UPThèses

Le Plio-Pléistocène a connu des changements climatiques et écosystémiques cruciaux qui coïncident avec des événements clefs au cours de l'évolution humaine, notamment en Afrique orientale. Dans ce contexte, les implications temporelles, écologiques et comportementales de la transition de l’alimentation des hominidés vers une consommation de tissus animaux assistée par des outils peuvent être étudiées plus avant. Dans la région du Turkana, la formation Shungura, datée entre 3,6 Ma à 1 Ma, bien que riche en faune et en artefacts, n'a jamais été étudiée d'un point de vue zooarchéologique. Cette thèse examine les contextes taphonomiques et paléoenvironnementaux des assemblages de vertébrés contemporains des sites d'occupation humaine dans cette formation. Mon objectif était d'aborder les comportements de subsistance des hominidés anciens, le contexte écologique de l'Oldowayen et de localités acheuléennes récemment découvertes. La première partie se concentre sur les évaluations taphonomiques réalisées tout au long de la séquence de Shungura. Après une analyse préliminaire, l'identification et la description de diverses marques ont été documentées. La formation de Shungura constitue un terrain d'essai parfait pour discriminer divers agents de modification de la surface des os (BSM). Des méthodes zooarchéologiques classiques et la morphométrie géométrique ont été combinées pour traiter de la forte équifinalité entre les BSM anthropiques et non-anthropiques. Les BSM fossiles ont été comparés à des échantillons expérimentaux comprenant des marques de décarnisation anthropiques, des marques de piétinement et des marques de crocodiliens et de carnivores. Pour la caractérisation des morphologies des BSM, j'ai utilisé une approche basée sur l’analyse de Fourier elliptique (EF). Les analyses approfondies des BSM ont révélé que les crocodiles sont des agents actifs dans tous les membres de la formation, étant particulièrement abondants dans les membres C et G. L'activité anthropogénique a été confirmée dans les membres F, G, L. Alors qu'un débat subsiste sur la différenciation des BSM, en particulier dans des contextes où coexistent à la fois des crocodiles et des hominidés, l’approche basée sur l'EF a été en mesure de discriminer efficacement les deux. De même, j’ai été en mesure d'identifier efficacement les activités de boucherie des hominidés dès 2,3 Ma. La deuxième partie de la thèse présente les données paléoenvironnementales entourant l'émergence de l'Oldowan à Shungura (2,3 Ma) en combinant la taphonomie, des données sur la composition de la faune, ainsi que de l'analyse texturale 3D des micro-portraits dentaires (DMTA). Cette partie examine les assemblages fauniques en relation avec les occurrences archéologiques du membre F. J'ai appliqué la DMTA à 5 tribus de bovidés provenant de deux localités fouillées formées immédiatement avant l'apparition de l'Oldowayen. Les résultats de la DMTA montrent des différences intra-locales au sein des Aepycerotini et des Alcelaphini. La DMTA a identifié un comportement alimentaire de consommation de graminées à L 398, alors qu'à OMO 33 ces taxons tendent vers un comportement alimentaire mixte. Les tribus de bovidés de chaque unité des membres E et F ont également été analysées afin de comparer les signaux fauniques au fil du temps, et spatialement entre localités au sein du membre F. Les données sur les bovidés au niveau du membre indiquent qu'il y a eu une évolution vers plus d'aridité et d'ouverture dans le membre F. Les données sur la faune et la DMTA ont fourni des informations supplémentaires sur la façon dont les paléohabitats ont varié à travers les paysages à une résolution temporelle relativement précise. Pour F-0, j'ai observé à la fois une augmentation significative de l'abondance des Alcelaphini et des divergences alimentaires entre les taxons sympatriques. Ainsi, mes résultats suggèrent une variabilité écologique à l'échelle locale dans le membre F plus marquée que dans le membre E.

