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FASCICULE DE THESES - ANNÉE 2015

PANORAMA DES THÈSES AU SEIN DES UNITÉS DU DÉPARTEMENT EFPA

Table des matières

DEFI 1 : DEVELOPPER DURABLEMENT LA FONCTION DE PRODUCTION DES SYSTEMES ECOLOGIQUES . 6

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2010 .................................................................................................................... 7 Développement de nouveaux traitements du bois basés sur le procédé d’imprégnation axiale....................................... 8

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2011 .................................................................................................................... 9 Valorisation des marcs de raisins épuisés : vers un procédé d'extraction de tannins condensés à grande échelle pour la production d'adhésifs pour panneaux de particules. .......................................................................................................... 10 Modélisation mécaniste de l'activité cambiale et de la formation du bois. .............................................................................. 11 Evaluer la durabilité et la performance des systèmes de production de biomasse forestière pour l’énergie. ............. 12 Effet de l’introduction de légumineuses sur le cycle de P de plantations forestières. .......................................................... 13 Etude des traits d’histoire de vie de Melampsora larici-populina, agent de la rouille du peuplier : de leur déterminisme génétique à leurs conséquences évolutives. ........................................................................................................... 14 Restauration des steppes algériennes : la restauration par la mise en défens et la plantation d’Atriplex canescens sur la structuration des communautés végétales : Cas de la wilaya de Djelfa. ................................................................................ 15 Utilisation des isotopes stables pour tracer la dynamique des éléments dans deux écosystèmes forestiers de plaine et évaluer l’effet de tassements sur des sols sensibles à la dégradation physique. ................................................................ 16

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2012 .................................................................................................................. 17 Métabolites secondaires présents dans les nœuds de différentes essences forestières : caractérisation, quantification, fonctions dans l’arbre et influence sur les qualités de l’arbre. .......................................................................... 18 Utilisation de produits polyphénoliques en substitution des produits chimiques de synthèse dans les résines. ...... 19 Production de biomasse et quantification des flux azotés d’une plantation mixte d’Eucalyptus urophylla × grandis et d’Acacia mangium au Congo. ................................................................................................................................................................. 20 Développement de trois différents types de matériaux innovants à base de tannins. ........................................................ 21 Etude du renforcement de la compression perpendiculaire des poutres en bois lamellé-collé. ..................................... 22 Classement mécanique de bois à usage structurel : prise en compte des singularités. ....................................................... 23 Architecture racinaire et stabilité chez le pin maritime (Pinus pinaster Ait.) au stade jeune............................................... 24 Allocation et dynamique du carbone dans des plantations à courte rotation pures et mixtes de peuplier et robinier. ................................................................................................................................................................................................................. 25

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2013 .................................................................................................................. 26 Étude des variabilités génétique, écophysiologique et moléculaire associées au transfert d'eau dans la feuille de peuplier en réponse à une carence hydrique......................................................................................................................................... 27 Etude de la formation du duramen chez le Douglas : approches transcriptomique et biochimique. ............................ 28 Procédés de séchage du bois adaptés à l’utilisation d’énergies intermittentes. .................................................................... 29 Etude, identification et caractérisation de l’effet de la variabilité naturelle de la ressource forestière pour optimiser la qualité du bois traité thermiquement. ................................................................................................................................................ 30 Elaboration de bois composite à partir de hêtre par polymérisation in situ de monomères issus de déchets de bois. .................................................................................................................................................................................................................................. 31 Optimisation des stratégies d’amélioration génétique du pin maritime grâce à la valorisation des marqueurs moléculaires. ....................................................................................................................................................................................................... 32 Analyser l’architecture génétique de la qualité du bois et de la ramification du chêne en combinant la tomographie à rayons X et l’information génomique. ....................................................................................................................... 33 Identification et caractérisation des acteurs moléculaires responsables des propriétés mécaniques du bois de tension chez des espèces avec couches G lignifiées et non lignifiées. ........................................................................................ 34 Etude des mécanismes d’interaction entre le champignon ectomycorhizien Laccaria bicolor S238N, les bactéries Pseudomonas auxiliaires de la mycorhization et le peuplier. ........................................................................................................... 35

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2014 .................................................................................................................. 36 Aptitude du Douglas (Pseudostuga menziesii) à l’embryogenèse: approches de physiologie cellulaire et moléculaire via l’analyse du transcriptome. ..................................................................................................................................................................... 37 Application de concepts écologiques aux pratiques agricoles : une étude éco-évolutive du compromis entre productivité et recyclage des nutriments. ............................................................................................................................................... 38

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Caractérisation fonctionnelle d'un effecteur candidat de l'agent de la rouille foliaire du peuplier Melampsora larici-populina ciblant les chloroplastes : est-ce que le champignon contrôle l'activité photosynthétique de son hôte pour assurer le succès de l'infection ? ............................................................................................................................................. 39 Synthèse de composés amphiphiles à propriétés gélifiantes et/ou anti-oxydantes, applications à la protection du matériau bois et des matériaux métalliques. .......................................................................................................................................... 40 Impact de la disponibilité en cations nutritifs sur la structure et le fonctionnement des communautés bactériennes des sols forestiers capables d’altérer les minéraux. ............................................................................................................................. 41 Développer durablement la fonction de production des systèmes écologiques - Méthodes et stratégies pour la gestion durable des ressources et des milieux naturels. ................................................................................................................... 42 Genetic architecture of lignocellulosic biomass yield and quality in black poplar for its use in biorefinery. ............... 43 Récupération et Valorisation de Composé Phénoliques d’effluents de Papeterie (REVA COPPA). .................................. 44 Apport des variations isotopiques naturelles et du multi-traçage isotopique à la connaissance des cycles du Ca et Mg et des modifications induites par l’amendement calco-magnésien. .................................................................................... 45 Développement d’un outil de coupe économique et écologique pour le broyage des végétaux : analyse du mode de coupe, prototypage et innovation des moyens de coupe et de broyage ............................................................................ 46 Caractérisation fonctionnelle de petites protéines sécrétées chez les champignons lignolytiques. .............................. 47

DEFI 2 : CARACTERISER ET OPTIMISER LES SERVICES ECOSYSTEMIQUES ............................................... 48

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2011 .................................................................................................................. 49 Rôle de la diversité des arbres dans la régulation des populations d’insectes herbivores en forêts matures européennes. ...................................................................................................................................................................................................... 50 Diagnostic et évaluation des mécanismes d’acidification des sols forestiers liés à la nitrification, sous peuplements équiens de Douglas (Pseudotsuga menziesii) - Propositions de remédiation pour la durabilité des sols et des écosystèmes ? ..................................................................................................................................................................................................... 51 Genetic architecture of the interaction between English oak (Quercus robur) and the microbial communities of its phyllosphere. ....................................................................................................................................................................................................... 52

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2012 .................................................................................................................. 53 Changement climatique et réseaux trophiques : impacts sur la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes. .................................................................................................................................................................................................................................. 54 Stockage du carbone dans les sols prairiaux sous l’effet des pratiques de gestion. .............................................................. 56 Mousses de tannins de type procyanidine : développement et caractérisation. .................................................................... 57 Caractérisation fonctionnelle d'effecteurs de Laccaria bicolor sécrétés lors de la symbiose ectomycorhizienne. ..... 58 Evolution de l'anadromie chez les lamproies. ........................................................................................................................................ 59 Rôle du métabolisme carboné et azoté dans la modulation des relations source-puits et études des facteurs impliqués dans l'induction de la sénescence foliaire chez une éphémère printanière (Erythronium americanum). . 60 Etude des voies de valorisation des déchets ménagers au Bénin : cas de la ville d’Abomey-Calavi. ............................... 61

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2013 .................................................................................................................. 62 La pollinisation dans les paysages agricoles: le rôle de l’hétérogénéité des paysages et des pratiques agricoles. ... 63 Flux de microorganismes entre écosystèmes forestiers et viticoles. ........................................................................................... 64 Impact du statut nutritionnel du sol et de la disponibilité en eau sur le développement racinaire d’espèces forestières en interactions: conséquences sur la croissance et le fonctionnement hydrique et carboné...................... 65 Effet de différents types de sol sur le transfert de l’eau et les cycles biogéochimiques dans les écosystèmes forestiers................................................................................................................................................................................................................ 66 Identification des moteurs de l'activité de l'anhydrase carbonique dans les sols et son impact sur les échanges sol-atmosphère de CO18O et COS, deux traceurs complémentaires du cycle du carbone. ........................................................ 67 Terafor – Territoire et agroforesterie : Représenter spatialement les fonctions des formations arborées au sein des territoires agricoles. .......................................................................................................................................................................................... 68

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2014 .................................................................................................................. 69 Quelle influence des symbioses ectomycorhiziennes et des traits racinaires sur l’érosion des sols tropicaux dégradés ? Application à la restauration écologique des milieux forestiers dégradés sur pente de Nouvelle-Calédonie. ............................................................................................................................................................................................................. 70 Caractérisation fonctionnelle de la souche Burkholderia glathei PML1(12), efficace pour altérer les minéraux. ........ 71

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Télédétection en écologie du paysage : statistiques en grande dimension pour la multirésolution spatiale et la haute résolution temporelle. ........................................................................................................................................................................ 72 Pathogens as a driver of the decline phase of fossorial water vole (Arvicola terrestris) population cycles in Franche-Comté, France. .................................................................................................................................................................................................... 73 Caractérisation et valorisation de plantes fibreuses issues de sites et de matériaux délaissés. ........................................ 74

DEFI 3 : ÉVALUER LES RISQUES ENVIRONNEMENTAUX POUR MIEUX GERER LES ECOSYSTEMES ......... 75

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2012 .................................................................................................................. 76 Approche multidisciplinaire de la dispersion chez un invasif : application au nématode du Pin (Bursaphelenchus xylophilus) et à son insecte vecteur (Monochamus galloprovincialis). ........................................................................................... 77 Etude de l’émergence dans le massif landais et de la dynamique évolutive d'Armillaria ostoyae, agent pathogène des racines de pins maritimes. ..................................................................................................................................................................... 78 Evolution de la résistance à la cavitation des conifères. .................................................................................................................... 79 Couplage poro-élastique dans des branches naturelles et artificielles : lien avec la mécano-perception des plantes. .................................................................................................................................................................................................................................. 80 Adsorption des polluants organiques et inorganiques sur des substances naturelles : Argiles, racines de Calotropis rocera et noyaux de dattes. ............................................................................................................................................................................ 81 Estimation du risque d’invasion d’arthropodes de quarantaine : rôle du climat, de l’histoire évolutive et des traits d’histoire de vie. ................................................................................................................................................................................................. 82 Synthèse et caractérisation des nanocomposites biodégradables élaborés par trois procédés (intercalation en solution, polymérisation in situ et par voie fondue). ........................................................................................................................... 83

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2013 .................................................................................................................. 84 Les coléoptères saproxyliques aptères des forêts anciennes et matures, des descripteurs biologiques de l’état de conservation à la sélection des cœurs de biodiversité. ...................................................................................................................... 85 Importance de la réponse inflammatoire et de sa régulation dans la distribution de l’hantavirus Puumala au sein des populations de campagnols roussâtres en Europe. .................................................................................................................... 86 Analyse de la dynamique migratoire des saumons atlantiques sur deux rivières de la Baie du Mont-Saint-Michel à l’aide d’outils hydroacoustiques. ................................................................................................................................................................ 87 Effet du statut nutritionnel des arbres sur leur résilience à la sécheresse.................................................................................. 88 Le contrôle biologique des ravageurs via la gestion concertée du paysage : identification des verrous et leviers sociaux par des modélisations participatives. ........................................................................................................................................ 89

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2014 .................................................................................................................. 90 Effets des évènements hydrologiques extrêmes sur la croissance des alevins de salmonidés. ......................................... 91 Estimation de l’impact écologique du capricorne asiatique, Anoplophora glabripennis, sur les populations xylophages natives et leurs organismes associés, et traçage génétique de l’origine de ses populations invasives en France continentale et Corse. ................................................................................................................................................................. 92 Modélisation et télédétection de l’apparition et de la propagation de la flavescence dorée de la vigne. ................... 93 Assemblages végétaux pour la restauration écologique de sites contaminés en métaux et fournir des biomasses à la bio-économie. ............................................................................................................................................................................................. 94 Caractérisation physique, mécanique et thermique d’un béton léger à base de balles de riz et étude du vieillissement. ...................................................................................................................................................................................................... 95 Etude du rôle de l’interaction eau x azote dans la compétition entre jeunes plants de chêne (Quercus petraea L.) et la molinie (Molinia caerulea L.)...................................................................................................................................................................... 96 Identification des facteurs écologiques et génétiques susceptibles de réguler la dynamique des populations des « papillons-cendres », Hylesia spp. (Lépidoptère : Saturniidae), insecte responsable de la papillonite humaine en Guyane. .................................................................................................................................................................................................................. 97

DEFI 4 : ÉVALUER ET FAVORISER L’ADAPTATION AUX CHANGEMENTS GLOBAUX DES FORETS, PRAIRIES ET MILIEUX AQUATIQUES ............................................................................................................ 98

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2012 .................................................................................................................. 99 Elaboration d'un réseau national de placettes permanentes pour étudier l'impact d’une exploitation intensive des rémanents sur la fertilité des sols forestiers et sur leur biodiversité. ......................................................................................... 100 Functional and evolutionary role of bordered pit membrane in conifers: inter and intra-specific study. ................. 101

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Génétique et biologie de la conservation du Desman des Pyrénées (Galemys pyrenaicus). ........................................... 102 Les métabolismes oxydatifs acellulaires dans l’environnement – Importance dans le cycle biogéochimique du carbone. .............................................................................................................................................................................................................. 103 Impact de l’augmentation des températures et du stress hydrique sur la migration altitudinale récente des espèces végétales. .......................................................................................................................................................................................... 104 Hétérogénéité interindividuelle de performance démographique et personnalité chez le chevreuil. ...................... 105 Etude structure-fonction des glutathion transférases de peuplier appartenant à la classe Phi..................................... 106 Adaptation des itinéraires sylvicoles du chêne sessile et du Douglas aux changements climatiques. ........................ 107 Assemblage des communautés d’arbres de Guyane française, à une échelle locale. ........................................................ 108 Impacts des changements globaux sur les cycles CNP et le potentiel agricole des sols sibériens. .............................. 109 Evolution et adaptation de Trametes versicolor, un champignon décomposeur du bois. ................................................ 110 Evolution des déterminants de l’interaction gène pour gène en lien avec l’adaptation à la plante hôte : cas de l’agent de la rouille du peuplier Melampsora larici-populina lors d’un contournement majeur de résistance......... 111

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2013 ............................................................................................................... 112 Causes fonctionnelles et évolutives de l’adaptation locale chez Pinus nigra. Intérêt pour la gestion durable d’une sous-espèce protégée européenne, le pin de Salzmann (Pinus nigra salzmannii)............................................................... 113 Comparaison des Efficiences de Production de Biomasse (EPB) d’une forêt d’une prairie et d’une culture. ............. 114 Effet de sécheresses extrêmes sur l’écosystème prairial : évaluation du rôle tampon de la diversité végétale et de la complémentarité fonctionnelle entre espèces par approche expérimentale. ................................................................. 115 Diversité et adaptation locale des arbres forestiers : Analyse de gradients altitudinaux et de transplantations croisées chez le sapin pectiné. .................................................................................................................................................................. 116 Evolution rapide et adaptation locale du chêne rouge d’Amérique en Europe ................................................................... 117 Caractérisation biochimique, structurale et fonctionnelle de protéines impliquées dans la biogenèse mitochondriale des centres fer-soufre chez les plantes. ................................................................................................................. 118 Impact du changement global sur le fonctionnement écologique et les communautés végétales, dans les lacs de montagne. ......................................................................................................................................................................................................... 119 Relation entre phylogénie et diversité éco-comportementale chez la truite commune (Salmo trutta) du fond du Golfe de Gascogne. ........................................................................................................................................................................................ 120 Développement d’un indice de production des prairies basé sur l’utilisation de série temporelle de données satellitaires – Application à un produit d’assurance des fourrages en France. ...................................................................... 121 Caractérisation physico-chimique des particules issues du chauffage domestique au bois. ......................................... 122 La régénération du chêne dans la pinède des landes de Gascogne : le rôle des interactions biotiques. .................... 123 Etude de formulations et de procédés multifonctionnels innovants de traitement des bois permettant une protection durable en emploi extérieur. ............................................................................................................................................... 124

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2014 ............................................................................................................... 125 La vulnérabilité des lacs au changement climatique dépend des forçages humains locaux : un test à l’échelle pan-européenne. ..................................................................................................................................................................................................... 126 Tree population responses to climate change: monitoring reproduction into the wild. ................................................. 127 Démographie et génétique de la régénération d’une population de hêtre (Fagus sylvatica) en marge chaude de l’aire de répartition de l’espèce. ................................................................................................................................................................ 128 Dynamique des populations du Petit rhinolophe en forêt d’exploitation. ............................................................................ 129 Impact des changements globaux sur l’évolution des stratégies de reproduction : Quelles conséquences pour la résilience et la gestion des populations ? ............................................................................................................................................. 130 Mesurer le potentiel d'adaptation aux changements climatiques du Mélèze à l'aide de la surveillance de la formation du bois d'un gradient d'altitude dans les Alpes françaises. ..................................................................................... 131 Etude de la dissémination aérienne d’un agent pathogène, Chalara fraxinea. .................................................................... 132 Diversité et plasticité de l’efficience d’utilisation de l’eau chez deux espèces de chênes d’Europe. ........................... 133 Understanding the mechanism of cavitation resistance in plants. ............................................................................................. 134 La dispersion des grands herbivores de plaine – Vers des prédictions de fonctionnement spatial. ............................ 135

PLUSIEURS DEFIS/HORS DEFIS ................................................................................................................. 136

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2011 ............................................................................................................... 137

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Diversité fonctionnelle des communautés microbiennes benthiques impliquées dans le cycle du méthane en milieu lacustre. ................................................................................................................................................................................................. 138 Etude des mécanismes de pyrolyse de la biomasse avec analyses in-situ. ............................................................................. 139

LA CROISSANCE DU PIN MARITIME (PINUS PINASTER AIT.) EN REPONSE A L’ENVIRONNEMENT: VARIABILITE PHENOTYPIQUE ET ARCHITECTURE GENETIQUE.............................................................. 140

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2012 ............................................................................................................... 141 Caractérisation des mécanismes moléculaires responsable des flux de phosphate dans la symbiose ectomycorhizienne. ....................................................................................................................................................................................... 142 Conservation de la biodiversité méditerranéenne continentale et réseaux d’aires protégées: au carrefour entre descripteurs écologiques et socio-économiques. ............................................................................................................................ 143 Etude des propriétés des substances extractibles de quatre essences camerounaises : moabi, movingui, padouk, tali. ........................................................................................................................................................................................................................ 144 Facteurs locaux, paysagers et règles d’assemblages dans les communautés végétales de zones humides. Mise en place d’outils de diagnostic et de suivi pour la conservation et la restauration des zones humides de Gironde. ... 145

ANNEE DE DEBUT DE THESE : 2013 ............................................................................................................... 146 Effets des variabilités climatiques sur le synchronisme entre la croissance racinaire et aérienne du noyer hybride en systèmes agroforestiers tempérés. .................................................................................................................................................... 147 Etude paléo-écologique de la diversité microbienne lacustre. .................................................................................................... 148 Assessing the composition and dynamics of tropical forest in French Guiana using modelling and multispectral imagery. .............................................................................................................................................................................................................. 149 Evaluation des liens entre phylogénie et traits écologiques, piste d’utilisation pour la bioindication des cours d’eau. ................................................................................................................................................................................................................... 150 L’influence du système racinaire sur les flux hydriques de sub-surface : implications sur la stabilité des pentes. . 151 Pattern-oriented modeling of tropical forest structural variation based on remote-sensing analysis and 3D forest modeling. ........................................................................................................................................................................................................... 152 Réponse des arbres à l’ouverture de la canopée : caractérisation de la croissance et marquage par les propriétés du bois. ............................................................................................................................................................................................................... 153 Les interfaces forêt-prairie comme éléments de conservation de la diversité végétale dans des territoires en mutation. ........................................................................................................................................................................................................... 154 ANISETTE - ANalyse fonctionnelle d’Images à grande dimension SpEcTrale et TemporellE : application à la caractérisation des éléments semi-naturels en écologie du paysage. ...................................................................................... 155

ANNEE DE DE THESE : 2014 ........................................................................................................................ 156 Diversité des arbres et résistance des forêts aux invasions biologiques : application au châtaigner et son complexe de bioagresseurs exotiques, chancre (Cryphonectria parasitica) et cynips (Dryocosmus kuriphilus). ............................ 157 Etude multi-échelle de la dégradation de pieux de fondation bois par les microorganismes lignocellulolytiques. ............................................................................................................................................................................................................................... 158 Effet de la salinité des eaux d’irrigation sur le système racinaire du palmier dattier. ......................................................... 159 Les systèmes dunaires sud-atlantiques – corridor ou archipel ? Etude des facteurs structurant les communautés végétales de la dune grise par des modèles population et communauté. ............................................................................. 160 Controlling for up-scaling uncertainty in assessment of forest aboveground biomass in the Western Ghats of India. ............................................................................................................................................................................................................................... 161 Etude de la sensibilité des populations lorraines de hêtre à un événement climatique extrême - Quels rôles des métabolismes carboné et azoté dans la mort des arbres ? ............................................................................................................ 162 Genetic determinism of resistance to drought-induced cavitation in plants........................................................................ 163

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Défi 1 : Développer durablement la fonction de production des systèmes écologiques

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Année de début de thèse : 2010

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Développement de nouveaux traitements du bois basés sur le procédé d’imprégnation axiale.

