproduction. We were able to show a dramatic increase in seed production over the last 14 years. This increase in seed production and size was significantly correlated with increasing spring temperatures. We then confirmed this sensitivity to temperature by studying the reproduction of oak populations growing along the elevation gradient of the Pyrenees. Based on a common garden approach, we then showed significant genetic differentiation between oak provenances and demonstrated that the genetic and phenotypic clines for the reproductive traits observed along the environmental gradient have opposite signs (counter-gradient). Contrary to growth traits, for which genetic variation parallels phenotypic variation, the counter-gradient observed for reproduction-related traits suggested that genetic variation partly counteracts the phenotypic effect of temperature, moderating the change in reproductive effort according to temperature. Finally, using a full-sib family where reproduction was monitored during four consecutive years, we found a high heritability of reproductive traits and showed high genetic differentiation between trees of a same population, which confirms the significant genetic determinism observed earlier. Furthermore, we were able to identify for the first time in forest trees quantitative trait loci (QTLs) associated with seed production and size. Our findings show that reproduction-related traits may undergo evolutionary changes under selective pressure and may be determinant for tree adaptation in response to environmental changes.; La dynamique et le fonctionnement des écosystèmes forestiers dépendent fortement de la reproduction des arbres. Ainsi de nombreux travaux se sont intéressés aux fortes fluctuations interannuelles à la fois synchrones et non prévisibles des productions de graines, mais très peu d’études ont pu caractériser la sensibilité aux variables climatiques et le déterminisme des traits de reproduction. Dans le cadre de cette thèse nous avons étudié la reproduction de deux espèces de chênes tempérés européens (Quercus petraea et Quercus robur) avec pour objectifs (i) d’évaluer l’évolution des traits de reproduction au cours des deux dernières décennies, notamment vis-à-vis des changements de température, (ii) d’estimer la contribution des facteurs génétiques et environnementaux à la variation de ces traits le long de gradients environnementaux et enfin (iii) d’estimer l’héritabilité des traits de reproduction ainsi que d’identifier les régions du génome qui leurs sont associées. A partir de suivis long-termes de l’effort de reproduction « in situ » sur tout le territoire de France métropolitaine, nous avons pu mettre en évidence une augmentation significative de la production fruitière des chênes au cours des 14 dernières années. Ces accroissements du nombre et de la taille des glands sont fortement corrélés à l’augmentation des températures printanières. Cette sensibilité à la température a par ailleurs pu être confirmée grâce à un dispositif indépendant installé le long de gradients altitudinaux dans les Pyrénées. Nos résultats montrent également une différenciation génétique entre les populations provenant du gradient altitudinal et une opposition de signes entre les clines génétique et phénotypique « contre-gradient » pour les deux traits de reproduction étudiés. Contrairement aux traits de croissance pour lesquels nous observons un « co-gradient », le « contre gradient » observé pour la reproduction suggère que les variations génétiques contrecarrent en partie la forte plasticité environnementale, minimisant ainsi la tendance (ou patron) de l’effort de reproduction avec la température. Enfin, nous avons observé une forte héritabilité pour chacun des traits de reproduction chez le chêne pédonculé dans une famille de pleins frères, confirmant l’existence d’un déterminisme génétique évoqué précédemment. De plus, nous avons identifié pour la première fois chez les arbres forestiers, des locus à caractère quantitatif (QTLs) associés à la reproduction du chêne. Ces résultats suggèrent qu’en réponse à des changements environnementaux, les traits de reproduction ont la capacité de répondre à la sélection et de faciliter l'adaptation locale, et ainsi apportent de nouvelles perspectives dans l’étude de la réponse des arbres forestiers aux changements climatiques.