La production électrochimique d'hydrogène vert sur des matériaux d’électrode abondants sur terre par électrolyse de l'eau jouera un rôle important dans la transition énergétique, en plus de stimuler le développement de procédés plus durables dans le secteur de l'industrie chimique. Dans ce contexte, ce travail propose la synthèse et le design d'une cathode alternative au platine comme catalyseur de la réaction de dégagement d'hydrogène (HER) dans un électrolyseur d'eau à membrane échangeuse d'anions (AEMWE). A cette fin, des sulfures de métaux de transition (TMS) monométalliques et bimétalliques, à base de Ni, Co et Mo, ont été préparés par voie hydrothermale et caractérisés physicochimiquement. Des études électrochimiques ont mis en évidence un effet synergique résultant de l'association de la phase 2H-MoS2 avec un second composé métallique. Cette synergie a été attribuée à la capacité du cobalt ou du nickel à dissocier l'eau, contrairement au MoS2, qui est une étape prépondérante en milieu alcalin. Ainsi, le sulfure de nickel-molybdène (Ni0,5Mo0,5Sₓ) et le sulfure de cobalt-molybdène (Co0,5Mo0,5Sₓ) ont montré que leur cinétique HER est limitée par leur conductivité, ce qui peut être pallié par l'ajout d’un substrat conducteur électronique (Carbon Vulcan XC72R) dans la formulation de l'encre catalytique. Cela a conduit à une densité de courant de 200 mA cm-2 sur Co0,5Mo0,5Sₓ et Ni0,5Mo0,5Sₓ avec des surtensions respectives de seulement 66 et 60 mV supérieures à celles obtenues sur Pt/C à un taux de charge de 40 wt.%. Une étude exploratoire de formulations d'encres catalytiques contenant le catalyseur Ni0.5Mo0.5Sx a aussi été effectuée pour comparer l’efficacité du liant entre les ionomères Nafion® et Sustainion®. Pour maintenir une activité comparable au ionomère Nafion, la teneur en ionomère Sustainion a dû être réduite, et le taux de solvant organique, augmenté dans le ratio isopropanol/eau. Enfin, un électrolyseur a été construit avec assemblage membrane électrodes (AME) qui est composé de Co0.5Mo0.5Sₓ (cathode), Ir black (anode), le tout déposé sur la membrane échangeuse anionique Sustainion® X37-50. Il a été mis en fonctionnement à 50 ºC et en circulant une solution alcaline (KOH 0,1 mol L-1) dans le compartiment anodique. Une densité de courant de 1,2 A cm-2 a été mesurée lorsque la tension de cellule atteint 2 V. L’électrolyseur a ensuite été soumis à des tests de stabilité de plus 40 h et a montré une certaine décroissance du courant due probablement à la formation de bulles. En outre, une décroissance irréversible du courant est attribuée à la ségrégation des particules de Co et Mo. Cela se traduit par une diminution de leur interaction et une baisse d'activité bifonctionnelle du catalyseur bimétallique.

Parmi les nombreux défis énergétiques internationaux, la réduction des gaz à effet de serre avec l’augmentation du ratio composés pétrochimiques/carburants, ont vers des sources d’énergies alternatives. Le gaz naturel a été propulsé sur le devant de la scène pour répondre à ses enjeux grâce à son abondance, utilisation polyvalente et son énergie bas carbone. Cependant, méthane le composé le plus abondant dans le gaz naturel est un gaz à effet de serre principalement utilisé pour la production d’électricité. Son importante stabilité chimique (première énergie de dissociation d’une liaison de 439 kJ mol-1) lui confère des contraintes réactionnelles dans la production de composés à valeur ajoutées. La déshydroaromatization du méthane dans conditions non-oxygénantes (MDA: 6 CH₄ ⇋ C₆H₆ + 9 H₂) sur le catalyseur bifonctionnel Mo/HZSM-5 est apparue comme une technologie clé pour valoriser ce méthane en produisant simultanément des molécules plateformes et un vecteur énergétique vert sans émission directes de CO₂. Cependant cette réaction est fortement limitée par la thermodynamique ( ̴12.5 % à 700 °C en passage unique) et souffre de la rapide désactivation du catalyseur par le dépôt de carbone favorisée à hautes températures empêchant la potentielle industrialisation du procédé. La réaction de MDA est connue pour se dérouler en 4 étapes successives (préparation, activation, induction et désactivation) durant lesquelles le catalyseur va constamment évoluer. Les deux premières étapes sont gouvernées par les espèces de molybdène qui vont initier la formation d’espèces carbonées à la fin de l’activation du catalyseur. Ces dernières vont être responsables de de la suite de l’évolution du catalyseur. Chacune de ces étapes apporte toujours son lot de mystère qu’il convient d’éclaircir. A la suite de ce travail de