JEREMIE DAMAY

[email protected]

EA 4370 USC INRA LERMAB, NANCY Thèse CIFRE - Centre du Bois de Thiérache

École Doctorale : RP2E Date de début de thèse : 01/02/2010

Date de soutenance : 27/11/2014 Défi 1 – CT4

L’évolution des lois relatives à l’utilisation de produits biocides impose d’étudier des méthodes innovantes de traitement du bois. Dans ce contexte, les travaux de recherche présentés s’intéressent à une nouvelle alternative dite « non–biocide » impliquant la fabrication de composites bois massif/polymères obtenus par imprégnation de monomères et polymérisation in situ provoquée par chauffage. Le méthacrylate de méthyle, quatre acrylates organiques et trois acrylates hydrosolubles, ainsi que l’alcool furfurylique ont été testés. Les composites fabriqués ont été caractérisés : le polymère est bien présent dans le bois et il peut être résistant au lessivage à l’eau. Le bois a été densifié, les composites sont alors moins hydrophiles et plus stables dimensionnellement ; les propriétés mécaniques sont améliorées. Le traitement peut induire une durabilité conférée élevée. Parallèlement, une méthode d’imprégnation innovante a été testée : l’imprégnation axiale. Ce procédé consiste en l’imprégnation basse pression de billons de bois vert par une solution de traitement transitant via les voies naturelles de circulation de la sève. Des billons ont été imprégnés avec une solution de cuivre, dosé ultérieurement afin de s’assurer de la bonne répartition du produit dans le bois ; cela a permis la validation du procédé d’imprégnation axiale pour le hêtre, le charme et le bouleau. Enfin, des composites ont été fabriqués par imprégnation axiale de solutions aqueuses polymérisables à base d’alcool furfurylique ; ils sont résistants à la lixiviation à l’eau et moins hydrophiles que le bois naturel. Leur durabilité face aux champignons lignivores est améliorée, particulièrement dans le cas du traitement le plus concentré. Mots-clés : Composite bois/polymères – Monomères – Acrylates – Méthacrylates – Alcool furfurylique – Imprégnation axiale – Polymérisation in situ – Densification – Préservation du bois – Stabilisation dimensionnelle. Directeur de thèse : Philippe Gérardin – EA 4370 USC INRA LERMAB. Co-directeur : Emmanuel Fredon – EA 4370 USC INRA LERMAB.

mailto:[email protected]

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Valorisation des marcs de raisins épuisés : vers un procédé d'extraction de tannins condensés à grande échelle pour la

production d'adhésifs pour panneaux de particules.

FRANÇOIS GAMBIER [email protected]

EA 4370 USC INRA LERMAB, NANCY

UNIVERSITE DE LORRAINE École Doctorale : RP2E

Date de début de thèse : 01/10/2011 Date de soutenance : 05/12/2014

Défi 1 – CT4

Les déchets issus de l’industrie vinicole française sont traditionnellement traités et valorisés en distilleries. Ce travail porte sur l’étude de la valorisation à échelle industrielle d’un des résidus ultimes des distilleries : le marc de raisin épuisé. Les marcs issus de différents bassins de production français ont été caractérisés chimiquement, principalement par leur taux de tannins condensés et de sucres. Les conditions d’extraction des tannins condensés ont été optimisées en laboratoire, puis le procédé a été transféré à l’échelle industrielle.

Plusieurs extractions ont été menées dans trois distilleries partenaires et l’analyse chimique (en termes de polyphénols, de tannins condensés, de sucres et de matières inorganiques) des différentes fractions isolées a été réalisée. Des extraits industriels ont permis la fabrication du premier panneau de particules dont l’adhésif est constitué à 80% de tannins de marcs de raisins et renforcé à l’aide d’une résine synthétique satisfaisant à la norme européenne de cohésion interne. Ces extraits industriels ont également partiellement substitué une résine phénol-formaldéhyde pour la production de panneaux de particules. Différents post-traitements ont été réalisés sur les extraits de marcs afin d’en augmenter la réactivité chimique vis-à-vis d’agents de réticulation. Une filtration à un seuil de coupure de 1 μm a entrainé une légère amélioration des performances adhésives, alors qu’une hydrolyse acide de l’extrait les a dégradées. Un procédé d’ultrafiltration des extraits à 5 kDa ou 1 kDa a permis d’obtenir des extraits beaucoup plus réactifs et ouvre des perspectives pour la production d’adhésifs biosourcés pour le bois.

Mots-clés : Tannins condensés – Marcs de raisins – Adhésifs – Extraction – Panneaux de particules.

Directeur de thèse : Nicolas Brosse – EA 4370 USC INRA LERMAB.


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Modélisation mécaniste de l'activité cambiale et de la formation du bois.

FÉLIX HARTMANN

[email protected]

UMR 1092 LERFOB, NANCY École Doctorale : RP2E


Défi 1 – CT3 et CT4

Le processus de formation du bois est crucial dans le fonctionnement des écosystèmes forestiers. Il est sensible aux conditions climatiques, ce qui fait du bois un matériel précieux pour la reconstruction du climat passé. De plus, il conditionne la production forestière en quantité et qualité pour un marché des produits bois stratégique dans le contexte du développement durable.

Il n’existe pas de représentation satisfaisante de la formation du bois, basée sur des processus biologiques de contrôle interne et externe, sans sur-paramétrage afin de pouvoir envisager les calibrations et validations expérimentales. Cette thèse est l'occasion de construire des modèles biophysiques parcimonieux d'activité du cambium vasculaire. Ceux-ci formalisent des relations entre des signaux perçus par le cambium, eux-mêmes reliés aux variables climatiques via des modèles écophysiologiques, et les processus de formation du bois : élargissement cellulaire, division, épaississement (formation de la paroi secondaire) et maturation (lignification). La modélisation des cinétiques de formation de cellules en file radiale permet de relier les caractéristiques des processus temporels à la variation spatiale des caractéristiques anatomiques du bois formé, telle qu’elle est habituellement observée sur un profil microdensitométrique par exemple. Les données temporelles reposent sur l’observation au pas de temps hebdomadaire du nombre de cellules présentes dans les différentes zones (cambiale, en élargissement, en épaississement, mature), réalisée depuis plusieurs années sur trois espèces de conifères et en plusieurs lieux, avec enregistrement simultané de données climatiques et phénologiques.

Durant la thèse a été testée l'hypothèse selon laquelle un gradient morphogénétique contrôle le taux de division cellulaire et la vitesse d'élargissement des cellules. Les résultats contrastés obtenus bousculent certaines des idées couramment admises par les physiologistes de la formation du bois.

Mots-clés : Biophysique – Formation du bois – Modèles de processus – Cambium – Climat.

Directeur de thèse : Meriem Fournier – UMR 1092 LERFoB ; Bruno Moulia – UMR 0547 PIAF.

Co-directeur : Cyrille Rathgeber – UMR 1092 LERFoB.


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Evaluer la durabilité et la performance des systèmes de production de biomasse forestière pour l’énergie.

NICOLAS BILOT [email protected]

UMR 1092 LERFOB & EA 4370 USC LERMAB, NANCY École Doctorale : RP2E


Défi 1 – CT4

Les politiques forestières et climatiques imposent à court terme de récolter plus de bois dans les forêts françaises pour satisfaire des besoins énergétiques. Comment raisonner la recherche du compromis entre services a priori antagonistes comme par exemple de maximiser la production d’énergie en maintenant la fertilité des sols ?

L’objectif principal de la thèse est d’imaginer une démarche d’évaluation énergétique de la filière de production de plaquettes forestières combustibles. Une évaluation de l’énergie dépensée depuis la récolte des bois en forêt jusqu’à l’entrée de la chaudière sera mise en balance avec l’énergie produite en terme de chaleur. Le travail comprend une prise en compte des exportations minérales pour les sols forestiers exploités, permettant l’ouverture vers l’évaluation de l’impact sur la fertilité des sols.

La démarche consiste successivement en (1) la compilation des ressources et connaissances existantes et à créer pour l’appréhension de la filière dans sa continuité. (2) l’articulation de ces connaissances entre elles (en terme d’unités, de variabilité) et (3) l’évaluation de la sensibilité du modèle de filière obtenu à la variabilité des paramètres qui l’implémente.

Le travail se concrétise par un outil informatique, qui couplé à des modèles forestiers de croissance et production permettra de raisonner les compromis entre services de production et maintien de la fertilité des sols. La modélisation de la filière doit permettre la comparaison de différents systèmes selon leur performance et leur durabilité afin de pouvoir argumenter les choix de sylviculture, d’exploitation des bois et de transformation de la biomasse récoltée.

L’originalité de la thèse est de permettre d’appréhender une gamme de scénarios sylvicoles (appliqués à des peuplements de type plantation résineuse et futaie régulière feuillue régénérée naturellement) et d’analyser l’impact des choix de gestion à tous les niveaux de la filière (sylviculture, exploitation, transformation).

Mots-clés : Biomasse – Energie renouvelable – Sylviculture durable – Modélisation des systèmes complexes. Directeur de thèse (puis co-directeurs) : Meriem Fournier – UMR 1092 LERFoB ; Holger Wernsdörfer, Yann Rogaume – EA 4370 USC LERMAB.


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Effet de l’introduction de légumineuses sur le cycle de P de plantations forestières.

KITTIMA WAITHAISONG [email protected]

UMR 1222 ECO&SOLS, MONTPELLIER École Doctorale : Sibaghe


Défi 1 – CT1 Au Congo et au Brésil, les plantations d’eucalyptus sont généralement installées dans des sols sableux pauvres en nutriments. Une espèce fixatrice d’azote, Acacia mangium, a été introduite dans ces plantations pour améliorer la fertilité du sol. Les résultats obtenus montrent qu’Acacia mangium fixe fortement l’azote au Congo, et peu au Brésil. Il augmente la productivité des eucalyptus uniquement au Congo. L’objectif de ma thèse est d’étudier le cycle du P dans ces deux écosystèmes forestiers contrastés afin de clarifier l’interaction entre N et P contrôlant la productivité des plantations mixtes. Une méthode en chromatographie ionique a été mise au point pour séparer, identifier et quantifier simultanément 11 formes anioniques (acides organiques et P organique) dans les extraits totaux de sol (NaOH 0,5 N). L’adénosine monophosphate, le glucose-6-phosphate et le phytate sont les formes principales de P organique dans les deux écosystèmes. Au Congo, les concentrations de P organique et d’acides organiques sont plus faibles sous acacia que sous eucalyptus. Ceci pourrait traduire leur recyclage intense par les populations microbiennes grâce à l’apport de N par la fixation de N2. Au Brésil, les plantations mixtes présentent une augmentation des acides organiques (malonate, citrate). Ceci pourrait être dû à une forte compétition pour P entre arbres et populations microbiennes, induisant la production de ces acides organiques afin de récupérer le P fixé sur les minéraux. Finalement, au Congo, la biodisponibilité de P dans les plantules d’eucalyptus est augmentée par le « sol d’acacia » par rapport au « sol d’eucalyptus ». En conclusion, ces résultats suggèrent que l’introduction de l’acacia augmente la disponibilité de P via le recyclage de P organique dans un sol pauvre en N où la fixation de N2 est optimale, et une compétition pour P dans le cas inverse. Mots-clés : Culture associée – Biodisponibilité de P – P organique – Acides organiques – Minéralisation. Directeur de thèse : Claude Plassard – UMR 1222 Eco&Sols. Co-directeur : Agnès Robin – UMR 1222 Eco&Sols.


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Etude des traits d’histoire de vie de Melampsora larici-populina, agent de la rouille du peuplier : de leur déterminisme génétique

à leurs conséquences évolutives.

MICHAËL PERNACI [email protected]

UMR 1136 IAM, NANCY École Doctorale : RP2E

Date de début de thèse : 01/10/2011

Date de soutenance : 25/06/2015

Défi 1 – CT2

L’adaptation d’un champignon pathogène à son milieu, ainsi que l’évolution et la structuration de ses populations qui en découlent, sont fortement influencées par ses traits d’histoire de vie car ces derniers conditionnent sa fitness. C’est ce que nous avons illustré chez Melampsora larici-populina, l’agent de la rouille du peuplier. Ainsi, nous avons mis en évidence que la taille des spores du champignon évolue de manière répétable au cours d’évènements de dispersion dans la vallée de la Durance, et ce sous l’effet de la sélection naturelle, signe que ce trait intervient directement dans le processus adaptatif du champignon. Par conséquent, les contraintes génétiques en lien avec les traits de vie conditionnant la fitness du champignon ont été étudiées en laboratoire, au sein d’une population de descendants S1 issus de l’autofécondation d’une souche de référence. Nous avons observé une forte variabilité phénotypique, une héritabilité élevée de certains traits, des stratégies adaptatives variées conférées par les trade-offs ainsi que l’absence de coût d’une virulence qualitative. Ces éléments cumulés suggèrent que M. larici-populina jouit d’un potentiel adaptatif élevé. Enfin, le caractère héritable de certains traits offre la possibilité de les cartographier afin d’étudier leur architecture génétique. Ces analyses nécessitant de disposer d’une carte génétique à haute résolution, une étude préliminaire de cartographie génétique du génome du champignon a été réalisée. Cette analyse basée sur les données de re-séquençage à faible couverture du génome complet de 47 descendants S1 a déjà permis de regrouper 83 scaffolds (parmi les 462 scaffolds initiaux) en 23 groupes de liaison. Ces résultats préliminaires montrent qu’une carte génétique à haute densité pourra être construite par cette approche innovante, et pourra être à terme utilisé pour la cartographie fine des QTL d’agressivité et de gènes d’avirulence. Ce travail a mis en évidence le rôle des traits de vie quantitatifs dans les phénomènes d’adaptation et de structuration des populations de M. larici-populina en réponse aux pressions de sélection du milieu, en lui conférant une fitness élevée, essence de l’adaptation des organismes. Mots-clés : Champignon – Evolution – Génétique quantitative – Cartographie génétique – Cartographie de QTLs. Directeur de thèse : Pascal Frey – UMR 1136 IAM.


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Restauration des steppes algériennes : la restauration par la mise en défens et la plantation d’Atriplex canescens sur la structuration des

communautés végétales : Cas de la wilaya de Djelfa.

SOUHILA LADDADA

[email protected]

UMR 1202 BIOGECO, BORDEAUX École Doctorale : EDSE

Date de début de thèse : 20/10 /2011 Date de soutenance envisagée : Fin Novembre 2015

Défi 1 – CT2 Le projet de la thèse, en collaboration avec le HCDS (Haut Commissariat au Développement de la Steppe), traite de la problématique de la désertification, par la restauration des parcours steppiques algériens. La restauration se fait principalement par des mises en défens et des plantations d’Atriplex canescens, dans la wilaya de Djelfa (zone d’étude). Les travaux entrepris sont la restauration par la mise en défens. Il s’agit de comparer différentes techniques de restauration de communautés végétales dans un contexte de faciès à Alfa soumis au surpâturage. Dans le cas de la restauration par plantation, il s’agit d’étudier les mécanismes de structuration de la communauté végétale issue de la banque de semences sous la canopée de l’arbuste à différentes échelles de dégradation, l’effet d’Atriplex canescens sur l’implantation et le développement de Stipa tenacissima, et l’estimation de la qualité fourragère des atriplexaies. Deux hypothèses principales sont formulées. D’une part, des techniques d’aménagement pastoral peuvent être favorables à la restauration des parcours fortement dégradés, et d’autre part, la germination et le développement des semences, ainsi que la survie des transplants d’Alfa, sont influencés par leur distance par rapport aux pieds d’Atriplex canescens (effet facilitateur) et leur position spatiale (exprimée par rapport aux points cardinaux), sur une échelle de dégradation. Pour la mise en défens, trois sites ont été choisis. Six modalités ont été testées, basées sur cinq réplicats dans des placettes permanentes de 10 m x 2,5 m. Des listes floristiques, des mesures de densité et des relevés linéaires ont été effectués. S’agissant des plantations et de la banque de graines, des transplantations d’Alfa et un prélèvement de sol ont été faits, dans différentes directions (NE, SE, NO, SO, N, E, S et O) par rapport à la distance au pied d’Atriplex. L’apport de matière organique par du fumier ou d’humidité par le paillage, présente de bons résultats. La germination des graines est plus importante dans les sites les moins dégradés (tendance à la thérophisation) et la survie et le développement des transplants dépendent de l’orientation, avec plus de réussite pour les plants situés au sud et à l’est, tandis que les vents du NO pénalisent la survie des transplants dans ce secteur (NO). Mots-clés : Désertification – Steppe – Restauration – Alfa – Atriplex.

Directeur de thèse : Blaise Touzard – UMR 1202 BIOGECO. Co-directeur : Karim Fateh Amghar – Université de Boumerdes (Algérie).


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Utilisation des isotopes stables pour tracer la dynamique des éléments dans deux écosystèmes forestiers de plaine et évaluer l’effet de tassements sur des

sols sensibles à la dégradation physique.