Les invasions biologiques et les espèces natives en expansion sont deux problématiques en écologie particulièrement importantes dans le contexte des changements globaux. Pour explorer les mécanismes sous‐jacents, prévoir l’évolution future et fournir une aide à la décision, la modélisation est devenue un outil incontournable. Ce mémoire d’HDR illustre les approches de modélisation que j’ai développées jusqu’à ce jour pour répondre à ces enjeux à travers différents modèles biologiques et leurs problématiques associées. Les cas d’études couvrent les étapes successives d’une invasion : les risques d’entrée, d’établissement et d’expansion des espèces. Plus précisément, un premier modèle décrit les risques d’entrée d’espèces invasives en Europe avec l’importation de bois, un second modèle décrit les capacités d’établissement en lien avec les effets Allee, et enfin différents modèles décrivent l’expansion potentielle d’espèces invasives et d’espèces natives en expansion (modèles génériques d’expansion, expansion d’espèces sociales invasives, expansion d’un organisme invasif en association phorétique avec un insecte natif, et espèces natives en expansion en lien avec le changement climatique et les activités humaines). En quantifiant ces risques et en fournissant de nouveaux outils, certains de ces travaux de modélisation ont ainsi contribué à une meilleure gestion des risques dans le domaine de la santé des végétaux. À l’avenir les modèles, pour être plus proches de la réalité et avoir une puissance prédictive plus élevée, devront mieux prendre en compte la variabilité intra‐spécifique des populations, la variabilité du climat, l’hétérogénéité du paysage ainsi que l’interaction entre les espèces et l’efficacité des mesures de lutte. Biological invasions and range expansion of native species are two important issues in ecology in the frame of global change. To explore the underlying mechanisms, to predict future changes and to support decision‐making, modelling has become a major tool. This habilitation dissertation reports the modelling approaches I have used until now to address these issues based on various biological models and associated features. Case studies tackle the successive steps of an invasion: entry, establishment and spread. More precisely, the first model describes the introduction risk of invasive species in Europe with imported wood, the second model describes the establishment capabilities taking into account Allee effects, and then various models describe the potential spread of invasive or native species (generic spread module, range expansion of invasive social insects, range expansion of an invasive organism carried by a native insect species, range expansion of native species in relation with climate change and human activities). By quantifying these risks and providing new tools, some of these models have contributed to a better pest risk management in plant health. In the future, to increase realism and prediction levels, these models should include intra‐specific variability of populations, climate variability, landscape heterogeneity, species interaction and efficacy of control measures.

In order to promote the energy transition and ensure current and future energy production, the technology of thermodynamic solar power plants is among the most interesting. The installation and maintenance of such devices require being able to characterize, calibrate and adjust the optical elements allowing the collection and concentration of direct solar flux. This study concerns more especially the heliostats of tower power plants, whose proper functioning depends on their correct solar tracking, the alignment of these mirrors and their curvature. This manuscript proposes a study concerning so-called “backward-gazing” methods allowing the detection of surface slope defects of heliostats. First of all, the study concerns the numerical and then experimental optimization of a method using four cameras, for which the development was carried out from previous work. The principle of this method is based on knowing the brightness profile of the Sun, associated with the observation of the heliostat from four points of view. The study then turns to the development and study of two backward-gazing methods using only one camera. The principles of these methods are also based on the knowledge of the solar brightness profile, but differ in the way of reconstructing the surface slopes. Rather than observe the heliostat from multiple points of view, the first of the two new methods uses the natural movement of the Sun to virtually multiply the points of view, while the second uses the multiplication of the measurement points on the surface of the heliostat. The second backward-gazing method with one camera is then applied to experimental data, obtained during the measurement campaigns. The sources of error are identified and theimprovements to be made are proposed at the end of this manuscript, in the perspective of an industrial scale development. Afin de favoriser la transition énergétique et d’assurer la production d’énergie actuelle et future, la technologie des centrales solaires thermodynamiques figure parmi les plus intéressantes. La mise en place et la maintenance de tels dispositifs nécessite d’être en mesure de caractériser, de calibrer et de régler les éléments optiques permettant la collection et la concentration du flux solaire direct. Cette étude traite tout particulièrement des héliostats de centrales à tour, dont le bon fonctionnement dépend de son suivi solaire correct, de l’alignement de ces miroirs ainsi que de leur courbure. Ce manuscrit propose une étude concernant des méthodes dites de « rétro-visée » permettant de détecter les défauts de pentes de surface des héliostats. L’étude concerne tout d’abord l’optimisation numérique puis expérimentale d’une méthode utilisant quatre caméras, et dont le développement a été effectué à partir de travaux antérieurs. Le principe de cette méthode repose sur la connaissance du profil de luminance du Soleil, associé à l’observation de l’héliostat depuis quatre points de vue. L’étude porte ensuite sur le développement et l’étude de deux méthodes de rétro-visée n’utilisant qu’une seule caméra. Les principes de ces méthodes sont également basés sur la connaissance du profil de luminance solaire, mais diffèrent dans la façon de reconstruire les pentes de surface. A défaut d’observer l’héliostat depuis plus points de vue, la première des deux nouvelles méthodes utilise le mouvement naturel du Soleil pour multiplier virtuellement les points de vue, tandis que la seconde utilise la multiplication des points de mesures à la surface de l’héliostat. La seconde méthode de rétro-visée à une caméra est ensuite appliquée à des images expérimentales, réalisées durant les campagnes de mesures. Les sources d’erreur sont identifiées et les améliorations à apporter sont proposées à la fin de ce manuscrit, dans la perspective d’un développement à l’échelle industrielle.