thèse, il a été établi que lors de la préparation du catalyseur, les espèces de molybdène vont migrer à l’intérieur des canaux de la zéolite et se fixer préférentiellement sur les paires d’aluminium sous la forme Mo₂O₅²⁺ et MoO₂²⁺. Lorsque la capacité maximale d’échange est dépassée, le molybdène restant se dépose sur la surface extérieure (MoO₃). Le catalyseur est par la suite exposé à un flux de méthane qui va carburizer (réduire sous forme carbidique) le pour former des carbures de molybdène identifiés comme les espèces actives de la réaction. Cette étape stœchiométrique durant laquelle 2 moles de méthane sont nécessaires pour réduire une mole d’oxyde de molybdène. Une fois le catalyseur activé, le méthane est converti en composés polyaromatiques qui vont progressivement constituer l’hydrocarbon pool : complexe organo-catalytique piégé dans les canaux de la zéolithe qui « auto-catalyse la réaction » lors de l’étape d’induction. La structure chimique de ce dernier a pu être pour la première fois clairement identifiée à l’aide de la méthode d’extraction du coke. Lors de la dernière étape de désactivation, les espèces polyaromatiques carbonées s’accumulent progressivement dans les pores de la zéolithe, bloquant l’accès aux espèces actives. Ces dernières accélèrent aussi la perte de stabilité catalytique à la suite de leur migration vers la surface extérieure formant de large amas de carbure de molybdène. Trois descripteurs de désactivation ont été identifiés : quantité de coke déposé sur le catalyseur, perte du volume microporeux et le changement de phase de la zéolithe.

Au cours du Cénozoïque, des changements de morphologie dentaire s’observent au sein de plusieurs clades de mammifères, tels que les ruminants, les suidés ou encore les hominines. Ces modifications sont souvent perçues comme reflétant des adaptations à une alimentation de plus en plus abrasive en lien avec l’aridification et l’ouverture progressive des milieux. La fin du Pliocène et le début du Pléistocène constituent une période charnière dans l’histoire évolutive des hominines. Elle est notamment caractérisée par une diversité taxinomique incluant des formes graciles et des formes robustes. Différentes stratégies développées en période de pénurie alimentaire contribueraient à expliquer cette diversité et le partitionnement de niches écologiques entre taxons contemporains. Elles apportent ainsi un éclairage sur les facteurs ayant favorisé la sélection des phénotypes crânio-mandibulaires et dentaires robustes. Les écologies des hominines plio-pléistocènes restent toutefois peu comprises. Afin d’affiner nos interprétations des variations des indicateurs écologiques crânio-mandibulaires et dentaires fréquemment utilisés dans l’Ancien, un modèle expérimental sur un mammifère omnivore bunodonte est développé. Ce travail de thèse est ainsi basé sur près de 200 porcs domestiques répartis en une trentaine d’expérimentations différentes en alimentation contrôlée. Différents indicateurs cranio-mandibulaires et dentaires ont été étudiés : la micro- et méso-usure dentaire, la biogéochimie de l’émail et la morphologie mandibulaire. Ce travail souligne la capacité de ces indicateurs à détecter la consommation, en proportions faibles à modérées, de ressources alimentaires aux propriétés physiques et mécaniques similaires à celles des aliments potentiellement ciblés par les hominines en période de pénurie alimentaire (fallback foods) : des graines, des plantes herbacées, des plantes C4, des matières animales et des organes souterrains. En outre, certaines ressources semblent laisser davantage de traces que d’autres sur les archives crânio-mandibulaires et dentaires, et semblent générer davantage de contraintes sur la mastication et l’abrasion dentaire. Les résultats obtenus permettent de proposer de futurs développements pour une meilleure calibration de ces indicateurs écologiques, ainsi que pour vérifier ces observations expérimentales sur des taxons sauvages actuels. L’étude de la micro-usure dentaire de suidés actuels, à la lumière des résultats expérimentaux, met en évidence des différences relativement subtiles en termes d’habitudes alimentaires. Des inférences paléo-écologiques sont alors proposées pour les Kolpochoerus de la Formation de Shungura (Plio-Pléistocène, Éthiopie) à partir de leur micro-usure dentaire. Ces résultats contribuent à mieux comprendre les comportements d’indicateurs écologiques fréquemment utilisés suite à la consommation de différentes ressources, et apportent un nouvel éclairage pour affiner nos inférences paléo-écologiques.