LEA BEDEL [email protected]

UR 1138 BEF, NANCY Université de Lorraine École Doctorale : RP2E


Les écosystèmes forestiers sont généralement adaptés à des sols peu favorables, qui doivent faire face à des sollicitations de plus en plus fortes, dans un contexte de climat changeant et d’essor de la filière « bois-énergie ». Pour estimer la fertilité des sols et la durabilité des écosystèmes, la mesure des stocks d’éléments nutritifs dans les différents horizons est insuffisante et nécessite la compréhension de la dynamique des nutriments entre les différents compartiments de l’écosystème. L’objectif principal de ma thèse est la compréhension de la dynamique d’éléments nutritifs majeurs dans deux écosystèmes forestiers sensibles mais contrastés quant au comportement apparent des éléments (sol riche à Azerailles, 54 et pauvre à Clermont-en-Argonne, 55), où les effets du tassement du sol sont suivis sur le moyen terme. Les systèmes peu perturbés (forêt native) et ayant subi une coupe à blanc et un tassement du sol sont étudiés. Les méthodes classiques d’investigation sont couplées à l’utilisation d’une approche isotopique. L’étude des variations isotopiques naturelles du Sr, Mg et Ca dans les sols, les eaux et les végétaux est utilisée pour estimer la contribution des sources naturelles (altération, apport atmosphériques) afin de comparer la dynamique des éléments sur sites dégradés ou non et de vérifier si un cycle biologique efficace peut être une « défense naturelle » limitant les dégradations physiques. Les premiers résultats 87Sr/86Sr dans la pluie, les racines et les sols suggèrent que les nutriments proviendraient majoritairement de la pluie ou d’une source non connue avec une signature « pluie » pour Azerailles et venant d’un mélange sol/pluie pour Clermont. Les résultats acquis au cours de ce projet montrent que cette troisième source correspond à la nappe profonde, fortement minéralisée. La couche profonde des sols, très argileuse, est un échangeur d’ions performant qui se recharge quand la nappe remonte vers la surface du sol en hiver. Ce réservoir est donc quasiment infini si on le compare aux besoins des plantes. Toutefois, le comportement des sols est très différent entre les deux sites, posant par la même la question de la définition de la fertilité des sols dans ces situations particulières. L’altération des minéraux du sol n’est pas ici une source importante si on la compare à la fourniture par la nappe. Le volet prenant directement en compte les isotopes du calcium et du magnésium, apporte une information majeure sur le fonctionnement de ces sols, confortant les conclusions obtenues avec le Sr. Les résultats permettront une meilleure connaissance des processus importants pour la gestion durable des sols forestiers et le maintien de leurs propriétés physico-chimiques. Mots-clés : Sciences du sol – Cycles biogéochimiques – Forêt – Tassement – Isotopes stables. Directeur de thèse : Jacques Ranger – UR 1138 BEF. Co-directrice : Anne Poszwa – UMR 7360 LIEC.


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Métabolites secondaires présents dans les nœuds de différentes essences forestières : caractérisation, quantification, fonctions dans

l’arbre et influence sur les qualités de l’arbre.

ZINEB KEBBI-BENKEDER [email protected]

UMR 1092 LERFOB & EA 4370 USC LERMAB, NANCY

Université de Lorraine – Nancy École Doctorale : RP2E

Date de début de thèse : 01/10/2012 Défi 1 – CT4

Le bois est un matériau naturel composé principalement de cellulose, d'hémicelluloses et de lignine auxquelles s'ajoutent des substances extractibles présentes en faibles quantités. Celles-ci peuvent être extraites par des solvants organiques ou par l’eau d’où leur dénomination. Elles comprennent les terpènes et terpénoïdes, les résines, les composés aliphatiques et les composés phénoliques dont les tannins. Elles représentent de 2 à 5% du bois sec dans le cas des essences des pays tempérés. Elles ont des fonctions liées à la protection des tissus vivants contre les contraintes extérieures en formant des barrières protectrices contre les insectes et champignons, notamment lors de la duraminisation qui confère au bois parfait ses propriétés de durabilité naturelle. Les nœuds sont connus pour contenir des quantités importantes de métabolites secondaires tels que des lignanes, des flavonoïdes ou autres stilbènes. Ainsi les nœuds d’épicéa commun, pin sylvestre et sapin contiennent des concentrations exceptionnellement élevées d'extractibles, de l'ordre de 10 à 15% en masse, bien supérieures aux concentrations présentes dans le bois autour des nœuds. Les objectifs du travail de thèse sont, dans un premier temps, de caractériser le spectre des extractibles des nœuds en prenant plusieurs essences résineuses et feuillues. La quantité et la composition des extractibles présents dans les nœuds de différentes essences forestières sont analysées par chromatographie. Dans un second temps, il s’agit de se focaliser sur le sapin pectiné pour quantifier la variabilité des extractibles en fonction des conditions de croissance des arbres (densité du peuplement et statut social) et en fonction de la position du nœud sur le tronc (nœuds jeunes, nœuds vivants et morts). Enfin, il s’agit d’étudier la capacité de ces extractibles à inhiber la croissance des pathogènes du bois. Mots-clés : Nœuds – Métabolites secondaires – Essences forestières – Chromatographie – Qualité du bois. Directeur de thèse : Philippe Gérardin – EA 4370 USC LERMAB. Co–directeurs : Francis Colin – UMR 1092 LERFoB ; Stéphane Dumarçay – EA 4370 USC LERMAB.


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Utilisation de produits polyphénoliques en substitution des produits chimiques de synthèse dans les résines.

MARIE-CHRISTINE LAGEL [email protected]

EA 4370 USC LERMAB, NANCY École Doctorale : RP2E


Défi 1 – CT4

Au cours des dernières décennies, nous avons assisté à une augmentation importante du prix du pétrole. Par conséquent, beaucoup de recherches ont été menées sur l'utilisation de ressources naturelles afin de remplacer les produits pétrochimiques.

Les ressources naturelles comme les tannins condensés ont été utilisés pour développer de nouveaux matériaux biosourcés tels que, par exemple : des adhésifs naturels, des mousses d'isolation ou des mousses florales. Les tannins condensés sont extraits à partir de bois et/ou d’écorces à partir d’une simple extraction à l'eau chaude.

Le but de cette thèse est l’utilisation de produits polyphénoliques en substitution des produits chimiques de synthèse dans les résines. Cette utilisation passe par le développement de nouveaux produits, mais également par leur caractérisation et leur comparaison par rapport aux produits commerciaux actuels.

Les tannins utilisés jusqu'à présent pour la production de mousses rigides sont exclusivement des tannins condensés. Cependant, une autre classe de tannins existe, à savoir les tannins hydrolysables, dont les principaux composants sont des oligomères de pentagalloylglucose. Certains travaux de recherche ont déjà été réalisés sur l'utilisation de tannins hydrolysables (extraits de tannins de châtaignier) pour le développement d’adhésif phénol-formaldéhyde (PF) pour les panneaux à base de bois. Les adhésifs PF sont des résines synthétiques largement utilisés dans l'industrie des panneaux à base de bois. Ainsi, la substitution d’une certaine proportion du phénol par une ressource renouvelable comme les tannins hydrolysables, tout en conservant les mêmes performances, est d’un grand intérêt. Ceci a été réalisé : il est possible de préparer des copolymères de phénol-formaldéhyde et de tannins hydrolysables, afin de préparer des mousses phénoliques plus « vertes ». Le tannin de châtaignier a été choisi pour ce développement car c’est le tannin hydrolysable le plus abondant.

Plus récemment des tannins de quebracho ont été utilisés pour le développement de roues et de disques abrasifs.

Mots-clés : Tannins – Polyphénols – Résine – Mousse biosourcée – Renouvelable.

Directeur de thèse : Antonio Pizzi – EA 4370 USC LERMAB. Co-directeur : Alain Celzard – UMR 7198 IJL.


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Production de biomasse et quantification des flux azotés d’une plantation mixte d’Eucalyptus urophylla × grandis et

d’Acacia mangium au Congo.

VIVIANE TCHICHELLE SOGNI [email protected]

UMR 1137 EEF, NANCY Université de Lorraine – Nancy


Date de soutenance envisagée : 11/2015 Défi du département : Défi 1 – CT1

Les arenosols ferralitiques de la région du Kouilou au Congo sont pauvres en éléments nutritifs, particulièrement en azote dont la carence limite la croissance des plantations d’Eucalyptus installées depuis 1978. Nous nous sommes proposés d’étudier le cycle biogéochimique de l’azote (N) en comparant les traitements purs et mixte d’Eucalyptus urophylla x grandis et d’Acacia mangium avec pour objectifs (1) de prendre en compte l’existence ou non d’un effet cumulatif de la rotation précédente sur la croissance des jeunes plants et sur le développement de la plantation, (2) d’évaluer la capacité de la plantation mixte à améliorer la fertilité du sol d’une jeune plantation mixte sur les sols sableux pauvre en éléments nutritifs. Les hypothèses testées sont (1) Introduire de l’acacia augmente la production d’azote par minéralisation et accroît l’accumulation d’azote dans la fraction grossière de la matière organique du sol ; (2) Le transfert d’azote entre Acacia et Eucalyptus est important et l’azote fixé symbiotiquement représente une fraction significative de l’azote contenu dans les organes des Eucalyptus ; et (3) La présence de l’acacia en mélange avec l’eucalyptus modifie les relations de voisinage inter- et intra-spécifique, et améliore la nutrition azotée, permettant une production supérieure à celle des monocultures. Les flux de N dans la litière, dans le sol par minéralisation, et dans la biomasse sont quantifiés et la fixation symbiotique est évaluée. Nous nous intéressons aussi à la dynamique de N dans la fraction active de la matière organique. Les premiers résultats montrent une production élevée de N par minéralisation dans le traitement pur d’acacia et dans le mélange.

Mots-clés : Plantation mixte – Fixation symbiotique – Azote – Litière – Biomasse Directeur de thèse : Daniel Epron – UMR 1137 EEF. Co-directeur : Fidèle Mialoundama – Université Marien NGouabi.


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Développement de trois différents types de matériaux innovants à base de tannins.

MARION THEBAULT [email protected]

EA 4370 USC LERMAB, NANCY Université de Lorraine École Doctorale : RP2E


Défi 1 – CT4 Les tannins sont des extraits chimiques issus du bois ou des écorces d'arbres ; ils sont une alternative naturelle à certains produits issus du pétrole, de type phénolique. On peut en faire des colles pour les panneaux de particules de bois, mais toujours avec un peu de formaldéhyde pour améliorer leur pouvoir collant. Les premiers produits développés sont des résines pour fabriquer des panneaux de particules faites à partir de tannins et d’autres aldéhydes moins dangereux obtenus en faisant réagir de l’huile de tournesol avec de l’ozone. L’étude s’est portée sur les conditions de l’ozonolyse, dont les paramètres étaient nombreux, et sur les analyses des huiles obtenues, puis sur la synthèse de résines à partir de solutions de tannins. Certaines de ces résines, avec une teneur en produits biosourcés minimale de 95%, ont été utilisées pour fabriquer des panneaux de particules qui ont été testés en cohésion interne sèche. Les seconds produits sont des mousses rigides à base de tannins et d’un autre produit chimique issu de la transformation de co-produits de la culture du maïs ; plusieurs formulations ont été testées (teneur minimale en produits d’origine naturelle : 70%) pour atteindre les objectifs d’un projet industriel (contrainte de densité), et l’innovation a été une manière d’en faire des panneaux, en utilisant une presse. Enfin, une nouvelle façon de fabriquer des polymères polyuréthanes à base de tannins a été testée en utilisant des produits chimiques moins dangereux pour la santé que ceux habituellement utilisés dans l’industrie, les isocyanates. La synthèse s’est fait d’abord par une étape de carbonatation des groupes hydroxyles des tannins, puis par une réaction avec l’hexamethylènediamine (teneur minimale en produits d’origine naturelle : 69%). Les analyses des produits obtenus ont démontré la présence de liaisons uréthanes et de structures polymères. Mots-clés : Matériaux – Tannins – Résines – Adhésifs – Mousses – Polyuréthanes. Directeur de thèse : Antonio Pizzi – EA 4370 USC LERMAB. Co-directeur: Emmanuel Fredon – EA 4370 USC LERMAB .


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Etude du renforcement de la compression perpendiculaire des poutres en bois lamellé-collé.

DAMIEN LATHUILLIERE [email protected]

EA 4370 USC LERMAB, EPINAL Université de Lorraine

École Doctorale : RP2E


Date de soutenance : 22/10/2015 Défi 1

Le bois lamellé-collé est un ancien procédé de fabrication, qui consiste à coller des lamelles de bois avec les fibres dans le même sens. Son utilisation permet de concevoir des structures de grande portée et participe ainsi au développement du bois dans la construction. Cependant, la géométrie propre des éléments (grandes portées associées à de petites surfaces d’appui) induit des concentrations de contraintes de compression localisée associées à du cisaillement dans le cas de poutres fléchies. Ces concentrations de contrainte jouent un rôle défavorable, bien que dans la réalité un effet de diffusion permet de limiter l’impact de cette compression localisée. Suite à la mise en place du nouveau code européen, EN1995-1-1 A1, pour le dimensionnement des structures en bois, il apparaît une rupture technologique pour un certain nombre de pratiques dont le dimensionnement des appuis en compression perpendiculaire. Pour les ouvrages de type industriel (30 à 40% des bâtiments), des longueurs d’appuis trop importantes (augmentation de la surface d’appui réglementaire jusqu'à 4 fois supérieure aux dimensionnements actuels) peuvent avoir pour conséquence un non-respect des exigences de l’architecte : structures élancées, encombrement des poteaux réduit. Elles peuvent également être incompatibles avec le fonctionnement des structures où des rotations doivent être possibles au niveau des appuis. L’outil de calcul normatif qu’est l’Eurocode 5 vient aujourd’hui renforcer cette problématique du fait de son manque de précision, et parfois de pertinence, en particulier pour des poutres de grandes hauteurs. De réelles conséquences économiques sont à envisager puisque les poutres de grande portée en cantilever peuvent être remises en question, ainsi que des solutions bois pour les halls de stockage non viables face à l’acier et au béton. L’objectif principal de cette étude est donc une diminution des longueurs d’appuis afin de respecter les exigences architecturales. Cette étude permettra de retrouver des longueurs d’appuis réalistes. Afin de répondre à cette problématique, deux approches vont être expérimentées. La première consiste à maîtriser la compréhension du comportement des zones d’appui, sollicitées en compression perpendiculaire par le biais de l’effet de diffusion. La deuxième est l’étude de solutions de renforcement local, permettant d’optimiser le dimensionnement des zones d’appui. Pour conclure cette étude, des règles de dimensionnement pour différentes géométries, avec ou sans renforcement seront proposées. Mots-clés : Compression – Cisaillement – Renforcement – Lamellé-collé. Directeur de thèse : Laurent Bleron – EA 4370 USC LERMAB. Co-directeurs : Fréderic Dubois – EA 3178 GEMH ; Jean-François Bocquet – EA 4370 USC LERMAB ; Fazia Fouchal – EA 3178 GEMH ; François Varacca – SFS intec.


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Classement mécanique de bois à usage structurel : prise en compte des singularités.

JOFFREY VIGUIER [email protected]



Date de soutenance : 12/11/2015 Défi 1

Le classement mécanique des bois de structure est une problématique centrale de la filière bois et repose sur l’estimation des propriétés mécaniques des planches, en particulier leur module élastique (MOE) et leur contrainte de rupture (MOR). Ce classement est régi par des normes européennes qui, pour la plupart, sont développées par les pays leader d’Europe du nord et ne sont donc pas adaptées pour valoriser au mieux les essences résineuses ou feuillues françaises. C’est pourquoi cette étude s’intéresse à cette problématique pour le cas du Douglas, de l’épicéa et du chêne. Pour des raisons évidentes, ces estimations doivent être obtenues à partir d’essais non destructifs ; cela implique de trouver des corrélations existantes entre module d’élasticité et contrainte de rupture (nodosité, pente de fil, etc.). L’estimation de ces propriétés passe par l’intégration dans un modèle des singularités jouant un rôle dans le comportement mécanique des planches, telles que la nodosité, l’orientation de la pente de fil ou encore la nature même du bois dans la planche considérée (bois juvénile, bois de compression, etc.). Ces singularités peuvent être identifiées par l’analyse d’images, le suivi d’un faisceau laser ou encore le recours aux rayons X. La localisation de ces singularités permettra par la suite de pouvoir opérer à des tronçonnages pour éliminer les zones les plus faibles des planches, et cela dans le but d’optimiser mécaniquement un sciage. L’étude menée porte non seulement sur l’amélioration des modèles déjà existants pour la prédiction des contraintes de rupture mais vise aussi à prédire le comportement mécanique de poutres lamellées-collées constituées de différentes classes mécaniques en s’appuyant sur leur modélisation par éléments finis. Le dernier axe de ce travail porte sur l’influence de la refente de telles poutres sur leur comportement mécanique. La validation des résultats obtenus sera assurée par la comparaison de ceux-ci avec des résultats obtenus par des essais destructifs. Mots-clés : Classement mécanique – Densitométrie X – Pente de fil. Directeur de thèse : Laurent Bleron – EA 4370 USC LERMAB. Co-directeur : Robert Collet – LaBoMap, Art & Métiers ParisTech, Cluny.


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Architecture racinaire et stabilité chez le pin maritime (Pinus pinaster Ait.) au stade jeune.

ANTOINE DANCHEQUIN-DORVAL [email protected]

UMR 1202 BIOGECO, BORDEAUX Université de Bordeaux École Doctorale : EDSE


Les tempêtes sont responsables de la moitié des dégâts dans les forêts européennes. Le massif Landais a été touché par deux tempêtes. L’ancrage racinaire est une composante majeure de la stabilité des arbres. L'ancrage du pin adulte est dépendant du développement des racines au stade jeune puisqu’elles ne fourchent pas spontanément et ne possèdent pas d’axes à développement retardé. Notre but était de mettre en relation architecture racinaire, stabilité et itinéraire sylvicole. Nous avons mesuré et analysé de façon innovante l'architecture racinaire d'arbres âgés de 3 à 5 ans et de 13 ans ayant subi une tempête. Le pivot des arbres de 13 ans ne représente que 12% de la biomasse racinaire mais reste le composant majeur de la stabilité. Un ancrage efficace est assuré par un pivot vertical unique, petit et large ou long et fin, par le volume des racines profondes et par la rigidité des racines traçantes. Le maintien du tronc est uniquement lié à la rigidité de la partie centrale du système racinaire. La fonction d’haubanage des racines traçantes est faible. La taille du plus grand secteur sans racine traçante au vent et sous le vent tout comme une microtopographie importante au vent n’interviennent pas dans la stabilité. Au stade jeune, les arbres plantés présentent de nombreuses déformations des racines traçantes, déformations qui les redistribuent au hasard tout autour de la souche avant d’être rapidement incluses par la souche en croissance. Le développement du pivot est en général correct. Les différents types de labour n’impactent pas l’architecture racinaire. Les racines traçantes suivent la surface du sol et peuvent être coupées lors des entretiens de la strate basse. Mots-clés : Architecture racinaire – Stabilité – Territoires cultivés – Environnement Directeur de thèse : Fréderic Danjon – UMR 1202 BIOGECO. Co-directeur : Céline Meredieu – UMR 1202 BIOGECO.

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Allocation et dynamique du carbone dans des plantations à courte rotation pures et mixtes de peuplier et robinier.

CECILIA GANA [email protected]

UMR 1137 EEF, NANCY Université de Lorraine École Doctorale : RP2E


L’utilisation de la biomasse végétale est une alternative aux combustibles fossiles. Les taillis à courte rotation sont des systèmes dédiés à la production de biomasse ligneuse grâce à l’utilisation d’espèces à croissance rapide. Ces espèces, très gourmandes en nutriments et exploitées de manière intensive, occasionnent des risques d’appauvrissement des sols et nécessitent un apport de fertilisants qui peuvent être source de pollution et n’améliorent pas la rentabilité de ce type de culture. Une solution est d’utiliser une espèce fixatrice d’azote en mélange avec l’espèce d’intérêt. Le mélange eucalyptus/acacia semble faire ses preuves sous certains pédoclimats, mais le mélange peuplier/robinier, plus adapté au milieu tempéré, est très peu étudié.

L’objectif de cette étude est d’évaluer l’impact de ce mélange sur l’allocation de carbone dans la plantation. Nos hypothèses sont les suivantes : (1) Dans le mélange, les interactions sont de type facilitation et complémentarité ; (2) La présence du robinier entraîne une augmentation du stock global d’azote dans le milieu, ainsi, la surface foliaire et les capacités photosynthétiques du peuplier sont améliorées ; (3) Il existe une stratification des parties aériennes et racinaires entre les deux espèces qui induit une meilleure captation des ressources (nutriments, eau, lumière) ; (4) La biomasse aérienne augmente plus que la biomasse racinaire (changement d’allocation).