Ce rapport de suivi environnemental a ��t�� men�� par l'��quipe du site d'essais SEM-REV afin de comprendre, caract��riser et mesurer les potentiels impacts environnementaux de l�����olienne flottante, FLOATGEN. Ce d��monstrateur flottant de 2 MW dont le flotteur a ��t�� d��velopp�� par la soci��t�� BW IDEOL est install�� en mer et produit de l�����lectricit�� depuis 2018. Ce suivi couvre toutes les ��tapes de ces 3 ann��es de test en conditions r��elles, de l�����tat initial du site �� la phase d���installation des syst��mes d���ancrage, au remorquage de l�����olienne sur site et �� son raccordement au r��seau ��lectrique puis pendant son exploitation et lors des op��rations de maintenance. L�����tude concerne plusieurs domaines de la physique (acoustique sous-marine, champs ��lectromagn��tique, temp��rature) �� la biologie (mammif��res marins, communaut��s benthiques, avifaune, ���) en passant par une composante sociale avec une analyse paysag��re. �� ce jour, aucun effet ou impact fort n���a ��t�� relev�� sur l���environnement marin parmi l���ensemble des domaines ��tudi��s. De plus, aucun incident environnemental ni aucune pollution n���a ��t�� engendr��, que ce soit dans les phases de travaux, d���exploitation ou de maintenance du d��monstrateur. Les essais du d��monstrateur FLOATGEN se poursuivent jusqu����� l���automne 2023. Une fois les tests termin��s, le d��monstrateur sera d��mantel��. Le rapport de suivi environnemental sera mis �� jour p��riodiquement pour couvrir l���ensemble de la phase de tests puis le d��mant��lement.

Over the past few years, information and communications technologies have experienced a spectacular development. Traffic demand grows exponentially while energy efficiency of networks –usually defined as the ratio between delivered power and supplied power- only increases linearly. In order to supply the data traffic, it is necessary to duplicate networks equipments increasing energy costs for operators and carbon dioxide emissions. To face this dramatic situation, several projects and consortiums have been created and aim to increase networks energy efficiency. For instance, the GreenTouch™ consortium funded in 2010 aims to improve networks energy efficiency by a factor 1000 by 2015 and to reduce energy consumption of TICs by 90% by 2020 (compared with 2010 levels). METIS project aims to define 2020s communications (5G) search for efficient solutions with low costs, low resources use and low power consumption of systems. MiWEBA project brings millimeter-waves into the mobile radio word to extend the network capacity by 1000 at reasonable cost.In this thesis we study two solutions to answer 5G challenges and reduce radiated power levels of telecommunications systems: physical layer improvements through spatial focalization techniques and multi-technologies link adaptation. This thesis main goal is to achieve very high data transmission rates with high energy efficiency and seamless connectivity using multiple-interfaces technologies even in networks composed of a high number of low-complexity devices.The thesis is organized as follows: first, Time Reversal (TR) and Equal Gain Transmission (EGT) implementation is studied and applied to a system using the latest amendments of IEEE 802.11 standard, including 60 GHz transmissions. Performance of these techniques is analyzed in order to identify optimal conditions of use and it is shown that they only require a minimum of two transmit antennas to increase the energetic performance of systems while having a low implementation complexity. Standard modifications allowing an increase of energy efficiency are proposed. Then, a cross-layer analysis is performed to define channel estimation protocols taking TR specificities into account. Moreover, TR energetic benefits are validated considering its drawbacks at the link layer level. Finally, a time-availability metric is defined and associated to existing mono or multi-technologies adaptation techniques