Les changements d’occupation des sols d’origine anthropique entrainent une fragmentation des habitats et représentent l’une des principales menaces pour la biodiversité. En effet, cette fragmentation se traduit par la diminution de la surface des habitats, de leur disponibilité et de leur connectivité. Dans ce contexte, la Trame Verte et Bleue, adoptée en France, vise à identifier les réservoirs de biodiversité et leurs corridors écologiques afin de maximiser la fonctionnalité des réseaux écologiques. Néanmoins, cette mesure est basée sur des modélisations cartographiques dont la résolution spatiale et thématique, bien qu’adéquate à l’échelle régionale, ne permettent pas de prendre en compte l’hétérogénéité spatiale des paysages complexes tels que les milieux urbains. Par ailleurs, cette approche ne considère pas la dynamique temporelle du paysage, pourtant importante dans les processus écologiques. Dans un premier temps, le but de ma thèse a été de construire une représentation actuelle du territoire à très haute résolution spatiale (THRS) à partir de la compilation de données spatiales institutionnelles en libre accès. Malgré la forte résolution spatiale et thématique de cette première cartographie notamment en milieu rural, la végétation urbaine, source de biodiversité, restait sous-estimée. Ainsi, nous avons développé une méthodologie alliant SIG et télédétection afin de caractériser et différencier la végétation arborée et herbacée en milieu urbain à THRS. Dans un deuxième temps, cette approche a permis de mettre en évidence l’importance de la précision cartographique dans la modélisation des connectivités paysagères (i.e., réseaux écologiques) en milieux urbains. Ces approches ont ensuite été utilisées pour reconstruire les paysages anciens à THRS afin de comprendre l’impact des changements spatio-temporels du paysage sur la connectivité écologique. Ces modèles de connectivité ont été validées à partir de données d’occurrence d’espèces spécialistes. Les bases de données créées et les méthodologies développées durant cette thèse représentent des informations précieuses et transdisciplinaires dans l’aménagement du territoire pour la conservation de la biodiversité.

La lumière joue un rôle majeur dans les interactions plante-environnement de par son effet sur la morphogenèse des plantes. Les signaux lumineux qu’elle véhicule module la morphogenèse de la plupart des espèces végétales leur permettant d’éviter l’ombrage. C’est le cas en particulier du signal Rc:Rs, aussi appelé ζ, caractérisées par le rapport de flux de photon dans les longueurs d’onde à 660nm et 730nm. En traversant la végétation ce signal décroit et engendre des réponses de développement qui accroissent la taille des organes et/ou qui diminuent le nombre de ramifications. Pour établir les lois de réponse au ζ il est donc nécessaire de connaitre sa variabilité. Or dans ce domaine notre connaissance reste partielle notamment lorsqu’on s’intéresse à la morphogenèse d’une plante au sein du couvert car cela implique une meilleure compréhension des échanges lumineux entre les plantes voisines. Il s’agit notamment de prendre en compte l’aspect directionnel du signal de façon à capter l’environnement lumineux renvoyé par les plantes voisines vers une plante cible et ce quel que soit leur stade de développement. Cela implique de caractériser le ζ directionnel arrivant dans un angle de vue faible pour être en mesure de capter le signal renvoyé par les plantes et/ou organes de petite taille. L’objectif de cette thèse étaient double : (i) caractériser la variabilité de ζ directionnel mesuré dans un faible angle de vue sur des plantes de ray-grass aux architectures contrastées et (ii) tester la capacité des modèles existants à rendre compte de cette variabilité. Un dispositif de mesure du rayonnement directionnel dans un angle de vue de 3° a été conçu à cet effet. Des expérimentations ont été mises en place en serre afin de caractériser le signal ζ réfléchi par les plantes dans différentes configurations de densité (plante seule vs mini couvert), de distance entre la plante et le capteur et de condition de ciel (ciel diffus vs ciel clair). Nos résultats montrent une forte variabilité de ζ directionnel essentiellement liée à l’état de développement et aux conditions de ciel. Les simulations effectuées avec des modèles de transferts radiatifs existants montrent la nécessité de modéliser les signaux directionnels pour mieux caractériser les conditions d’éclairement de plantes dans les jeunes stades de développement du couvert et les réponses morphogénétiques qui en découlent. Enfin, une première approche de modélisation de ces signaux directionnel a été réalisé et les pistes d’amélioration discutées.