Afin de tester ces hypothèses, différents paramètres sont mesurés : biomasse, teneur en azote et carbone du sol et des plants, flux de CO2 du sol, échanges gazeux foliaires… Au cours de la rotation, la competition entre les deux especes en melange pour les ressources edaphiques et pour la lumiere augmente. Le melange semble etre benefique uniquement pour l’espece la plus competitive (le peuplier) sur ce site.

Mots-clés : Biomasse – Ecophysiologie – Fertilité – Taillis à courte rotation – Carbone.

Directeur de thèse : Daniel Epron – UMR 1137 EEF. Co-directeur : Nicolas Marron – UMR 1137 EEF.


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Étude des variabilités génétique, écophysiologique et moléculaire associées au transfert d'eau dans la feuille de peuplier en réponse à

une carence hydrique.

MARIE GARAVILLON-TOURNAYRE [email protected]

UMR 0547 PIAF, CLERMONT-FERRAND Université Blaise Pascal, Clermont-Ferrand

École Doctorale : Science de la Vie, Santé, Agronomie et Environnement Date de début de thèse : 01/10/2013

Défi 1 – CT3

Le Groupe d'experts Intergouvernemental sur l’Évolution du Climat prévoit une augmentation des températures moyennes de 4°C d’ici 2100 en Europe de l'Ouest et une réduction de 10 à 20% des précipitations. Ces changements climatiques incluent une hausse de l’intensité et de la fréquence des sécheresses. Celles-ci provoquent, entre autres, une réduction de croissance du peuplier qui est une espèce à intérêt agronomique. L’effet de cette carence hydrique sur le métabolisme de l’arbre est limité grâce à des régulations de flux d’eau à différentes échelles. La feuille, organe à l’interface plante-atmosphère, répond rapidement aux variations hydriques par la modulation du niveau de transpiration. Le niveau de transcription de certains gènes codant des canaux transmembranaires facilitant le passage de l’eau aux travers des membranes cellulaires est modifié. Il est donc question de comprendre le rôle de la feuille dans ces régulations hydriques et le lien entre la plasticité des réponses écophysiologiques, moléculaires et génétiques du peuplier noir en carence hydrique. Une étude préliminaire de 15 génotypes de peuplier noir en carence hydrique a révélé une variabilité de réponses écophysiologiques au manque d’eau. Certains génotypes, dits anisohydriques, conservent leur niveau de production de biomasse alors que les génotypes isohydriques limitent rapidement les pertes hydriques en stoppant le métabolisme primaire et en fermant les stomates. Des génotypes anisohydriques et isohydriques sont sélectionnés pour mettre en évidence le lien entre la variabilité de réponses écophysiologiques et transcriptionnelles dans une seconde expérimentation. Pour ce faire, des mesures hydriques ainsi que des relevés de croissance, de développement et d’architecture foliaire ont été réalisés sur des arbres en stress hydrique sévère. Les réponses moléculaires sont analysées au travers de l’ensemble des transcrits foliaires par la technique de RNA-sequencing et en utilisant le génome de référence de Populus trichocarpa. Cette technique permettra de mettre en évidence les gènes impliqués dans la réponse à la sécheresse et leur impact sur des paramètres écophysiologiques.

Mots-clés : Sécheresse– Feuille – Plasticité – Réponses écophysiologiques – Transcriptome. Directeur de thèse : Philippe Label – UMR 0547 PIAF. Co-directeurs : Boris Fumanal – UMR 0547 PIAF ; Aurélie Gousset – UMR 0547 PIAF.


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Etude de la formation du duramen chez le Douglas : approches transcriptomique et biochimique.

IDELETTE PLAZANET [email protected]

EA 1069 LCSN, LIMOGES Chaire Forêt-Bois Université de Limoges

École Doctorale : Gay-Lussac, Université de Limoges Date de début de thèse : Septembre 2013

Soutenance envisagée en 2016 Défi 1 – CT3

La duraminisation est le processus terminal de différenciation des cellules du bois conduisant à la formation du bois de cœur ou duramen. Cette maturation du bois modifie tout à la fois les propriétés mécaniques, biologiques et esthétiques du matériau conditionnant par là même son utilisation. Selon l'espèce, les caractéristiques du bois de cœur sont extrêmement variables. Chez le noyer, le mélèze et le Douglas, le bois de cœur se différencie facilement de l'aubier à la fois en termes de couleur ou de durabilité. La formation du duramen étant un processus complexe, son étude sera réalisée chez le Douglas via 2 approches complémentaires : l’étude du transcriptome (expression de l’ensemble des ARNm) et du glycome (ensemble des glyco-molécules). L’étude est réalisée sur 4 génotypes correspondant à 4 provenances de Douglas installées sur le site de Gimel, en Haute Corrèze, depuis 25 ans. Les ARNm de 3 cernes différentes par arbres (TZ : zone de transition ; OSW : cerne externe proche du cambium ; ISW : cerne à mi-distance entre OSW et TZ) seront isolés à partir d’un ou de 3 arbres de 4 génotypes différents correspondant à 4 provenances nord-américaines et ceci pour les 4 saisons de végétation. Le séquençage à haut débit des ARNm ou RNA-Seq sera suivi d’analyses bio-informatiques conduisant à l’assemblage puis à la construction de contigs avant d’étudier l’expression différentielle des ARNm exprimés entre la zone de transition et ISW/OSW. En complément de cette approche, une étude du glycome sera réalisée. Cette étude vise à analyser la composition polysaccharidique des parois des cellules du bois (OSW, ISW et TZ). Pour ce faire une nouvelle technique de solubilisation des parois à base de liquides ioniques a été mise au point (synthèse de nouveaux liquides ioniques, optimisation du protocole de dissolution du bois, miniaturisation de la technique). Les parois (OSW, ISW et TZ) seront solubilisées à l’aide de ces liquides ioniques à partir d’un jeu de carottes (1 carotte/mois sur 12 mois) prélevées sur les mêmes génotypes que ceux de l’étude transcriptomique. Les glyco-molécules solubilisées seront analysées par une technique ELISA avec un set d’anticorps et de lectines spécifiques des polymères et sucres pariétaux. Les données de transcriptomique seront alors pour partie à rapprocher des données de glycomique et devront permettre de comprendre comment les molécules pariétales se réorganisent au cours de la formation du duramen. En parallèle de ces études, le matériel biologique, soit les 4 génotypes, sera caractérisé au travers : test de durabilité, mesures de micro-porosité et génotypage. Mots-clés : Duramen – Transcriptome – Chimie du bois – Douglas. Directeur de thèse : Guy Costa – EA 1069 LCSN. Co-directeur : Philippe Label – UMR 0547 PIAF.


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Procédés de séchage du bois adaptés à l’utilisation d’énergies intermittentes.

THOURAYA SALEM [email protected]



Défi 1 – CT4

Le séchage du bois d’œuvre est un procédé coûteux en énergie. L’utilisation des énergies intermittentes à faible contenu exergétique ou l’insertion du procédé dans un réseau de distribution d'électricité « intelligent » (smart grid) sont des voies envisagées afin de réduire la facture énergétique. Cependant l’intermittence de l’apport énergétique ne permet pas d’appliquer les conduites de séchage généralement utilisées dans les industries du bois. L’objectif de cette thèse est de contribuer au développement d’une régulation « intelligente » pour le procédé de séchage du bois d’œuvre. Celle-ci permettra par exemple d’appliquer les conditions de séchage optimales selon les priorités des industriels en matière de coût, durée de séchage, qualité, consommation énergétique. La régulation intelligente utilisera le code TransPore, un outil numérique développé par Patrick Perré (LGPM-ECP). Le choix des conditions optimales nécessitera 3 étapes : (i) vérifier en cours de cycle le caractère prédictif du modèle numérique, (ii) éventuellement réajuster certaines grandeurs physiques en entrée, (iii) calculer les conditions de séchage (humidité relative, vitesse de l’air) optimales (durée/qualité) selon l’apport énergétique disponible à l’instant considéré et anticiper son évolution. Dans un premier temps, des configurations particulières de séchage ont été retenues : le séchage sous charge (flexion trois points) et le séchage dissymétrique (flying wood), afin de révéler à travers la courbure de l’échantillon l’état des contraintes internes. Ces essais ont pour but d’améliorer les prédictions du modèle mécanique du code TransPore. Mots-clés : Séchage – Energie – Bois – Régulation – Mécanique. Directeur de thèse : Romain Rémond – EA 4370 USC LERMAB. Co-directeur : Anis Bouali – EA 4370 USC LERMAB.


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Etude, identification et caractérisation de l’effet de la variabilité naturelle de la ressource forestière pour optimiser la qualité

du bois traité thermiquement.

JOËL HAMADA [email protected]

EA 4370 USC LERMAB, NANCY Université de Lorraine


Date de début de thèse: 02/10/2013

Défi 1

Le traitement thermique du bois par pyrolyse douce est une méthode attractive pour augmenter la durabilité d'essences naturellement peu durables et qui connaît depuis quelques années un essor important au niveau Européen. A l'heure actuelle, différentes unités de production se sont mises en place faisant appel à différentes technologies se distinguant principalement par la nature de l'atmosphère utilisée pour réaliser le traitement (vapeur d'eau, azote et réinjection de gaz, huile). En fonction des conditions de traitement (temps, température, atmosphère), les constituants pariétaux du bois subissent des transformations plus ou moins importantes à l'origine des nouvelles propriétés conférées au matériau. Toutefois, même si le procédé est relativement bien maîtrisé et compris au niveau du laboratoire, les traitements réalisés au niveau industriel restent encore à l'heure actuelle plus ou moins bien maîtrisés. Jusqu'à présent, les principaux arguments avancés pour expliquer l'hétérogénéité de traitement observée à la sortie des fours sont basés soit sur l'hétérogénéité des transferts thermiques à l'intérieur de la pile de bois, soit sur la variabilité des essences de bois utilisées, deux essences différentes pouvant répondre de façon extrêmement différente au traitement thermique. L'objectif des travaux proposés dans ce travail de thèse concerne l'étude de l'effet de la variabilité naturelle à l'intérieur d'une même essence sur son comportement lors du traitement thermique de manière à évaluer l'effet de la variabilité naturelle intra spécifique et de la qualité initiale du bois sur les propriétés finales conférées au matériau après traitement thermique. Pour cela, nous nous attacherons en collaboration avec le LERFoB à évaluer l'effet de la densité et de la composition chimique du bois sur les réactions de thermo-dégradation à partir d'un échantillonnage prenant en compte des échantillons de bois de différentes origines provenant de conditions de sylviculture différentes. L'étude s'attachera notamment à évaluer le comportement du bois en fonction de sa localisation dans le tronc à l'aide de méthodes d'analyse thermogravimétrique : aubier vs duramen, bois de printemps vs bois d'été, bois de réaction vs bois normal. Parallèlement, des études seront conduites au niveau macroscopique sur des planches prélevées dans des arbres d'origines différentes pour évaluer l'effet de la densité du bois sur sa vitesse de thermo dégradation à l'aide de dispositifs expérimentaux présents au LERMAB et au LERFoB (four de traitement thermique pilote et tomographe à rayon X). En fonction des résultats obtenus, des recommandations pourront être faites sur la qualité nécessaire pour optimiser le procédé de traitement thermique et les qualités des produits qui en résultent. Les résultats obtenus seront également utilisés pour alimenter des modèles de prédiction numérique développés actuellement au laboratoire dans le but de proposer des outils de pilotage et de contrôle des fours de traitements industriels. Mots-clés : ATG – Bois – Densité – Ressource – Traitement thermique – Tomographie – Variabilité. Directeur de thèse : Philippe Gérardin – EA 4370 USC LERMAB. Co-encadrant : Anélie Pétrissans – EA 4370 USC LERMAB.


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Elaboration de bois composite à partir de hêtre par polymérisation in situ de monomères issus de déchets de bois.

AURELIA IMBERT [email protected]


Date de début de thèse : 16/12/2013 Défi 1 – CT 4

Cette thèse s'insère dans le projet FURALOR soutenu par l'Agence de Mobilisation Economique de la Région Lorraine et s'inscrit dans le contexte général de la préservation du bois à travers des techniques innovantes comme le traitement thermique ou la modification chimique. Le sujet de recherche vise plus particulièrement l'utilisation de déchets de bois de feuillus pour produire des monomères furaniques biosourcés, ainsi que l'amélioration de la durabilité et la stabilité dimensionnelle du bois de hêtre grâce à une polymérisation in situ de ces monomères furaniques (furfurylation). L'ensemble des résultats issus de la thèse devrait permettre de déterminer la faisabilité de produire des bois de hêtre furfurylés en laboratoire, puis en pilote préindustriel, ainsi que la capacité à synthétiser de l'alcool furfurylique biosourcé à partir des xylanes extraits du bois de hêtre. Pour répondre aux objectifs de la thèse, plusieurs étapes sont nécessaires. Dans un premier temps, des imprégnations, sur des éprouvettes de hêtre, à base d'alcool furfurylique commercial et en utilisant un nouvel imprégnateur seront réalisées. Diverses solutions seront utilisés : Alcool furfurylique/Ethanol/Anhydride maléique ou Alcool furfurylique/Eau/Acide citrique. Il s'agira de comparer les résultats de ces imprégnations par caractérisation des éprouvettes et en testant, par la suite, une nouvelle technique d'imprégnation avec le CO2 supercritique. Ensuite sera abordé la synthèse de monomères furaniques biosourcés issu des déchets de hêtre. Différents scenarii seront évalués : une production en une étape à partir de la biomasse, en deux étapes par hydrolyse de la biomasse en sucres puis déshydratation de ces derniers en furfural, et enfin avec délignification de la biomasse. En fonction des résultats obtenus, le scénario retenu servira comme base afin de modifier les paramètres et d'obtenir le meilleur rendement. Il servira aussi à valider le hêtre comme source suffisante pour l'obtention de furfural. Enfin une étape de réduction sera réalisée. Diverses méthodes seront testées afin d'obtenir le meilleur rendement possible. Mots-clés : Composite – Bois – Préservation – Chimie – Polymérisation – Furfurylation. Directeur de thèse : Christine Gérardin – EA 4370 USC LERMAB. Co–directeurs : Emmanuel Fredon – EA 4370 USC LERMAB.


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Optimisation des stratégies d’amélioration génétique du pin maritime grâce à la valorisation des marqueurs moléculaires.

MARJORIE VIDAL [email protected]

UMR 1202 BIOGECO, BORDEAUX Ecole Doctorale : EDSE


Le massif des Landes de Gascogne représente l’une des plus grandes forêts cultivées d’Europe avec près de 900 000 hectares de pin maritime, espèce majeure sur ce territoire aux conditions pédoclimatiques particulières. L’utilisation du bois se diversifiant (papeterie, énergie, construction), les ressources forestières sont d’autant plus sollicitées. Un des outils pour répondre à cette demande croissante est l’utilisation de variétés performantes issues de l’amélioration génétique (amélioration de la qualité et du rendement). Le programme d’amélioration génétique du pin maritime, mis en place dans les années 1960, est aujourd’hui géré par un groupement d’intérêt scientifique regroupant les principaux acteurs de la filière (GIS Pin Maritime du Futur). Les programmes d’amélioration doivent intégrer un nombre croissant de critères de sélection afin de s’adapter au mieux aux évolutions environnementales (changement climatique, ravageurs, maladies) mais aussi à la diversification de la filière bois (bois énergie, bois construction, pâte à papier). Pour répondre à ces nouveaux défis, nous explorons la possibilité d’exploiter les nouvelles avancées en biologie moléculaire. Le génotypage haut-débit permet d’utiliser les marqueurs moléculaires (de type SNP) pour reconstituer les relations de parenté entre individus. Ces outils sont utilisés, d’une part, pour reconstituer a posteriori les pedigrees dans les dispositifs de type « polycross » (dispositifs dans lesquels les arbres sont issus de croisements contrôlés entre une mère identifiée et un mélange de pollens connus), et d’autre part, pour estimer les apparentements réels dans la population d’amélioration. Il est alors possible d’envisager de nouvelles stratégies d’amélioration intégrant l’utilisation de marqueurs moléculaires, afin d’assurer un renouvellement plus rapide des variétés améliorées de pin maritime tout en conservant de la variabilité génétique au sein de notre population d’amélioration. L’accélération des cycles de sélection permettra de s’adapter aux évolutions environnementales et économiques de la filière forêt-bois. Mots-clés : Sélection génétique – Reconstitution de pedigree – Croisements polycross - Marqueurs moléculaires. Directeur de thèse : Christophe Plomion – UMR 1202 BIOGECO. Co-directeurs : Laurent Bouffier – UMR 1202 BIOGECO ; Luc Harvengt – FCBA, Pôle Biotechnologies et Sylviculture Avancée.


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Analyser l’architecture génétique de la qualité du bois et de la ramification du chêne en combinant la

tomographie à rayons X et l’information génomique.

JIALIN SONG [email protected]

UMR 1092 LERFOB, NANCY École Doctorale : RP2E


Le chêne pédonculé (Quercus robur L.) est une essence dominante de la forêt française. Le prix du bois sur pied est déterminé par qualité de bois, selon la longueur, le diamètre, le nombre de défauts, etc. Le problème actuel est une difficulté à produire des grumes de bonne qualité à cause de la présence de plusieurs défauts dont les branches épicormiques et leurs nœuds. Ce type de défaut cause ainsi 13% de réduction du prix d’une grume. Il y a par conséquent un grand intérêt économique à étudier les épicormiques afin de mieux les contrôler par la sylviculture. L’objectif de la thèse est d’analyser l’architecture génétique de la ramification et de la qualité du bois de chêne pédonculé (Quercus robur L.) en combinant la tomographie à rayons X et l’information génomique.

Dans un premier temps, la présence et la localisation des QTLs (Qualitative Trait Loci) liés à la ramification et à la qualité du bois ont été étudiées à partir de 332 arbres sur chacun desquels ont été pris un billon de 1 mètre à raison de 2 individus par clone, à une hauteur comprise entre 40 et 140 cm. Ces arbres sont issus d’un croisement contrôlé intra-spécifique de chêne pédonculé (Quercus robur L.). L’effectif de différents types de ramification a été enregistré suite à l’interprétation manuelle des images scannées des billons. 33 QTLs liés à la ramification et à l’architecture du chêne ont été détectés, l’effet génétique sur la production de la ramification a été confirmé.

Par la suite, des observations in situ des mêmes clones installés dans deux sites différents (Bourran, Nancy) seront réalisées afin d’étudier plus profondément l’interaction entre l’effet génétique et l’effet environnemental. L’héritabilité de la ramification épicormique du chêne pédonculé pourra être calculée. Des gènes sous-jacents au hot spot des QTLs par l’analyse de « Gene Ontology » seront étudiés, grâce notamment à la séquence du chêne pédonculé qui sera bientôt disponible.

Mots-clés : Quantitative Trait Loci – Scanner – Epicormique – Quercus robur. Directeur de thèse : Francis Colin – UMR 1092 LERFoB. Co-directeur : Oliver Brendel – UMR 1137 EEF.


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Identification et caractérisation des acteurs moléculaires responsables des propriétés mécaniques du bois de tension chez des

espèces avec couches G lignifiées et non lignifiées.