and aim to increase energy efficiency without degrading the performance of systems using random access to the communication channel. This metrics allows –in some configurations- to increase by a factor seven the energy efficiency of a system using Wi-Fi and, in a multi-technologies scenario, to allocate the data traffic to the several interfaces in order to avoid communication channels saturation. Depuis plusieurs années, les technologies de l’information et de la communication connaissent un développement spectaculaire. Le trafic d’information augmente exponentiellement alors que l’évolution de l’efficacité énergétique des réseaux, définie généralement comme le rapport entre l’énergie utile en sortie du système et l’énergie totale fournie au système, n’augmente que de manière linéaire. Pour soutenir la demande de trafic, il est alors nécessaire de multiplier les équipements réseaux ce qui augment la facture énergétique des opérateurs et les émissions de gaz carbonique. Devant l’urgence de la situation, de nombreux projets et consortiums ont été créés avec l’objectif de renforcer l’efficacité énergétique des réseaux. Par exemple, le consortium GreenTouch™ fondé en 2010 a pour objectif d’améliorer l’efficacité énergétique des réseaux d’un facteur 1000 d’ici 2015 et de réduire leur consommation énergétique de 90% d’ici 2020 (par rapport à 2010). Le projet METIS a pour objectif de définir les télécommunications de 2020 (5G) cherche des solutions efficaces minimisant les coûts, les ressources et la consommation énergétique. Le projet MiWEBA qui intègre les ondes millimétrique aux communications mobiles dans le but d’augmenter la capacité du réseau d’un facteur 1000 avec un coût raisonnable.Dans cette thèse, nous abordons deux solutions répondant aux challenges de la 5G et permettant de réduire les niveaux des puissances rayonnées par les systèmes de télécommunications : l’amélioration de la couche physique via les techniques de focalisation spatiale et l’adaptation de lien multi-technologies. L’objectif principal de la thèse est de réaliser des transmissions de données très haut débit à forte efficacité énergétique à l’aide d’une connectivité multi-technologies sans coutures y compris dans des réseaux comprenant une multitude de périphériques à faible complexité.L’organisation de la thèse est la suivante : tout d’abord, l’implémentation de techniques de focalisation spatiale, le Retournement Temporel (RT) et l’EGT (Equal Gain Transmission), dans un système utilisant les dernières évolutions du standard IEEE 802.11, notamment l’intégration d’une composante 60 GHz, est étudiée. Les performances de ces techniques sont analysées de manière à identifier les conditions optimales de leur utilisation et il est montré qu’avec un minimum de deux antennes de transmission, elles permettent d’améliorer les performances énergétiques des systèmes tout en ayant une faible complexité d’implémentation. Des modifications du standard permettant d’augmenter l’efficacité énergétique sont également proposées. Une analyse cross-layer est ensuite réalisée afin de définir protocoles d’estimation de canal tenant compte des spécificités du RT. De plus, les améliorations énergétiques liées à l’utilisation du RT sont confirmées en tenant compte des dégradations des performances de la couche de liaison. Enfin, une métrique d’occupation temporelle est définie et associée à des techniques d’adaptation de lien mono et multi-technologies existantes dans le but d’améliorer la sélection d‘interfaces de transmission pour augmenter l’efficacité énergétique sans affecter les performances des systèmes utilisant un accès aléatoire au canal de communication. L’utilisation de cette métrique permet, dans certaines configurations, d’augmenter d’un facteur sept l’efficacité énergétique d’un système utilisant le Wi-Fi et, dans le cas multi-technologies, de répartir le trafic sur les différentes interfaces de transmission afin d’éviter la saturation des canaux de communication.