L'hydrazine (N₂H₄) est un produit chimique important dans notre société, que ce soit pour la synthèse organique ou à des fins énergétiques. La conversion directe de l’ammoniac (NH₃) en hydrazine est très intéressante mais reste difficile car la dégradation de l'hydrazine est thermodynamiquement favorisée par rapport au clivage de la liaison N-H de l’ammoniac, qui est la première étape de la conversion de l'ammoniac en hydrazine. Par conséquent, tout catalyseur capable d'activer NH₃ décomposera inévitablement N₂H₄. Nous montrons ici que les bulles de cavitation, créées par irradiation ultrasonique d’une solution aqueuse d’ammoniaque à haute fréquence, agissent comme des microréacteurs capables d'activer et de convertir NH₃ en radicaux NH, sans catalyseur métallique, conduisant à la production de N₂H₄ à l'interface bulle-liquide. L'hydrazine produite reste en solution, maintenue à une température proche de 30 °C, ce qui empêche sa dégradation thermique. L'hydrazine est également un agent réducteur intéressant pour l'hydrogénation des alcènes, une alternative à l’utilisation de haute pression d'hydrogène. Comme il a été montré que l'hydrazine peut être produite à partir d'ammoniac sous irradiation ultrasonore, la possibilité de réduire un alcène directement à partir d'ammoniac sous ultrasons à haute fréquence est présentée ici. En effet, NH₃ peut agir comme un transporteur d'hydrogène : son activation dans les bulles de cavitation conduit à la formation de radicaux NH qui peuvent se recombiner pour former le diimide N₂H₂ qui induit la réduction des alcènes en alcanes. La réduction de la double liaison C=C en utilisant l'ammoniac comme agent réducteur est réalisée dans l'eau, ne nécessite pas l'utilisation d'un catalyseur métallique, et les seuls coproduits sont N₂ et H₂.

Le nombre d’invasions biologiques détectées dans le monde est en constante augmentation, en raison de la mondialisation. Les écrevisses, utilisées en aquaculture et très appréciées en aquariophilie, sont une belle illustration de ce phénomène. Parmi elles, l’écrevisse bleue Cherax quadricarinatus, d’origine australienne, est une espèce phare en aquaculture, en milieu tropical. De ce fait, elle a été transloquée dans de nombreux pays à travers le monde, dont la Martinique, où elle a été introduite au début des années 2000, pour redynamiser le secteur aquacole. Vendue vivante et très appréciée par les locaux, elle a été relâchée dans les rivières et a commencé à coloniser des bassins versants entiers, sans pour autant connaître précisément sa distribution. La Martinique est un territoire insulaire, appartenant à l’un des hotspots de biodiversité les plus riches du monde et les conséquences d’une telle invasion sur l’écosystème et les communautés locales doivent être appréhendées. Le développement de la technique ADN environnemental a permis, dans un premier temps, de préciser son aire de répartition. Parmi les 90 sites inventoriés, répartis sur 53 cours d’eau (parmi les 60 permanents de Martinique), l’écrevisse a été détectée sur 23 rivières. L’étude de la diversité génétique a révélé l’existence de plusieurs haplotypes, provenant probablement de plusieurs événements d’introduction. L’analyse des isotopes stables (ici azote δ15N et carbone δ13C) de la chaine trophique, a permis de caractériser les impacts de C. quadricarinatus sur les communautés locales : il semblerait que l’écrevisse occupe une place plutôt basse dans la niche trophique, caractérisant un régime alimentaire omnivore, à tendance herbivore. Des changements ontogénétiques ont également été observés, avec une alimentation différente selon les différents stades de vie. Les comparaisons des structures de niche trophique entre les zones envahies et les zones non-envahies ont montré un impact significatif sur les espèces de crevettes autochtones, par un phénomène d’exclusion compétitive. Aux vus de sa forte propagation depuis son introduction, la lutte contre cette espèce exotique envahissante parait compliquée. La pêche intensive ne peut régler cet épineux problème d’autant plus, que le contexte écotoxicologique local rend cette pratique non recommandable. En effet, les rivières Martiniquaises sont contaminées par le chlordécone, un pesticide largement utilisé jusqu’en 1993 dans les Antilles Françaises, provoquant l’interdiction de la pêche en rivière, par arrêté préfectoral. Nos expériences menées ont montré des taux de chlordécone importants dans les tissus abdominaux des écrevisses, dépassant largement les limites maximales fixées par l’Agence Régionale de Santé. Des expériences de décontamination de ces produits de pêche ont été menées, mais ceci ne semble pas être une alternative suffisamment efficace.