AMRA ŠECEROVIC [email protected]

UR 0588 AGPF, ORLEANS Université d’Orléans

École Doctorale : Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant Date de début de thèse : 01/06/2013

Défi 1 – CT3 Les arbres angiospermes sont capables d’orienter ou de réorienter leurs axes grâce à la formation d’un bois aux propriétés mécaniques particulières, le bois de tension, qui se caractérise chez le peuplier par la mise en place dans la paroi secondaire des fibres d’une couche supplémentaire, la couche G. Dépourvue de lignine, cette couche est composée de microfibrilles de cellulose (MFC) orientées parallèlement à l’axe de la fibre et enrobées d’une matrice de polysaccharides ayant les propriétés d’un gel. Il a été récemment montré que les fortes contraintes du bois de tension sont supportées par les MFC de cette couche. Notre hypothèse est que certains acteurs moléculaires de la matrice sont responsables de la formation de ce gel qui met en tension les MFC. L’objectif de la thèse est d’identifier et de caractériser des candidats et d’évaluer si un même mécanisme se produit dans le bois de tension du simarouba, une espèce présentant des couches G lignifiées. Dans cette perspective, 4 gènes candidats (PopFLA1, PopFLA14, CTL1 et BGAL7) ont été choisis et leur profil d'expression déterminé dans le bois de tension et le bois opposé, ainsi que dans différents organes/tissus de peupliers (bourgeons apicaux, feuilles, xylème, racines, graines…). Afin de tester leur potentielle implication dans les propriétés mécaniques du bois de tension, nous avons produit des peupliers transgéniques pour éteindre l’expression de chacun des gènes candidats. En parallèle, la présence et la localisation de différents polysaccharides sont comparées entre peuplier et simarouba. Les résultats de cette étude seront associés avec des analyses micro-mécaniques, afin d’identifier l’origine des contraintes de maturation - d'un intérêt notable pour la biologie fondamentale, ainsi que pour la technologie du bois et les sciences des matériaux. Mots-clés : Biologie du développement – Physiologie cellulaire – Analyse fonctionnelle Directeur de thèse : Gilles Pilate – UR 0588 AGPF. Co-directrice : Annabelle Déjardin – UR 0588 AGPF.

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Etude des mécanismes d’interaction entre le champignon ectomycorhizien Laccaria bicolor S238N, les bactéries Pseudomonas

auxiliaires de la mycorhization et le peuplier.

CORA GUENNOC [email protected]

UMR 1136 IAM & ORNL, PLANT-MICROBE INTERFACES, OAK RIDGE, USA Université de Lorraine – Nancy


Défi 1 – CT2 Les champignons ectomycorhiziens (ECM) vivent en symbiose avec les racines des arbres. Lors de cette symbiose, ces champignons vont améliorer la croissance et la survie des arbres, et sont pour ces raisons utilisés aujourd’hui en sylviculture dans le cadre de la mycorhization contrôlée. Dans les années 90, il a été montré que des bactéries pouvaient influencer positivement les symbioses ectomycorhiziennes, qui ont donc été appelées bactéries auxiliaires de la mycorhization (BAM). Dans un contexte de gestion durable, qui implique une sylviculture à la fois productive et soucieuse de l’environnement, une utilisation de ces bactéries dans le cadre de la mycorhization contrôlée pourrait donc être un moyen d’améliorer les rendements, sans ajout d’intrants chimiques. Bien qu’aujourd’hui les mécanismes d’interaction entre les arbres et les ECM soient mieux compris, le mécanisme de l’effet auxiliaire des BAM est quant à lui encore peu connu. Avant d’envisager l’utilisation des BAM en sylviculture, il est donc indispensable d’accroître les connaissances concernant les mécanismes de l’effet auxiliaire, afin d’en maîtriser tous les aspects. De plus, l’étude des interactions BAM, ECM et plantes, renforce les connaissances sur les interactions complexes entre organismes des sols forestiers. Dans ce contexte, l’objectif de ma thèse est l’étude des mécanismes moléculaires impliqués dans une relation tripartite entre arbre, champignon ectomycorhizien et BAM. Dans ce but, mon projet de recherche se focalisera sur les organismes modèles Laccaria bicolor (champignon ectomycorhizien), le peuplier et des BAM appartenant au genre Pseudomonas. Pour cette étude, deux types d’approches sont utilisés. D’une part, une approche avec a priori est réalisée, basée sur les données préliminaires concernant BBc6R8 et certains mutants de cette souche. En parallèle, une approche sans a priori concerne l’étude transcriptomique et métabolomique durant une interaction tripartite BAM/ECM/arbre. Mots-clés : Champignons ectomycorhiziens – Bactéries auxiliaires de la mycorhization – Symbiose. Directeur de thèse : Francis Martin – UMR 1136 IAM. Co-directeurs : Aurélie Deveau – UMR 1136 IAM ; Jessy Labbé – ORNL, Plant-Microbe Interfaces.


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Aptitude du Douglas (Pseudostuga menziesii) à l’embryogenèse: approches de physiologie cellulaire et moléculaire

via l’analyse du transcriptome.

FLORIAN GAUTIER [email protected]

EA 1069 LCSN, LIMOGES & UR 0588 AGPF, ORLEANS Chaire Forêt-Bois Université de Limoges

École Doctorale : Gay-Lussac, Université de Limoges Date de début de thèse : 01/10/2014

Date de soutenance envisagée : Décembre 2017 Défi 1 – CT3

Au cours des prochaines décennies, les besoins en bois et dérivés, qui vont continuer à s’accroître, vont entraîner une pression considérable sur la production forestière. Disposer d’une ressource ligneuse abondante et de qualité nécessite d’optimiser le développement de variétés génétiquement améliorées. L’amélioration génétique des ligneux par sélection classique, est un processus lent en raison de la durée des cycles biologiques des arbres. L’association de nouvelles méthodologies de sélection et des biotechnologies représente une nouvelle perspective pour améliorer et multiplier en grand nombre les arbres/génotypes élites. Leur mise au point est particulièrement justifiée pour les espèces faisant l'objet d'une exploitation intensive comme le Douglas. Parmi les techniques de biologie cellulaire, l’embryogenèse somatique est la méthode la plus puissante, en terme quantitatif, pour la propagation clonale d’arbres forestiers. Celle-ci permettra la diffusion de nouvelles variétés les plus performantes répondant précisément aux besoins industriels (en volume, en qualité) et écologiques (adaptation aux conditions climatiques). L’objectif de la thèse est de comprendre les mécanismes liés à l’aptitude à l’embryogenèse de certains tissus du Douglas. C’est au niveau de la physiologie cellulaire et moléculaire que le sujet de thèse se structure, notamment par l'exploration de l’expression de gènes entre cultures embryogènes et non embryogènes pour in fine identifier des gènes associés à cette aptitude à l’embryogenèse. Chez les conifères nous commençons à disposer de données moléculaires, relatives notamment à l’embryogenèse. Une meilleure connaissance des mécanismes physiologiques liés à l'aptitude à l'embryogenèse somatique nous permettra de progresser vers l’initiation d'embryons somatiques à partir de tissus d’arbres âgés qui sont la véritable cible de l'améliorateur. Cela permettra en effet la multiplication d’arbres aux performances attestées et mesurées (croissance, qualité du bois, tolérance stress hydrique).

Mots-clés : Conifère – Embryogenèse – Douglas – Protéome – Transcriptome. Directeur de thèse : Guy Costa – EA 1069 LCSN. Co-directeur : Marie-Anne Lelu-Walter – UR 0588 AGPF.


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Application de concepts écologiques aux pratiques agricoles : une étude éco-évolutive du compromis entre productivité et recyclage

des nutriments.

THOMAS KOFFEL [email protected]

UMR 1222 ECO&SOLS, MONTPELLIER Montpellier SupAgro

École Doctorale : SIBAGHE Date de début de thèse : 01/09/2014

Défi 1 – CT 1 et CT4 Dans un contexte de changements globaux et d’épuisement des ressources naturelles, il parait aujourd’hui nécessaire de réinventer une agriculture durable. Pour ce faire, des approches intégratives comme l’« intensification écologique » se développent dans le but de produire plus avec moins d’intrants, tout en étant plus respectueux de l’environnement. Ces nouveaux paradigmes proposent de relever ces défis en tirant pleinement partie des synergies et antagonismes existants entre les différents services écosystémiques au sein des systèmes agricoles. Dans la lignée de ces approches, l’objectif de cette thèse consiste à appliquer les concepts issus de l’écologie théorique, évolutive et fonctionnelle développés au cours du 20ème siècle aux problématiques de gestion agricole. Plus précisément, il s’agit de mieux comprendre et de caractériser le compromis entre la productivité d’un écosystème d’un côté, et sa capacité à recycler les éléments minéraux nécessaires à la production de nouvelle biomasse de l’autre. En effet, l’existence d’un tel compromis a été mise en évidence empiriquement dans le cas de systèmes naturels, et certains de ses aspects étudiés théoriquement à l’aide de modèles simples. Il reste cependant encore à clarifier ce concept et à en saisir toutes les implications dans une perspective d’agriculture durable. Le travail de thèse s’appuiera sur le développement et l’analyse de modèles mathématiques. Nous aborderons la question du compromis entre productivité et recyclage dans les agroécosystèmes via la modélisation de la dynamique écologique des communautés et leur évolution par sélection naturelle. Une approche basée sur des modèles mécanistes simples d’écosystèmes divisés en quelques groupes fonctionnels sera privilégiée. La première étape consiste à étudier ce compromis dans le cadre du cycle biogéochimique d’un seul élément minéral limitant, en regardant notamment l’influence de l’activité des groupes fonctionnels décomposeurs et herbivores. Ce travail sera ensuite étendu au cas de plusieurs éléments minéraux, puis replacé dans son contexte agricole. Mots-clés : Intensification écologique – Cycles biogéochimiques – Groupes fonctionnels – Recyclage – Modélisation. Directeur de thèse : Benoît Jaillard – UMR 1222 Eco&Sols. Co-directeurs : Tanguy Daufresne – UMR 1222 Eco&Sols ; Nicolas Loeuille – UMR 7618 iEES.


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Caractérisation fonctionnelle d'un effecteur candidat de l'agent de la rouille foliaire du peuplier

Melampsora larici-populina ciblant les chloroplastes : est-ce que le champignon contrôle l'activité photosynthétique

de son hôte pour assurer le succès de l'infection ?

CECILE LORRAIN [email protected]

UMR 1136 IAM, NANCY Université de Lorraine École Doctorale : RP2E


Les effecteurs exprimés par les microorganismes phytopathogènes interfèrent avec le métabolisme et l’immunité de leur plante hôte assurant ainsi le succès de l'infection. La compréhension de leurs modes d'action est essentielle pour définir des méthodes de lutte efficace contre les maladies des plantes. Le champignon biotrophe Melampsora larici-populina, responsable de la maladie de la rouille foliaire du peuplier, cause des dégâts importants en plantations à travers le monde. Jusqu'à présent, peu d'effecteurs fongiques ont pu être caractérisés et aucun n'a été identifié dans les chloroplastes de plantes hôtes. Ce projet de thèse se propose de déterminer si le champignon met en place une stratégie de virulence non décrite jusqu'alors qui viserait à manipuler des fonctions chloroplastiques, ouvrant ainsi de nouvelles voies dans la compréhension des mécanismes mis en place par assurer le succès de l'infection. L'analyse fonctionnelle de l'effecteur candidat CTCE1 qui ciblerait les chloroplastes de peuplier sera réalisée dans le cadre de cette thèse. Il s'agira notamment d'utiliser des approches telles que l'expression transitoire en système hétérologue et chez le peuplier pour confirmer la localisation chloroplastique, pour déterminer si la localisation est assurée par un peptide de transit et pour valider les partenaires protéiques d'interaction par co-immunoprécipitation. Des peupliers transgéniques exprimant CTCE1 seront générés et leur phénotype sera analysé afin de déterminer si des paramètres physiologiques associés à des fonctions chloroplastiques sont affectés. Des protéines recombinantes seront produites pour réaliser de la co-immunoprécipitation in planta et valider ainsi les interactants protéiques de peuplier. Nous tenterons également de résoudre la structure tridimensionnelle de l'effecteur et de ses cibles. Finalement, des gènes homologues de CTCE1 seront recherchés chez M. larici-populina et chez d'autres champignons responsables de maladie de rouille chez d'autres espèces de plantes pour déterminer si de tels effecteurs peuvent être généralisés à l'ensemble des rouilles voire à d'autres pathogènes.

Mots-clés : Rouille foliaire – Peuplier – Chloroplastes – Effecteurs – Analyse fonctionnelle.

Directeurs de thèse : Sébastien Duplessis – UMR 1136 IAM ; Arnaud Hecker – UMR 1136 IAM.


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Synthèse de composés amphiphiles à propriétés gélifiantes et/ou anti-oxydantes, applications à la protection du matériau bois et des

matériaux métalliques.

WISSEM SAHMIM [email protected]



Défi 1

Les polyphénols tels que les lignanes, les tannins ou les flavonoïdes constituent une large gamme de composés naturels extraits en plus ou moins grande quantité de certains arbres et de divers végétaux. Ils sont aujourd'hui bien connus, non seulement pour leurs propriétés anti-oxydantes mais également pour les nombreuses activités biologiques (inhibiteurs d'enzymes, propriétés antiseptiques, anti-inflammatoires, antifongiques ou antibactériennes…). La valorisation de ces molécules constitue un véritable enjeu pour la recherche et pour l'industrie, que ce soit dans le domaine de l’agro-alimentaire, de la cosmétique, ou de la pharmacie. Nous nous intéressons dans le cadre de ce projet à la conception, à la synthèse et à la caractérisation des propriétés physico-chimiques de dérivés lipophiles ou amphiphiles de polyphénols. Nous envisageons ainsi de modifier chimiquement certains extractibles du bois tels que la catéchine, la naringénine ou le mesquitol pour aboutir à des composés 2 en 1, à la fois émulsionnants et antioxydants avec éventuellement des effets de synergie quant à l’activité anti-oxydante. Le projet vise également le développement de ces dérivés amphiphiles en tant que molécules gélifiantes et ayant des applications dans le domaine de la corrosion des matériaux métalliques. Mots-clés : Composés amphiphiles – Antioxydant – Polyphénols – Gels supramoléculaires – Durabilité –Caractérisations physicochimiques – Composés anti-corrosion. Directrices de thèse : Christine Gérardin – EA 4370 USC LERMAB ; Leila Dhouibi – ENIT. Co-encadrants : Hubert Chapuis – EA 4370 USC LERMAB ; Wafa Sassi – ENIT.


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Impact de la disponibilité en cations nutritifs sur la structure et le fonctionnement des communautés bactériennes des sols forestiers

capables d’altérer les minéraux.

OCÉANE NICOLITCH [email protected]

UMR 1136 IAM & UR 1138 BEF, NANCY Université de Lorraine École Doctorale : RP2E


Les écosystèmes forestiers tempérés sont souvent développés sur des sols pauvres en nutriments, caractérisés par des pH acides. Dans ces conditions, on peut se demander comment les arbres peuvent croître et quelles seraient les conséquences d’une intensification de la gestion sylvicole sur le potentiel nutritif des sols. Dans ce contexte, comprendre les cycles biogéochimiques et notamment le rôle relatif des communautés microbiennes dans la libération de cations nutritifs à partir de minéraux du sol en relation avec la fertilité des sols devient essentiel. Les objectifs de ma thèse sont de tester l’impact de la disponibilité en nutriments inorganiques (Ca, K, Mg et P) sur la structure et le fonctionnement des communautés bactériennes des sols forestiers. Un intérêt tout particulier sera porté sur le compartiment rhizosphérique afin de déterminer si les arbres sélectionnent le même type de communauté quelque soit le niveau de fertilité du sol. Pour tester cette hypothèse, le site expérimental de Montiers-sur-Saulx, caractérisé par un peuplement homogène de hêtres et développé le long d’une toposéquence de sols présentant des potentiels nutritifs différents, sera considéré. Les communautés microbiennes seront étudiées à travers des approches globales (test métabolique), cultivables (criblages fonctionnels de collections) et non cultivables (métagénomique) en lien avec des analyses de sol. Ces études seront complétées par des expériences en microcosmes qui permettront de manipuler le niveau de disponibilité en cations nutritifs du sol permettant ainsi d’étudier l’impact d’un apport en différents cations nutritifs sur la structure des communautés microbiennes et la fertilité des sols. L’impact des propriétés édaphiques du sol sur la composition des communautés microbiennes du sol a déjà été prouvé dans de nombreuses études, mais rares sont celles portant sur un même couvert végétal et sur l’étude de la structure fonctionnelle des communautés. Dans le cadre de ma thèse, nous émettons l’hypothèse que la fonction d’altération minérale sera plus fréquente en condition carencée et que cet enrichissement sera accentué au niveau du système racinaire des arbres permettant à l’arbre d’accéder aux éléments nutritifs limitants.

Mots-clés : Fertilité des sols – Altération des minéraux – Sols forestiers – Communautés bactériennes –Fertilité biologique des sols – Métagénomique.

Directeur de thèse : Stéphane Uroz – UMR 1136 IAM & UR 1138 BEF.

Co-directrice : Marie-Pierre Turpault – UR 1138 BEF.


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Développer durablement la fonction de production des systèmes écologiques - Méthodes et stratégies pour la gestion durable des

ressources et des milieux naturels.

JONATHAN GUIDIGO [email protected]



Soutenance prévue en 2017

Défi 1

Dans le contexte environnemental mondial, la tendance actuelle est le recyclage en vue de la diminution de la facture carbone. Au Bénin et en Afrique, la gestion des déchets de bois et des déchets plastiques constitue un véritable problème pour les municipalités. L’inexistence d’une stratégie de gestion de ces déchets fait que nous sommes exposés à des décharges d’ordures contenant des plastiques et des copeaux de bois, ce qui encombre l’environnement et crée des problèmes de santé publique. Le recyclage de ces deux types de déchets en matériau composite bois-plastique est l’alternative que nous proposons. L’objectif de notre recherche est de contribuer à l’assainissement de l’environnement par la valorisation des déchets plastiques et de bois de scierie (sciure de bois) pour réaliser des matériaux composites bois-polymères à utiliser dans la construction (coffrage, panneau d’étanchéité). Les études antérieures qui ont été effectuées au département de Génie civil de l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC) au Bénin ont révélé le potentiel d’utilisation du composite bois-plastique dans le domaine de la construction. Ceci pourra permettre de réduire considérablement l’utilisation du bois et ainsi de préserver la flore, gage d’un développement durable. Nos travaux de recherche seront donc focalisés sur les aspects scientifiques et technologiques. Il s’agira alors d’améliorer la technologie de fabrication du composite bois-polymère, d’étudier les propriétés physiques (densité, porosité, humidité, perméabilité et thermique) et les propriétés mécaniques (module de rupture, module d’élasticité, en flexion, en traction et en compression) pour en dégager des applications concrètes (la fabrication de matériaux de construction) qui viendront valoriser les résultats obtenus en laboratoire. Mots-clés : Développement durable – Environnement – Déchets. Directeur de thèse : Edmond C. Adjovi – Université d’Abomey, Benin. Co-directeurs : André Merlin – EA 4370 USC LERMAB ; Stéphane Molina – EA 4370 USC LERMAB.


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Genetic architecture of lignocellulosic biomass yield and quality in black poplar for its use in biorefinery.

MESFIN NIGUSSIE GEBRESELASSIE [email protected]

UR0588 AGPF Université d’Orléans

École Doctorale : SSBCV Date de début de thèse : 01/11/2014

Défi 1 – CT3 Lignocellulosic biomass from short-rotation coppice poplar is a renewable resource of interest for producing second-generation biofuels. However, current varieties have neither been selected for this specific cultivation system nor for the conversion process of lignocellulose into simple and fermentable sugars (saccharification). It is thus crucial to estimate variation of the genetic factors determining biomass yield and quality as target traits for poplar lignocellulose valorization in biorefinery. Within this context, the proposed PhD project aims at addressing the following research objectives: (1) To quantify the genetic variation and the heritability of components of lignocellulosic biomass yield and quality. (2) To analyze interactions between the genetic variability of the target traits and environment. (3) To assess the existence of any trade-offs between biomass quantity and quality and to identify the genetic basis of significant trait correlations. (4) To identify and locate genetic polymorphisms that control the genetic variability of biomass yield and quality related traits. To tackle such questions, a quantitative genetics approach combining multiple phenotypic and high density genotypic data will be used, taking advantage of resources, data and samples gathered in previous research projects. In particular, an association population comprising more than 1,000 Populus nigra genotypes representing the native range of the species in Western Europe will be employed. This population has already been trialed in 2 contrasting sites, scored for growth traits and sampled for wood quality traits. Additionally, individuals in the study population have been genotyped with a 12k SNP chip genotyping array. Phenotypic data for biomass quality will be acquired on the collected wood samples using near infrared spectra (NIRS) and biochemical analysis. Findings from the present study will provide a comprehensive understanding of the genetic basis of lignocellulosic biomass yield and quality in natural populations of Populus nigra. Mots-clés : Biomasse – Génétique des populations – Génétique moléculaire – Sélection végétale – Criblage à haut débit. Directeur de thèse : Catherine Bastien – UR 0588 AGPF. Co-directeur : Vincent Segura – UR 0588 AGPF.


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Récupération et Valorisation de Composé Phénoliques d’effluents de Papeterie (REVA COPPA).

MATTHIEU COURBALAY [email protected]

UMR CNRS 7178, IPHC, STRASBOURG & EA 4370 USC LERMAB, NANCY École Doctorale : Sciences Chimiques de Strasbourg

Date de début de thèse : 01/09/2014 Défi 1

L'extraction, la récupération et la valorisation de co-produits du bois n’ont pas encore été explorées, à notre connaissance, dans le domaine de la fabrication de la pâte à papier thermomécanique (TMP), alors que cette technologie offre un avantage certain en termes de flux traités et de qualité de molécules récupérées dans les effluents (label «vert») puisqu’elle n’utilise pas de produits chimiques. Dans ce contexte, l’objectif majeur de ce projet de recherche est d’optimiser la récupération de composés phénoliques issus de la fabrication mécanique de pâte à papier à l’aide de procédés membranaires, de façon à permettre leur transformation en molécules biosourcées à haute valeur ajoutée par voie fongique. Ces composés sont utilisés dans de nombreuses applications, notamment les formulations pour la cosmétique, les détergents, et comme intermédiaires pour l’agrochimie. Ces produits à haute valeur ajoutée permettraient ainsi d’envisager des revenus complémentaires pour l’ensemble de la chaîne impliquée dans leur production et leur commercialisation. Le travail de thèse s’articulera autour des deux axes suivants : (1) la quantification et la caractérisation des ressources disponibles en biomolécules dans les effluents TMP, (2) l’optimisation d’un système de fractionnement membranaire pour un enrichissement des composés cibles de façon à permettre notamment leur bioconversion. Un des verrous technologiques de ce travail réside dans la complexité de l’effluent (colloïdal, caractère colmatant, ...) et la faible concentration en molécules d’intérêt générées dans les effluents TMP. Ce projet ambitionne de développer un procédé associant flottation et procédés de fractionnement membranaire, comme l'ultrafiltration et/ou la nanofiltration pour un enrichissement des composés potentiellement valorisables. Mots-clés : Extractibles du bois – Papeterie – Analyses physico-chimiques – Procédés membranaires –Valorisation – Transformation fongique. Directeur de thèse : Dominique Trebouet – UMR CNRS 7178 IPHC Strasbourg. Co-directeur : Stéphane Dumarçay – EA 4370 USC LERMAB.


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Apport des variations isotopiques naturelles et du multi-traçage isotopique à la connaissance des cycles du Ca et Mg et des

modifications induites par l’amendement calco-magnésien.

MELANIE COURT [email protected]

UR 1138 BEF, NANCY Université de Lorraine – Nancy


Défi 1 – CT1

De nombreux écosystèmes forestiers à faible fertilité minérale se dégradent lentement, sous l’action de différentes pressions passées (pluies acides, sylviculture…) et actuelles (baisse des éléments nutritifs Ca et Mg dans les dépôts atmosphériques, exportation accrue de biomasse forestière pour produire de l’énergie, changement climatique...). La pression subie par les écosystèmes à faible fertilité minérale est parfois trop intense et des pertes de certaines fonctions s’ensuivent, le dépérissement étant l'étape ultime du processus. Le recours à l’amendement calco-magnésien est dans ce cas une alternative permettant la restauration de la fertilité minérale et une amélioration globale du fonctionnement de l’écosystème (sol, peuplements, eaux de surface…). Cette pratique peut également être envisagée pour compenser les pertes d’éléments liées à l’exploitation de biomasse. Il est encore aujourd’hui difficile de prédire l’évolution de la fertilité chimique des écosystèmes forestiers. Malgré de très nombreuses études détaillées, les flux de magnésium et de calcium entrants, sortants et internes à l’écosystème sont difficilement mesurables et quantifiables : e.g., absorption foliaire, recyclage interne à la plante, altération minérale, etc. De plus, nos connaissances de la dynamique de l’amendement calco-magnésien et les effets précis de cette pratique sur le cycle du Mg et Ca à court- et à long-terme sont limitées (incorporation du Mg et Ca de l’amendement dans le cycle biogéochimique ? Activation de la minéralisation de la matière organique du sol ? etc.). La connaissance des cycles du Ca et Mg dans les écosystèmes forestiers à faible fertilité minérale, amendés ou non, est un enjeu majeur afin de prédire au mieux leur avenir dans un contexte de changements globaux (dépôts atmosphériques, sylviculture, climat). Les isotopes stables du magnésium et du calcium seront utilisés pour tracer les flux de ces deux éléments minéraux dans les écosystèmes forestiers: (1) Les cycles du Ca et Mg dans une hêtraie (site expérimental de Breuil-Chenue) seront étudiés finement en s’appuyant sur des approches de multi-marquage isotopique in et ex situ ; et (ii) Les modifications des cycles du Ca et Mg induites par un amendement calco-magnésien dans plusieurs hêtraies du réseau fertilisation-amendement seront identifiées et étudiées en s’appuyant sur les variations isotopiques naturelles du Ca et Mg. Les approches isotopiques évoquées viendront en appui à des approches classiques afin de préciser des flux et des processus mal connus. Mots-clés : Ecosystème forestier – Cycles biogéochimiques – Isotopes stables – Calcium – Magnésium. Directeur de thèse : Laurent Saint-André – UR 1138 BEF. Co-directeurs : Arnaud Legout – UR 1138 BEF ; Gregory Van der Heijden – UR 1138 BEF.


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Développement d’un outil de coupe économique et écologique pour le broyage des végétaux : analyse du mode de coupe, prototypage et

innovation des moyens de coupe et de broyage

STEPHANE LABBE [email protected]



Les plaquettes bois sont des fragments de bois issus du broyage. Elles proviennent des élagages de haies, des broyages de bois de trituration en forêt ou des déchets à base de bois et sont principalement utilisées comme combustible. Cette ressource renouvelable et abondante est également très économique (3cts€/kWh contre 9cts€/kWh pour le fioul et le gaz). Á ce jour, les technologies employées par les fabricants pour la production des plaquettes sont les broyeurs à vis sans fin, à disque et à tambour. Ces technologies restent cependant très consommatrices en énergie, dangereuses (accidents mortels) et bruyantes (>110dB). L’objectif de ce projet est de définir des critères de performance pour évaluer l’efficacité des broyeurs et d’optimiser certaines parties du système de production des plaquettes : - Les « produits broyés » sont la ressource traitée par le procédé. Une amélioration des machines est essentiellement liée à ce type de bois ainsi défini. - Les « produits issus du broyage » sont les produits issus du traitement par le procédé. Ils doivent répondre aux exigences existantes telles que la granulométrie, l’humidité et le taux de cendres. - Les « critères de performance » sont les différents indicateurs qui vont être définis pour caractériser les performances des broyeurs. Le travail de réflexion porte aussi bien sur les grandeurs significatives à mesurer que sur les moyens utilisés pour les mesurer. - Les « sous-systèmes » sont les trois axes pour la réalisation des nouveaux systèmes de broyage. L’architecture du système de broyage représente la cinématique de tous les éléments mécaniques permettant la transformation du bois en plaquettes. L’outil de coupe est la partie active de cette transformation. Le système d’amenage a pour rôle de présenter le bois à l’outil de coupe. A l’issue de cette thèse, de nouveaux outils et méthodes seront proposés pour ce type de machine tout en répondant aux besoins réels. Mots-clés : Biomasse – Energie – Conception. Directeurs de thèse : Pierre Jean Méausoone – EA 4370 USC LERMAB ; Sébastien Auchet – EA 4370 USC LERMAB.


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Caractérisation fonctionnelle de petites protéines sécrétées chez les champignons lignolytiques.

NICOLAS VALETTE [email protected]

UMR 1136 IAM, NANCY Université de Lorraine – Nancy


Défi 1 – CT3 Les champignons lignolytiques ont la particularité de métaboliser des substrats complexes comme le bois. Grâce à un arsenal enzymatique très efficace, certains, dits de pourriture blanche, sont capables de minéraliser complètement la lignine, constituant majeur du bois. Ces organismes affichent alors la « double casquette » de champignons nuisibles pour la durabilité du bois matériau et de biocatalyseurs pour la valorisation de la biomasse végétale. Peu d'études ont été menées sur les systèmes associés permettant aux champignons de résister à l'environnement oxydant accompagnant cette dégradation, et en particulier aux composés aromatiques toxiques relargués appelés extractibles. Une analyse transcriptomique de Phanerochaete chrysosporium a mis en évidence la surexpression de gènes codant pour des petites protéines de fonction inconnue appelées SSP (Small Secreted Proteins) lorsque le champignon est cultivé en présence d'extractibles de chêne. Ces données, couplées à celles disponibles dans la bibliographie permettent de penser que les SSP identifiées auraient un rôle de signalisation lors des processus de dégradation ou seraient capables d'interagir avec les molécules du bois. La thèse a pour objectif de caractériser les processus de signalisation et de prise en charge des molécules issues de la dégradation du bois. Il s'agira dans un premier temps de produire et de purifier les protéines recombinantes ce qui permettra de caractériser leurs propriétés biochimiques. Puis dans un second temps de tester la capacité de ces protéines à fixer des molécules issues du bois et d'obtenir les structures tridimensionnelles avec ou sans ligand. Cette interaction pourra également être analysée par microscopie à fluorescence en visualisant la fixation sur des coupes de bois, de ces protéines fusionnées à la Green Fluorescent Protein (GFP) ou couplées à des fluorochromes. Enfin, d'un point de vue physiologique, P. chrysosporium sera utilisé comme outil pour la surexpression de ces protéines dans le champignon. Des analyses phénotypiques, transcriptomiques et protéomiques pourront alors être envisagées pour mieux comprendre le rôle de ces protéines in vivo. Mots-clés : Biochimie – Microbiologie – Biomasse – Physiologie cellulaire – Biologie Moléculaire. Directeur de thèse : Eric Gelhaye – UMR 1136 IAM. Co-directeur : Mélanie Morel – UMR 1136 IAM.


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Défi 2 : Caractériser et optimiser les services écosystémiques

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Rôle de la diversité des arbres dans la régulation des populations d’insectes herbivores

en forêts matures européennes.

VIRGINIE GUYOT [email protected]

UMR 1201 DYNAFOR, TOULOUSE & UMR 1202 BIOGECO, BORDEAUX INP Toulouse

École Doctorale : SEVAB Date de début de thèse : 01/11/2011


Des travaux pionniers ont montré que la biodiversité offrait un service de régulation des insectes herbivores. Les communautés végétales diversifiées présenteraient des taux d’infestation moindres, comparées aux monocultures. Les auteurs ont appelé ce phénomène « résistance par association », pouvant être régi par des mécanismes directs ou indirects. Ces observations ont été effectuées autant en milieux culturaux, prairiaux que forestiers. A l’inverse, un phénomène de « susceptibilité par association » a été démontré plus récemment. Actuellement, la santé des forêts n’est globalement pas engagée vis-à-vis des insectes herbivores. Cependant, il est important d’anticiper des attaques futures qui pourront être accentuées par l’impact du changement climatique sur l’écosystème forestier. En effet, on peut s’attendre à une modification des aires de répartition des insectes ou même à une augmentation du nombre de cycle de reproduction au cours de l’année. Plusieurs études ont comparé les taux d’herbivorie relatifs à une espèce d’insecte en monoculture vs. forêts mélangées. D’autres auteurs ont travaillé en plantation expérimentales mais rarement plus de 3 essences forestières étaient considérées. L’enjeu de cette thèse est de définir les patrons généraux d’herbivorie en tenant compte de la réalité des forêts matures d’Europe. Pour cela, nous avons visités 6 sites européens, représentant la majorité de nos types forestiers (méditerranéen, tempéré, boréal). Dans chaque pays, des parcelles forestières ont été sélectionnées selon un gradient de diversité forestière, allant de 1 à 5 essences en mélange. Des taux de défoliation ont été mesurés sur 1700 arbres au total. Au final, l’effet de la diversité forestière tendrait vers un phénomène de résistance par association. Cependant, quelques essences ont pu montrer une faible susceptibilité par association, soulignant l’importance de prendre en compte la biologie des herbivores concernés pour ce genre d’étude. De plus, pour mieux appréhender la croissance des populations d’insectes, il serait intéressant de comprendre précisément les mécanismes impliqués dans la résistance des communautés végétales diversifiées. Mots-clés : Diversité – Forêts européennes – Insectes herbivores – Régulation. Directeurs de thèse : Hervé Jactel – UMR 1202 BIOGECO ; Marc Deconchat – UMR 1201 DYNAFOR; Aude Vialatte – UMR 1201 DYNAFOR.


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Diagnostic et évaluation des mécanismes d’acidification des sols forestiers liés à la nitrification, sous peuplements équiens de Douglas (Pseudotsuga menziesii)

- Propositions de remédiation pour la durabilité des sols et des écosystèmes ?

BRUNO GRATIA [email protected]

UR 1138 BEF, NANCY École Doctorale : Ecole Pratique des Hautes Etudes Paris

Date de début de thèse : septembre 2011 Défi 2

Plébiscité par l’ensemble des acteurs de la filière forestière depuis une vingtaine d’années, le Douglas (Pseudotsuga menziesii) deviendra, à l’aube des années 2020, à la fois la première essence de reboisement en France, ainsi que la première ressource résineuse sur pied. Porté par une interprofession forte et organisée autour d’une association, France Douglas, cette essence forestière cristallise aujourd’hui les principaux enjeux économiques de la forêt privée française. Si les qualités intrinsèques de cette essence sont reconnues de tous (productivité moyenne exceptionnelle et supérieure à 13m3/ha/an, plus forte efficience de toutes les essences forestières pour la production de biomasse, faible immobilisation des éléments nutritifs, résistance naturel au stress hydrique), plusieurs travaux expérimentaux, conduits en régions Bourgogne (site de Breuil Chenue), Lorraine (site d’Aubure) et Rhône Alpes (site de Vauxrenard) par l’UE BEF, ont mis en évidence la propension de cette essence à stimuler la nitrification au sein de sa rhizosphère. Souvent implantée sur des stations forestières désaturées et acides, la stimulation de la nitrification peut se traduire par une saturation de l’écosystème en azote et des pertes significatives vers les eaux de surface. L’excès de nitrates se traduit par la migration de cations, dont l’aluminium en sol acide, avec de multiples conséquences possibles : perte pour le sol, oligotrophie voire toxicité pour les eaux de surface, d’autant plus important que les captages actuels prélèvent souvent de l’eau de nappe ? Cette étude est l’occasion de revisiter l’autécologie du Douglas en France, mais surtout d’identifier les caractéristiques physiques, et chimiques, des stations forestières où la présence de cette essence stimule la nitrification. Elle repose sur un réseau d’une vingtaine de sites dont la moitié est équipée substantiellement pour un suivi continu pluriannuel des éléments en solution, autorisant le calcul de flux drainés. Deux questions sont posées dans ce projet : (1) Le Douglas stimule-t-il toujours la nitrification et quels sont les paramètres du contrôle ? (2) Existe-t-il un seuil de fertilité du sol, en deçà duquel l’immobilisation des nitrates dans l’écosystème n’est plus réalisée et conduit à l’acidification du sol et à des fuites vers les eaux de surface ? Les premiers résultats montrent que le Douglas stimule toujours la nitrification, l’intensité étant modulée par plusieurs facteurs, dont la richesse du milieu, mais aussi sa gestion. Mots-clés : Douglas – Autécologie – Nitrification – Stimulation – Aluminium – pH – Remédiation chimique. Directeur de thèse : Christopher Carcaillet – UMR CNRS 5059 CBAE. Co-directeurs : Jacques Ranger – UR 1138 BEF ; Bernd Zeller – UR 1138 BEF.

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Genetic architecture of the interaction between English oak (Quercus robur) and the

microbial communities of its phyllosphere.

BORIS JAKUSCHKIN [email protected]


Date de début de thèse: 01/10/2011 Défi 2 – CT2

No species anywhere in nature lives in perfect isolation, organisms interact with one another and their environment. Until very recently it was believed that due to the enormous complexity of these interactions it would be almost impossible to predict their structure based on the genetic information of the involved organisms. But within the last decade many studies showed how genetic structure of an organism shapes its interactions with other organisms. We aimed to find the genetic basis explaining the composition of microbial communities inhabiting the leaves (phyllosphere microbiota) of the English oak. These microbial symbionts can have profound effects on plant ecology, fitness, and evolution, by shaping plant communities and manifesting strong effects on the community structure and diversity of associated organisms. In the first step we have determined which fungi and bacteria inhabit the leaves of the oak using state of the art sequencing technology. This technology allows detecting even those microbes that normally cannot be cultured in the laboratory. We have shown that the oak innate differences in the susceptibility to a disease caused by the fungus Erysiphe alphitoides manifest themselves also in the differences in microbial community composition and the structure of microbial association networks. For the next step we used an experimental set-up that is designed to allow the search for genetic basis (QTLs) of certain characteristics (phenotypes) of oak trees. We have found regions in oak genome (the complete set of genes), which explain differences in phyllosphere microbiota, microbial network properties, as well as differences in the abundances of many fungal and bacterial organisms. Mots-clés : Bactéries – Champignons – Ecologie. Directeur de thèse : Cécile Robin – UMR 1202 BIOGECO. Co-directeurs : Corinne Vacher – UMR 1202 BIOGECO ; Virgil Fievet – UMR 1202 BIOGECO.

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Changement climatique et réseaux trophiques : impacts sur la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes.

OLIVIER DÉZERALD [email protected]

UMR 0745 ECOFOG, KOUROU Université de la Guyane École Doctorale : UAG

Date de début de thèse : 01/10/2012 Date de soutenance envisagée : Novembre 2015

Défi 2 – CT2

Le changement climatique a déjà commencé à affecter la distribution des espèces. Les espèces n’ont pas qu’une valeur patrimoniale, elles ont aussi un impact profond sur les fonctions écosystémiques qui soutiennent et challengent les sociétés humaines. Il s’est avéré très difficile d’étudier les impacts du changement climatique sur les processus écosystémiques et sur l’émergence de populations vectrices de pathogènes, d’abord car les effets constatés sur des espèces isolées ne peuvent être extrapolés au réseau complexe des interactions biologiques, et parce qu’il est difficile de manipuler des écosystèmes naturels entiers. Nous avons donc manipulé un petit écosystème spatialement discret (le réseau trophique microbien et faunistique des broméliacées à réservoirs d’eau), pour déterminer les réponses, de différentes populations et espèces, faces à certains aspects des changements globaux.

Cette thèse s’articule autour de trois axes suivant l’échelle d’organisation du vivant, et s’intéresse plus particulièrement à l’impact de variations de températures et de modifications des régimes de précipitations sur i) la physiologie et le comportement des individus (autoécologie), ii) les interactions interspécifiques et le rôle fonctionnel des espèces de la communauté aquatique, et iii) les mécanismes de coexistence des espèces terrestres gravitant autour des broméliacées à réservoirs. Pour répondre à ces questions nous avons principalement effectué des manipulations expérimentales en conditions naturelles.

Les résultats préliminaires soulignent l’importance de la variabilité intra- et interspécifique dans la réponse aux pressions anthropiques et témoignent de la difficulté de prédire ces réponses à l’échelle de la communauté. Nos résultats indiquent aussi qu’une des réponses à la sécheresse de la communauté aquatique se traduirait par une convergence fonctionnelle des membres qui la composent. Si nous comprenons les mécanismes qui sous-tendent les effets environnementaux associés aux réponses populationnelles et écosystémiques, nous pourrons considérer que nos résultats peuvent être extrapolés à des portions non étudiées du gradient d’habitats observé en Guyane.