Il est nécessaire de développer des synthèses durables pour la valorisation des composés oxygénés provenant de la biomasse. Comme l’eau est indispensable pour dissoudre ces composés, des synthèses one-pot évitant l’élimination coûteuse de l’eau entre chaque étape est l’une des stratégies adoptées. Ici, la synthèse one-pot du glucose aux sorbitans porte notre intérêt. Le glucose est un monosaccharide contenu dans la partie carbohydrate de la lignocellulose et l’hydrogénation du glucose via un catalyseur métallique supporté mène au sorbitol. Le sorbitol peut être déshydraté en milieu acide en sorbitans et notamment en 1,4-sorbitan, un produit de forte valeur ajouté dédié au secteur alimentaire, cosmétique et médical. Cependant, un mélange de sorbitans et d’isosorbide, provenant de la déshydratation du 1,4-sorbitan, est généralement obtenu. Le défi repose donc dans le contrôle de cette dernière réaction pour cibler une seule molécule. Pour cela, l’acide sulfurique conventionnel est remplacé par du CO₂ gazeux pour assurer un contrôle réversible de l’acidité. L’objectif est d’obtenir sélectivement le 1,4-sorbitan en partant du glucose par synthèse one-pot impliquant un catalyseur hydrogénant et de l’H₂ pour l’hydrogénation du glucose ainsi que du CO₂ pour déshydrater le sorbitol. Dans ce but, chaque réaction est étudiée séparément avant de les combiner en une synthèse one-pot. Le Chapitre 1 porte sur l’hydrogénation du glucose en sorbitol. Il a été démontré qu’un catalyseur commercial sans modification du support est actif et sélectif pour l’hydrogénation de sucres en polyols. Typiquement, le glucose est totalement convertit en 90 % de sorbitol sous 30 bar de H₂ à 120°C après 2 h avec 5 % m. de Ru/Al₂O₃, catalyseur qui peut être recyclé 10 fois.Distinctement, les catalyseurs Pt/Al₂O₃ et Pd/Al₂O₃ sont inactifs pour l’hydrogénation du glucose en sorbitol et des études mécanistiques in operando par spectroscopie infrarouge et Raman ont été menées pour tenter d’expliquer ces observations. Le Chapitre 2 concerne l’optimisation de la seconde étape. Il a été montré que l’addition de faible pression en CO₂ de 30 bar permet de déshydrater le sorbitol grâce à la génération d’acide carbonique acidifiant le milieu. L’effet catalytique du CO₂ observé expérimentalement est confirmé par une approche théorique via des calculs DFT. Une sélectivité en 1,4-sorbitan de 73 % est atteinte à 220°C après 48 h, le sorbitol n’est pas dégradé en humins et environ 15 % de produits secondaires sont obtenus. La sélectivité des produits est expliquée par de la modélisation moléculaire au préalable de l’étude des aspects mécanistiques de la déshydratation assistée par du CO₂. Cette dernière étude prouve que la forte sélectivité en 1,4-sorbitan est due à des contraintes thermodynamiques. Le Chapitre 3 traite des réactions optimisées regroupées en un procédé one-pot. Dans un premier protocole, tous les réactifs sont directement ajoutés dans le réacteur batch pour hydrogéner le glucose à 120°C en sorbitol puis déshydrater le sorbitol à 220°C. Cependant, le rendement en 1,4-sorbitan chute drastiquement dans ces conditions en comparaison des réactions séparées. L’étude in operando des réactions séparées en condition one-pot par spectroscopie infrarouge et Raman permettent d’expliquer cette chute. La surface du catalyseur est passivée par des carbonates et le sorbitol est dégradé en CH₄ en présence de H₂ et du catalyseur Ru/Al₂O₃. Pour éviter ces effets, la synthèse one-pot est remplacée par un protocole en deux étapes où les réactifs sont insérés et changés successivement à la température requise pour des réactions multi-étapes. De plus, le catalyseur n’est pas récupéré entre les étapes afin d’effectuer la synthèse sans interruption. À la fin, le glucose est totalement convertit en 33 % de 1,4-sorbitan et 5 % d’isosorbide tandis que 16 % de sorbitol n’a pas réagi. Ces résultats sont en accord avec les rendements hypothétiques des deux réactions effectuées séparément

L’une des problématiques environnementales majeure et actuelle conduisant à la dégradation des sols et à la perte des terres est l'érosion hydrique. Dans ce contexte, la formation de croûte de battance à la surface du sol jour un rôle clé dans le processus d’érosion hydrique car elle limite l'infiltration de l’eau et favorise le ruissellement en surface. Suite aux événements pluvieux, la formation de croute de battance résulte de la réorganisation en surface des particules du sol, notamment les particules les plus fines comme les minéraux argileux. Les différents stades de formation des croûtes de battance sont généralement observés par l’étude micromorphologique de leur structure interne. Si l’effet des conditions physico-chimiques des sols joue un rôle essentiel sur la structuration des croûtes de battance à travers leur impact sur les minéraux argileux, l’interprétation des mécanismes à l’œuvre reste limitée car l’identification des particules argileuses impliquées restent délicates. L’objectif de cette thèse est ainsi de caractériser la minéralogie et l'organisation des argiles pour améliorer notre compréhension sur les mécanismes de formation des croûtes de battance en fonction des conditions physico-chimiques du sol. Le panel d’échantillons de surface de sol étudié est issu du site expérimental longue durée des 42 parcelles de l’INRAE de Versailles. L’atout majeur de ce site est d’offrir la possibilité de comparer l’effet des conditions physico-chimiques grâce à l’apport de différents traitements chimiques appliqués depuis plus de 90 ans sur le même sol. Dans un premier temps, les échantillons de croûte de battance à structure conservée ont été analysés au microscope électronique à balayage à partir de mosaïque d’images en électrons rétrodiffusés à l’échelle centimétrique afin de proposer une description micromorphologique des différentes structures observées. Sur la base de ces observations, des zones d’intérêt représentatives ayant des surfaces pluri-millimétriques ont été sélectionnées pour être cartographiées en microdiffraction 2D de rayons X (µDRX 2D) au synchrotron SOLEIL sur la ligne CRISTAL. Les données spatialisées (résolution de 75 x 75 µm) de µDRX 2D ont ensuite étaient traitées pour cartographier la distribution spatiale des différents minéraux argileux (chlorite, illite, kaolinite) et leur organisation propre à travers le degré d’orientation préférentielle des particules. L’interprétation des données micromorphologiques et minéralogiques spatialisées a permis de mettre en évidence des différenciations faibles entre les zones d’érosion de départ des particules qui montrent au global des organisations isotropes appauvries en particules argileuses sans différenciation minéralogiques. En comparaison, les zones de dépôt montrent des signatures très contrastées entre les traitements physico-chimiques étudiés. Les anisotropies les plus marquées ont été observées sur des dépôts très fins (épaisseur <150 µm) pour le traitement au sodium (NaNO3) et pour le sol modérément acide sans traitement avec une différenciation minéralogique des argiles probablement liée à une ségrégation en taille des particules lors de leur sédimentation dans une micro-dépression. Les traitements basiques (CaCO3) et très acide ((NH4)2HPO4) présentent des séquences de dépôts quasi-isotropes à faiblement orientées sans variation minéralogiques notables, très probablement en lien avec le transport de micro-agrégats. Au final, les différentes signatures minéralogiques et organisationnelles des minéraux argileux au sein des différentes séquences de dépôt sont discutées afin d’améliorer notre compréhension des mécanismes conduisant à la formation des croutes de battance pour un contexte physico-chimique donné.