Mots-clés : Changement climatique – Biodiversité – Ecologie – Evolution – Physiologie des organismes – Relations proies-prédateurs.

Directeur de thèse : Céline Leroy – UMR 0931 AMAP .

Co-directeur : Régis Céréghino – UMR 5345 ECOLAB.


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Stockage du carbone dans les sols prairiaux sous l’effet des pratiques de gestion.

DAMIEN HERFURTH [email protected]

UR 0874 UREP, CLERMONT-FERRAND VetAgro-Sup

École Doctorale : SVSAE Date de début de thèse : 01/04/2012


L’augmentation de la concentration en gaz à effets de serre (GES) dans l’atmosphère a conduit la communauté scientifique internationale à s’intéresser à la question du potentiel de stockage de carbone dans les sols. Les surfaces maintenues sur le long terme en prairies sont reconnues pour séquestrer du carbone, notamment via l’accumulation de matière organique dans les sols. Le mode de gestion d’une prairie est un facteur affectant les cycles C-N et par voie de conséquence la dynamique des matières organiques des sols (MOS). La quantité de carbone stocké dans le temps va être fonction d'interactions complexes entre les communautés végétales, les communautés de micro-organismes, les type de sol et le climat local. Les perturbations liées aux pratiques de gestion vont, en affectant la structure et le fonctionnement de l'écosystème, influencer les taux de décomposition des matières organiques et le recyclage des nutriments. La dynamique d’évolution de la matière organique du sol peut être caractérisée par les stocks de C et N organiques accumulés dans les 4 compartiments de matières organiques classiquement utilisés pour décrire le continuum d'évolution des litières allouées au sol par la végétation. Le temps de décomposition des MOS augmente dans les fractions fines : les matières organiques récemment allouées au sol dites particulaires ou grossières (POM) évoluent plus rapidement sous l’effet des pratiques culturales que les matières organiques stabilisées dans les agrégats du sol. L’objectif de ce travail de thèse est de comprendre les mécanismes qui contrôlent le stockage du carbone dans les sols de prairies permanentes à travers l’étude de la dynamique des POM dans le sol en lien avec la composition des communautés végétales et microbiennes. . Mots-clés : Biogéochimie – Ecologie – Changement climatique global – Stockage du C. Directeur de thèse : Pascal Carrère – UR 874 UREP. Co-directrice : Nathalie Vassal – VetAgro-Sup.


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Mousses de tannins de type procyanidine : développement et caractérisation.

CLEMENT LACOSTE [email protected]



Date de soutenance : 16/12/2014 Défi 2 – CT 4

Les mousses rigides constituent une classe très importante de matériaux de par leur large champ d’applications et de leur poids économique considérable. Le développement de mousses à base de tannins a permis d’obtenir des matériaux issus à 90% de produits naturels. Dans ce travail, un type de tannins très réactif dit « procyanidine », a été employé. Les formulations et la technologie de fabrication de mousses rigides ont été développées à partir de tannins extraits d’écorce de pin et d’épicéa. Dans un premier temps, la composition et la réactivité des tannins ont été étudiées. Ensuite, l’étude du processus de moussage des résines à base de ces tannins a permis l’élaboration d’une large gamme de mousses rigides tannin-furanique. Leur excellente résistance au feu, leur résistance mécanique et leur haute performance thermique en font des matériaux d’isolation de haute qualité. Ces mousses peuvent également être employées comme absorbeurs acoustiques. De plus, de nouveaux solides cellulaires à base de tannins et de protéines ont également été développés, proposant ainsi un nouveau type de matériaux issu de produits naturels.

Mots-clés : Tannins – Procyanidine – Mousse rigide – Matériaux poreux – Polymère naturel – Ecorce.

Directeurs de thèse : Antonio Pizzi – EA 4370 USC LERMAB.

Co-directrice : Marie-Pierre Laborie – Université de Freiburg.


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Caractérisation fonctionnelle d'effecteurs de Laccaria bicolor sécrétés lors de la symbiose ectomycorhizienne.

CLEMENT PELLEGRIN [email protected]

UMR 1136 IAM Université de Lorraine


Défi 2 – CT2 La symbiose ectomycorhizienne est une symbiose extrêmement répandue au sein des écosystèmes forestiers et fortement impliquée dans le cycle du carbone. Le champignon Laccaria bicolor est un champignon ectomycorhizien modèle et le premier à avoir eu son génome séquencé. L’analyse de ce génome a mise en évidence la présence de petites protéines sécrétées, pour lesquelles l’expression des gènes correspondants était fortement augmentée en condition de symbiose, les MiSSPs. Certaines de ces MiSSPs sont essentielles à l’établissement de la symbiose avec la plante hôte Populus trichocarpa, et sont donc potentiellement importantes pour la mise en place et le fonctionnement de la symbiose. Notre objectif est de procéder à la caractérisation fonctionnelle de plusieurs de ces MiSSPs afin de mieux comprendre le fonctionnement de la symbiose ectomycorhizienne à une échelle moléculaire. Le travail de recherche s’est donc articulé sur une approche de caractérisation fonctionnelle alliant des techniques de biologie moléculaire, biochimie et biophysique afin de caractériser le peptide MiSSP8. L’analyse de cette protéine permettra de mieux comprendre les mécanismes et fonctions physiologiques ciblés par le champignon Laccaria bicolor durant sa symbiose avec le peuplier. Mots-clés : Champignon - Symbiose ectomycorhizienne – Laccaria bicolor – Petites protéines sécrétées - Effecteurs. Directeur de thèse : Francis Martin – UMR 1136 IAM. Co-directrice : Claire Veneault-Fourrey – UMR 1136 IAM.


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Evolution de l'anadromie chez les lamproies.

QUENTIN ROUGEMONT [email protected]

UMR 0985 ESE, RENNES Université Rennes 1

École Doctorale : Vie Agro Santé Date de début de thèse : 01/11/2012

Défi 2 – CT 3 L’apparition de nouvelles espèces, ou spéciation, est un processus clé à l’origine de la biodiversité. Les lamproies sont des vertébrés primitifs qui représentent un modèle idéal pour l’étude de la spéciation du fait de la coexistence de paires d’espèces morphologiquement proches mais avec des histoires de vie différentes. Ainsi, en Europe, Lampetra fluviatilis est anadrome, présentant une phase larvaire dulçaquicole microphage et une phase adulte marine et hématophage parasite, alors que L. planeri est uniquement dulçaquicole et microphage. L’objectif principal de cette thèse est d’élucider le niveau de spéciation entre ces deux espèces. Deux hypothèses principales seront testées : (1) L. planeri et L. fluviatilis représentent deux formes alternatives d'une seule espèce et non deux espèces distinctes, et (2) Les différences de capacités de dispersion entre espèces et les obstacles anthropiques à la migration influencent la structure génétique des populations de lamproie. La démarche proposée repose sur (i) l'analyse de la structure génétique neutre des populations par une approche de génétique du paysage, (ii) la mesure expérimentale de l’isolement reproducteur entre L. planeri et L. fluviatilis et de l'existence d’un fardeau de mutation dans les populations isolées de L. planeri, (iii) l'analyse de l'architecture génomique de la divergence entre L. planeri et L. fluviatilis afin d'identifier d'éventuels marqueurs sous sélection, tout en tenant compte de l'histoire démographique des deux formes. Les résultats montrent (i) une faible différenciation génétique inter-espèces en sympatrie et une plus forte diversité génétique des populations de L. fluviatilis , (ii) peu ou pas d’isolement reproducteur entre les deux espèces échantillonnées en sympatrie et un fardeau de mutation faible dans les populations de L. planeri isolées. Les analyses de divergence génomique par séquençage RAD sont en cours ainsi que des analyses de simulations de divers scénarios démographiques de divergence entre les deux espèces. Mots-clés : Divergence – Histoire démographique – Isolement reproducteur – Effets anthropiques – Lampetra spp. Directeur de thèse : Guillaume Evanno – UMR 0985 ESE. Co-directrice : Sophie Launey – UMR 0985 ESE.

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Rôle du métabolisme carboné et azoté dans la modulation des relations source-puits et études des facteurs impliqués dans

l'induction de la sénescence foliaire chez une éphémère printanière (Erythronium americanum).

YANWEN DONG [email protected]

[email protected]

UMR1137 EEF, NANCY Université de Lorraine

École Doctorale : RP2E Département de biologie - Université Laval, Québec


Cette étude est réalisée chez une plante éphémère printanière (Erythronium americanum) de sous-bois présentant un seul puits fort, le bulbe ou « corme », ce qui permet d’analyser un modèle simple des relations source (feuille)-puits (bulbe) chez une espèce pérenne. Au cours de la période feuillée (entre 30 et 40 jours), la croissance du nouveau bulbe a lieu. Le bulbe, en tant qu’organe pérenne, représente un puits permettant le stockage des ressources (sucres et nutriments) essentielles à la reprise de croissance l’année suivante. Le modèle explique le maintien des parties aériennes par la présence de cette demande en ressources de la part des puits. La sénescence irréversible des feuilles serait induite lorsque cette demande n’existerait plus, et tout particulierement lorsque le bulbe serait sature en reserves. Ainsi, une diminution de l’activité des puits (tissus de réserve) entraînerait la sénescence des feuilles. Les objectifs de la thèse sont donc d’identifier les voies de signalement qui établissent le lien entre la diminution de la force du puits et l’induction de la sénescence foliaire. Même si le phénomène a été rapporté chez plusieurs espèces, ces voies sont encore mal élucidées. L’étude est réalisée conjointement sur la feuille et sur le bulbe. Nous voulons également approfondir notre compréhension des facteurs intrinsèques qui influencent la croissance du bulbe chez l’érythrone et qui expliquent les fortes croissances observées aux faibles températures. Alors que de faibles températures de croissance sont généralement connues pour réduire les taux de croissance et la biomasse finale, certains géophytes tels que les éphémères printanières sont connues pour mieux se développer à des températures basses, avec comme résultats de plus gros organes pérennes souterrains. Cet effet positif des basses températures sur la croissance de l’organe de stockage serait en relation avec une plus grande longévité des feuilles, et par conséquent, une plus longue période d’assimilation du carbone. Mots-clés : Carbone et azote – Métabolomique – Sénescence foliaire – Erythronium americanum –Relations source-puits. Directrice de thèse : Line Lapointe – Département de biologie, Université Laval, Québec. Co-directrice : Dominique Gérant – UMR 1137 EEF.



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Etude des voies de valorisation des déchets ménagers au Bénin : cas de la ville d’Abomey-Calavi.

MELHYAS KPLE [email protected]



Date de soutenance: 24/11/2015 Défi 2 – CT4

Dans l’ensemble de l’Afrique de l’Ouest, la gestion des déchets est un problème prioritaire principalement pour les villes qui accueillent une population toujours plus nombreuse. C’est le cas de la ville d’Abomey-Calavi, qui n’a pas un système organisé de gestion des déchets. Pour permettre une gestion optimisée des déchets, une politique globale basée sur des éléments tangibles et démontrés doit être mise en œuvre. Il est ainsi primordial d’analyser le problème et ses caractéristiques, tester différentes solutions envisagées, et optimiser les systèmes viables. L’objectif de cette étude est de fournir des pistes de solution pour le traitement des déchets d’Abomey-Calavi. Il s’agit ainsi d’étudier la problématique, depuis la caractérisation des déchets jusqu’à la proposition de solutions appropriées et les conditions de leur mise en œuvre. L’hétérogénéité des déchets ne permet pas leur étude en laboratoire (cher et non représentatif), il a été mis en place un « déchet modèle » (DM : Bois 88%, Carton 7% ; Plastique 5%) établi sur la base de la caractérisation typologique des déchets de la ville et des hypothèses chimiques. Les voies testées dans cette étude sont thermochimiques (pyrolyse, combustion et gazéification). Les essais en pyrolyse ont révélé une synergie négligeable entre le plastique et les matières cellulosiques. Cependant, la pyrolyse rapide du déchet modèle ne peut s’effectuer qu’à une température supérieure à 500°C. Les meilleurs résultats de pyrolyse ont été obtenus à la température de 600°C : dans ces conditions, le charbon possède de très bonnes qualités et la quantité d’énergie emmagasinée est plus importante qu’à 900°C. Néanmoins, l’analyse des goudrons a montré que la pyrolyse donne de meilleurs résultats à 800 et 900°C, car à 600°C, le taux de condensables est maximal. Un choix optimal de la température de pyrolyse entre 600 et 800°C pourra être fait en se basant sur la valorisation des produits de pyrolyse : gaz, solide ou liquide. L’étude de la combustion du DM anhydre montre que son comportement est similaire à celui du bois anhydre. Entre 0 et 20% d’humidité, il n’y a pas d’impacts considérables. Par contre, quand la proportion d’eau devient supérieure à 20%, les impacts deviennent plus importants sur le dispositif de four rotatif utilisé. Ces résultats vont être complétés avec des essais en four à grilles mobiles qui seront réalisés dans les prochains mois. Mots clés : Déchets ménagers – Valorisations thermochimiques – Environnement. Directeur de thèse : Yann Rogaume – EA 4370 USC LERMAB. Co-directeurs : Benoît Fagla – Université d’Abomey-Calavi, Bénin. ; Malahimi Anjorin – Université d’Abomey-Calavi, Bénin.

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La pollinisation dans les paysages agricoles: le rôle de l’hétérogénéité des paysages et des pratiques agricoles.

ROMAIN CARRIE [email protected]

UMR 1202 DYNAFOR, TOULOUSE INP Toulouse


Défi 2 – CT2 L’intensification de l’agriculture en Europe depuis les années 1950 a négativement influencé la biodiversité et les services écosystémiques qu’elle fournit tels que la régulation biologique des ravageurs et la pollinisation. La simplification des paysages et l’intensification des pratiques agricoles affectent plus particulièrement les insectes pollinisateurs naturellement présents dans les paysages (abeilles sauvages et syrphes). Il a été montré que plus un paysage était riche en milieu semi-naturels (haies, bois, prairies permanentes) et plus les communautés de pollinisateurs étaient diversifiées. Cependant, le rôle de la mosaïque cultivée sur ces communautés, ainsi que des pratiques agricoles au sein de cette mosaïque, sur les communautés sont mal connus. De plus, on ne connait pas le lien entre ces deux types de variables paysagères (hétérogénéité de la mosaïque agricole et intensité des pratiques agricoles) et la stabilité spatiale et temporelle des communautés de pollinisateurs et de la pollinisation, permettant de caractériser la résilience des agroécosystèmes étudiés. Or, il est essentiel de mieux connaitre le lien « paysage-résilience des agroécosystèmes », pour mieux prédire les changements liés à la biodiversité et aux services qu’elle peut fournir. Cette thèse vise donc à explorer, dans un premier temps, le rôle de deux leviers (hétérogénéité des paysages agricoles et niveau d’intensité des pratiques agricoles) sur la biodiversité en pollinisateurs et sur les niveaux de pollinisation qu’ils peuvent fournir. Dans une deuxième phase, nous explorerons le lien entre ces deux leviers paysagers et la stabilité spatiale et temporelle des communautés de pollinisateurs et de la pollinisation. Nous répondrons à ces questions à l’aide de relevés de terrains (piégeages d’insectes, estimation de pollinisation et enquêtes auprès d’agriculteurs réalisés dans les Vallées et Coteaux de Gascogne) et de travaux de modélisation statistique. Mots-clés : Pollinisation – Ecologie du paysage – Pratiques agricoles – Hétérogénéité du paysage Directrice de thèse : Annie Ouin – UMR 1201 DYNAFOR. Co-directrice : Emilie Andrieu – UMR 1201 DYNAFOR.


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Flux de microorganismes entre écosystèmes forestiers et viticoles.

THOMAS FORT [email protected]



Le paysage a un rôle majeur dans le fonctionnement de chaque écosystème puisqu’il contribue à déterminer l’assemblage d’espèces vivant au sein de cet écosystème. Par exemple, la présence d’habitats naturels ou semi-naturels autour d’un agrosystème peut modifier les communautés d’insectes de cette culture et permettre la régulation des bioagresseurs. Outre les insectes, de nombreux microorganismes sont pathogènes des cultures et vivent à la surface ou à l’intérieur des tissus foliaire (phyllosphère). Ces organismes vivent en interaction étroite avec la plante mais aussi avec de nombreux autres microorganismes foliaires pathogènes, mutualistes ou commensaux : l’ensemble de ces organismes est structuré en une communauté complexe. Bien que le fonctionnement ainsi que les facteurs de structuration de cette communauté soient de mieux en mieux connus, l’effet du paysage n’a encore jamais été considéré. L’objectif principal de la thèse est d’étudier les mécanismes de structuration des communautés fongiques de la phyllosphère à l’échelle locale et régionale. L’effet potentiel de la forêt sur les communautés fongiques foliaire de la vigne sera ainsi testé. La forêt pourrait en effet jouer un rôle de réservoir d’espèces microbiennes puisque la diversité végétale y est plus importante et le niveau d’anthropisation plus faible que dans les vignobles. Dans une première étude, les communautés fongiques de la phyllosphère et de l’atmosphère ont été caractérisées en 4 points d’un transect vigne-forêt. Des échantillonnages de feuilles et de bioaérosols ont été effectués et les communautés fongiques ont été caractérisées par métabarcoding (Séquençage Illumina du gène ITS2). Les premiers résultats semblent montrer que l’espèce hôte est le premier facteur de structuration de ces communautés. Dans un second temps, les principaux facteurs de variabilité de ces communautés seront étudiés, à l’échelle locale et à l’échelle du paysage. Mots clé : Phyllosphère – Paysage – Communautés fongiques – Métabarcoding – Lisière. Directrice de thèse : Cécile Robin – UMR 1202 BIOGECO. Co-directrice : Corinne Vacher – UMR 1202 BIOGECO.


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Impact du statut nutritionnel du sol et de la disponibilité en eau sur le développement racinaire d’espèces forestières en interactions:

conséquences sur la croissance et le fonctionnement hydrique et carboné.

ALEXANDRE FRULEUX [email protected]



Les forêts tempérées couvrent 40% du territoire européen et présentent des intérêts multiples. Cependant les événements climatiques extrêmes et les changements climatiques globaux menacent ces écosystèmes. Sous nos latitudes, il est prévu une augmentation en fréquence des épisodes de sécheresse pouvant entraîner une compétition pour l'eau et les nutriments plus intense entre les arbres forestiers. La promotion des forêts mixtes (forêts avec au moins deux espèces d'arbres qui coexistent), réputées plus productives et de meilleurs résistance et résilience face à de nombreux stress pourrait être une solution. En effet, l'augmentation de la richesse spécifique entraîne une plus grande diversité fonctionnelle qui permettrait des phénomènes de complémentarité pour l'acquisition et l'utilisation des ressources entre espèces. L'objectif de cette thèse est d'étudier le développement racinaire et sa dynamique chez des arbres en interaction, afin de déterminer dans quelle mesure le compartiment racinaire est important dans les processus d’interaction et leur résultante sur la croissance. L'originalité repose sur la prise en compte des limitations en ressources du sol, ce qui n'a été que très rarement réalisé jusqu'à présent. Les espèces étudiées sont parmi celles qui peuplent naturellement les forêts françaises et intéressent les gestionnaires par leur productivité ou la qualité de leur bois : hêtre, chêne, érable, pin, bouleau... Le développement morphologique des racines sera analysé ainsi que l'influence de ces limitations en ressources sur la croissance et le fonctionnement global de l’arbre (assimilation nette de CO2, conductance stomatique, efficience d'utilisation de l'eau). Deux approches expérimentales complémentaires seront utilisées. La première, en plantation, permettra d'étudier l’impact des interactions entre espèces d’arbres sur le fonctionnement hydrique et carboné, la profondeur d’enracinement et la profondeur d'acquisition de l'eau. La seconde, en conditions contrôlées, a pour objectif d’étudier de façon plus fine la distribution spatiale des racines et leur vitesse de croissance tout en contrôlant précisément la disponibilité en ressources. Mots-clés : Forêts mélangées – Compétition – Complémentarité – Sécheresse – Racines fines. Directeur de thèse : Damien Bonal – UMR 1137 EEF. Co-directrice : Marie-Béatrice Bogeat-Triboulot – UMR 1137 EEF.


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Effet de différents types de sol sur le transfert de l’eau et les cycles biogéochimiques dans les écosystèmes forestiers.

GIL KIRCHEN

[email protected]

UR 1138 BEF, NANCY

Université de Lorraine



Défi 2 – CT1

` A conditions climatiques équivalentes et à couvert végétal constant, le type de sol influence fortement les flux d'eau et d'éléments au sein de l'écosystème forestier. Or, en l'absence d'études fiables sur le sujet, il est nécessaire de mieux cerner l'impact de la nature du sol forestier sur les cycles biogéochimiques. A cet effet, un dispositif expérimental a été mis en place par l’INRA et l’ANDRA au sein d’une hêtraie dans la forêt de Montiers-sur-Saulx (Meuse) afin de suivre les cycles biogéochimiques entre les différents compartiments de l’écosystème forestier (l’atmosphère, la canopée, les pluviolessivats, la litière et le sol). Ce site, caractérisé par un couvert végétal homogène, est équipé de trois stations sur trois sols différents : rendisol, calci-brunisol et alocrisol peu acide. Chaque station est fortement instrumentée pour permettre une répétition importante des mesures. Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse a pour objectif de comparer les cycles biogéochimiques des éléments majeurs et le transfert de l’eau dans ces trois stations. Les questions qui ont été posées sont les suivantes : A partir de quel niveau de l’écosystème forestier (pluviolessivats, litière, différentes profondeurs du sol) la chimie des solutions le traversant diffère-t-elle en fonction du type de sol ? Quels sont les principaux mécanismes responsables de ces différences ? Quelles sont les conséquences sur les cycles biogéochimiques ? Pour quantifier les flux de l’eau et des éléments dans les trois stations de Montiers, les solutions de l’écosystème (dépôts humides, pluviolessivats et écoulements de tronc, solutions de la litière et du sol à différentes profondeurs) sont collectées et analysées mensuellement depuis janvier 2012. En parallèle, la croissance des arbres et les chutes de litière sont suivies. L’évolution temporelle des transferts d’éléments dans l’écosystème sera ainsi déterminée pour chaque station. Une étape supplémentaire sera la modélisation des flux de drainage et d’altération dans les sols étudiés, le but final étant de réaliser un bilan entrées-sorties annuel complet des éléments majeurs dans l’écosystème. L’objectif appliqué est de fournir des données nécessaires pour la validation de modèles de fonctionnement des écosystèmes forestiers. Mots-clés : Solutions dans l’écosystème forestier – Effet du type de sol – Cycles biogéochimiques. Directrice de thèse : Marie-Pierre Turpault – UR 1138 BEF.


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Identification des moteurs de l'activité de l'anhydrase carbonique dans les sols et son impact sur

les échanges sol-atmosphère de CO18O et COS, deux traceurs complémentaires du cycle du carbone.

JOANA SAUZE [email protected]

UMR 1391 ISPA, BORDEAUX

Université de Bordeaux École Doctorale : EDSE


Les augmentations de la concentration du CO2 atmosphérique et de la température de surface du sol, combinées aux changements de la disponibilité en eau modifient les flux bruts de photosynthèse et de respiration, et perturbent de fait le cycle global du carbone. Les traceurs complémentaires du cycle du carbone tels que la composition isotopique de l'oxygène du CO2 et la concentration de l’oxysulfure de carbone (COS) apportent de nouveaux indices permettant de mieux distinguer les contributions respectives des processus de photosynthèse et de respiration. Bien différencier ces deux processus est à l’heure actuelle inéluctable pour améliorer notre compréhension du cycle du carbone et mieux contraindre les modèles globaux. L’anhydrase carbonique (AC) est une enzyme communément répandue qui catalyse les échanges isotopiques de l'oxygène entre le CO2 et l’eau et qui favorise également l'absorption du COS dans les microorganismes du sol. La compréhension mécaniste des conditions environnementales et écologiques qui régulent l’activité de l’AC, et donc les échanges de CO18O et de COS entre le sol et l'atmosphère, est actuellement limitée. De plus, aucune identification des facteurs contrôlant son activité n’a encore été établie. L’objectif de cette thèse est de décrire quantitativement les variations de l'activité de l’AC en identifiant les facteurs de son activité via le suivi des traceurs CO18O et COS. Différents sols prélevés en Europe sont étudiés en climat contrôlé. L’impact des changements environnementaux (augmentation de la température et cycle d’assèchement du sol) sur les flux de respiration sera suivi via la mesure en spectroscopie laser des concentrations de CO2, H2O et COS ainsi que via la signature des isotopes stables qui les composent. L’impact des changements écologiques sera étudié grâce à des techniques de pyroséquençage permettant de déterminer les évolutions des communautés de micro-organismes du sol (abondance et diversité). Mots-clés : Anhydrase carbonique – COS – CO18O – Echanges gazeux – Microorganismes. Directeur de thèse : Sylvain Dupont – UMR 1391 ISPA. Co-encadrants : Pierre Alain Maron – UMR 1347 Agroécologie ; Jérôme Ogée – UMR 1391 ISPA ; Lisa Wingate – UMR 1391 ISPA.


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Terafor – Territoire et agroforesterie : Représenter spatialement les fonctions des formations

arborées au sein des territoires agricoles.

MARTIN VIGAN [email protected]

UMR 1201 DYNAFOR, TOULOUSE École Doctorale : SEVAB


Le projet Terafor considère l'agroforesterie au sens large, c'est-à-dire l'ensemble des formations arborées (arbres isolés, haies, bosquets) dans l'espace rural à dominante agricole. Les formations arborées sont diverses, ont de multiples fonctions dans de nombreuses dimensions des territoires agricoles (écologie, agronomie, économie, esthétique) et concernent différents porteurs d'enjeux. Par conséquent, elles sont des objets complexes à prendre en compte dans des réflexions ou projets de territoires. Afin d'aider à cette prise en compte des formations arborées, nous proposons de définir un modèle capable de représenter conjointement leurs multiples fonctions. Ainsi, il devrait faciliter la visualisation de cette multifonctionnalité à l'échelle du territoire. La construction de ce modèle repose sur quatre grandes tâches. La première consiste à définir une typologie des formations arborées et à inventorier leurs fonctions. La typologie est voulu à la fois générique, pour couvrir la diversité des formations arborées présentes dans différents contextes, et opérante pour avoir du sens et être utilisée sur un territoire donné. La deuxième tâche vise à préciser les méthodes et les moyens pour traiter le sujet de la multifonctionnalité des formations arborées. Pour cela, le modèle repose sur une analyse multicritère pour gérer l'aspect complexe (diversité des fonctions, multitude des facteurs dont dépendent les fonctions) et proposer une évaluation de chaque fonction. L'analyse multicritère est qualitative et développée avec le logiciel DEXi, afin de considérer des fonctions et des facteurs que l'on sait évaluer aussi bien quantitativement que qualitativement. Les composantes spatiales des formations arborées (localisation, orientation, connexion) influencent largement les fonctions de ces formations. L'intégration de ces composantes dans l'évaluation et dans la représentation des fonctions est l'objet de la troisième tâche. La quatrième tâche repose sur la l'implémentation du modèle de telle sorte qu'il soit transparent et directement appropriable par différents acteurs d'un territoire. Le modèle devrait servir de base à un outil de facilitation du dialogue entre les acteurs pour les aider dans la conception de projets agroforestiers à l'échelle de leur territoire. Mots-clés : Agroforesterie – Territoire – Multifonctionnalité – Evaluation multicritère qualitative – DEXi. Directeurs de thèse : Marc Deconchat – UMR 1201 DYNAFOR; Simon Laurent – UMR 7533 Ladyss.


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Quelle influence des symbioses ectomycorhiziennes et des traits racinaires sur l’érosion des sols tropicaux dégradés ? Application à la restauration écologique des milieux

forestiers dégradés sur pente de Nouvelle-Calédonie.

JULIEN DEMENOIS [email protected]

UMR 0931 AMAP, MONTPELLIER & UR EMGR IRSTEA, GRENOBLE & IAC AXE 2, NOUMÉA AgroParisTech


Défi 2 – CT4 L'île principale de l’archipel de la Nouvelle-Calédonie est traversée par une chaîne de montagnes. Avec une pluviométrie élevée et intense et des pentes abruptes, ses sols sont sujets à l'érosion hydrique. La déforestation, les incendies et l'activité minière sont les principaux moteurs de cette érosion. Les enjeux sont élevés pour atténuer le phénomène : l’extraction de nickel à partir de substrats ultramafiques est la principale activité économique ; la Nouvelle-Calédonie est considérée comme un point chaud de la biodiversité. L’écologie de la restauration est considérée comme une approche clé pour faire face à ces défis environnementaux. Les micro-organismes du sol jouent un rôle important dans les processus biologiques (e.g. : nutrition, résistance des plantes aux stress). Les micro-organismes pourraient accroître la stabilité des agrégats du sol et ainsi atténuer l’érodibilité du sol. Les racines des plantes augmentent la cohésion du sol grâce à des processus d'exsudation et de décomposition. À ce jour, peu d'études ont recueilli des données sur la stabilité des agrégats des sols dégradés sur pente. De plus, les interactions entre ectomycorhizes (ECM), traits racinaires et érodibilité des sols ultramafiques n’ont jamais été prises en compte. L'objectif de cette thèse est d'évaluer l'influence des symbioses ECM et des traits racinaires des plantes sur l’érodibilité des sols ultramafiques de Nouvelle-Calédonie pour répondre aux questions suivantes : (1) Quelle est l'influence des traits racinaires des communautés végétales et de la diversité fongique des ECM sur l’érodibilité du sol ? ; (2) Quelles sont les caractéristiques des traits racinaires de certaines espèces endémiques mycorhizées utilisées en restauration écologique ? ; (3) Quelle est l'influence des traits racinaires des plantes et de l’inoculation fongique avec des ECM sur l’érodibilité du sol ? Les résultats attendus sont l’identification d’associations entre champignons ECM et espèces végétales endémiques permettant d’atténuer l'érodibilité des sols ultramafiques dégradés, ainsi qu’une meilleure connaissance des interactions entre la stabilité des agrégats du sol, les champignons ECM et les traits racinaires afin de voir si la stabilité des agrégats du sol peut être utilisée comme un bio-indicateur de fonctionnement des écosystèmes dégradés. Mots-clés : Ecologie – Ecosystèmes – Environnement – Gestion des milieux. Co-directeurs de thèse : Alexia Stokes – UMR 0931 AMAP ; Freddy Rey – UR EMGR, Irstea. Encadrant : Fabian Carriconde – IAC, Axe 2.


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Caractérisation fonctionnelle de la souche Burkholderia glathei PML1(12), efficace pour altérer les minéraux.

MATHIEU LHUIRE [email protected]



L’étude des communautés bactériennes provenant de sites forestiers pauvres en nutriments a permis de mettre en évidence que le genre Burkholderia apparaissait comme un taxon abondant et un acteur important des cycles des cations nutritifs. Les analyses métagénomiques ont en effet révélé que ce genre bactérien était particulièrement enrichi au niveau des racines et des minéraux du sol. Parallèlement, le criblage fonctionnel de collections a permis de mettre en évidence une efficacité accrue des souches bactériennes appartenant à ce genre pour la solubilisation des minéraux, rendant pertinente une analyse plus approfondie. Parmi les souches de Burkholderia isolées, la souche PML1(12) de B. glathei est apparue comme un bon modèle, de part ses capacités à altérer les minéraux et à augmenter la croissance des plantes.

Dans ce contexte, ma thèse va s’articuler autour de plusieurs axes. Dans un premier temps, l’assemblage du génome sera achevé et le nombre de chromosomes sera élucidé par électrophorèse en champ pulsé. Dans un second temps, une recherche sans a priori des gènes impliqués dans la fonction altération sera réalisée via l’analyse de mutants générés aléatoirement, et une analyse différentielle du transcriptome de la souche PML1(12). Enfin, les progrès dans la complétion et l’annotation du génome nous permettront d’envisager une approche avec a priori via la sélection d’un certain nombre de gènes soupçonnés d’être impliqués dans la fonction d’altération.

A terme, la présence, ou non, de ce(s) gène(s) sera recherchée dans d’autres souches bactériennes et communautés complexes. La validation de marqueur(s) fonctionnel(s) lors d’études environnementales devrait permettre de proposer des bioindicateurs de l’état du sol à destination des gestionnaires forestiers.

Mots-clés : Bactérie – Sols – Altération – Minéraux – Burkholderia.

Directeur de thèse : Stéphane Uroz – UMR 1136 IAM. Co-directeurs : Phil Oger – UMR 5276 LGLTPE ; Eric Gelhaye – UMR 1136 IAM.


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Télédétection en écologie du paysage : statistiques en grande dimension pour la multirésolution

spatiale et la haute résolution temporelle.

MAÏLYS LOPES

[email protected]


Date de début de thèse : 01/11/2014 Défi 2 – CT1 et CT4

Dans le contexte actuel de développement durable, la recherche en écologie du paysage nécessite l'identification et la caractérisation des éléments semi-naturels (haies, bandes enherbées, prairies…) qui composent le paysage. En effet, ces éléments ont un rôle essentiel dans la préservation de la biodiversité dans les agroécosystèmes. De plus, leurs caractéristiques structurelles et fonctionnelles sont utilisées dans les modèles écologiques. Cependant, bien que ces données spatiales soient indispensables, il n'existe pas encore de cartographie pour l'ensemble de ces éléments aux échelles locales. A l'heure actuelle, la cartographie des éléments semi-naturels est principalement réalisée lors d'intensives campagnes de terrain, ce qui en limite la couverture géographique et la répétitivité temporelle. La télédétection permet l'identification spatiale de ces objets à moindre coût et sur une plus large échelle. Mais les capteurs satellitaires actuels ne disposent pas de résolutions à la fois spatiale, spectrale et temporelle qui permettent une analyse fine des espèces végétales et de leurs différents stades phénologiques. De nouveaux satellites tels que Sentinel-2 et Pléiades ont été conçus pour répondre aux attentes des chercheurs travaillant sur les écosystèmes, et possèdent des capteurs dotés des résolutions permettant d'améliorer de manière significative les capacités de la télédétection dans ce domaine. Toutefois, l'analyse de ces images devient délicate par la grande dimension temporelle et le caractère multivarié des données. L'objectif de cette thèse est de développer des modèles statistiques adaptés aux images Sentinel-2 et Pléiades pour la caractérisation des éléments semi-naturels et plus précisément des infrastructures agro-écologiques. La caractérisation comprend une cartographie de ces éléments ainsi qu'une analyse fonctionnelle (phénologie, services écosystémiques…). Nous faisons comme hypothèse que l'information multi-temporelle à haute résolution spatiale va permettre de caractériser finement les propriétés structurelles et fonctionnelles de ces éléments. Les méthodes proposées seront validées sur le terrain sur le site d'étude à long terme de l'UMR DYNAFOR. Mots-clés : Télédétection – Infrastructure Agro-Ecologique – Modélisation statistique – Haute résolution temporelle – Phénologie. Directeur de thèse : Mathieu Fauvel – UMR 1201 DYNAFOR. Co-directeur : Stéphane Girard – Equipe MISTIS, INRIA Grenoble.


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Pathogens as a driver of the decline phase of fossorial water vole (Arvicola terrestris) population cycles

in Franche-Comté, France.

PETRA VILLETTE [email protected]

UMR 6249 CHRONO-ENVIRONNEMENT, BESANÇON Université de Franche-Comté

Date de début de thèse : 01/10/2014 Date de soutenance envisagée : 30/09/2017

Défi 2 – CT2

Rodent population cycles have been studied for almost 100 years and yet there is still no definitive explanation for their existence. When rodent population cycles were first described in the early 20th century, it was hypothesized that a single pathogen could drive these cycles; extensive work has been conducted testing this hypothesis, and currently there is little evidence to suggest that a single pathogen is responsible for any rodent population cycle. With the development of Next Generation Sequencing and the ability to rapidly screen for bacterial and viral pathogens, pathogen communities can now be assessed as a driver of the decline phase.

The objective of my thesis is to determine if pathogens have the potential to drive population declines in the fossorial water vole Arvicola terrestris, found in grasslands of the Jura Plateaus in Franche-Comté, France. I will use Next Generation Sequencing techniques to identify bacterial and viral pathogens in voles collected in Franche-Comté, and I will test the hypothesis that pathogen communities in high- and low-density populations differ in richness, diversity, and rate of co-infection or composition. If high- and low-density populations support different pathogen communities and high density populations begin to decline, I will sample these populations as they decline to track changes in their pathogen communities and test the hypothesis that changes in pathogen communities over the course of the decline are delayed density dependent. Empirical and modeling work has suggested that delayed density dependence is required to generate instability or cyclicity in population density, and if the changes in pathogen community exhibit delayed density dependence, this will provide some evidence that pathogens may drive the decline phase of water vole population cycles in Franche-Comté.

Mots-clés : Arvicola terrestris – Grasslands – Next generation sequencing – Pathogens – Population cycles.

Directeur de thèse : Patrick Giraudoux – UMR 6249 Chrono-Environnement.

Co-directeur : Jean-François Cosson – UMR 1062 CBGP ; Eve Afonso – UMR 6249 Chrono-Environnement.


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Caractérisation et valorisation de plantes fibreuses issues de sites et de matériaux délaissés.

THIBAUD SAUVAGEON [email protected]



Le projet LORVER est un projet de la région Lorraine dont l’objectif est la création d’une filière de production de biomasse à usage industriel à partir de sites et de matériaux délaissés. Il mettra donc en jeu la requalification durable de friches industrielles tout en permettant une production végétale à usage industriel. L’étude et l’utilisation de la biomasse végétale générée est un important axe de recherche et d’étude. Dans ce cadre, le LERMAB est associé au projet.

Des travaux en amont, sur la reconstruction des sols, ont déjà permis de sélectionner plusieurs espèces végétales correspondant aux critères fixés par LORVER. Le chanvre (Cannabis sativa L.) en fait partie.

Le premier objectif de cette thèse est donc de caractériser les fibres de chanvre provenant de cultures expérimentales mises en place dans le cadre du projet LORVER. Une caractérisation anatomique (angle micro fibrillaire, longueur des cellules, MEB, épaisseur, densité), chimique (taux de lignine, de cellulose, d’hémicellulose, d’extractibles, d’éléments inorganiques…) et mécanique (modules, élongation, résistance maximale à la traction…) doit être effectuée. L’analyse détaillée des métaux lourds éventuellement présents dans les fibres et provenant des sols dégradés utilisés pour la culture sera également effectuée. Le second objectif de cette thèse est l’optimisation du défibrage de cette matière lignocellulosique en vue d’applications à déterminer (non tissés, matériaux composites…). De nombreux travaux sur différents types de défibrages chimiques, enzymatiques et mécaniques existent déjà. Cette thèse est donc orientée vers l’approfondissement de certaines méthodes : explosion à la vapeur et extrusion bi-vis. Le troisième objectif est de comparer les matériaux fibreux produits à des matériaux issus d’une biomasse cultivée sur sols agricoles et évaluer les risques environnementaux liés à la présence éventuelle d’éléments traces dans leur structure, ce qui débouchera le cas échéant sur des précautions d’utilisation et sur des recommandations pour leur gestion en fin de vie

Mots-clés : Chanvre – Défibrage – Biomasse lignocellulosique – Fibres – Explosion à la vapeur – Extrusion.

Directeur de thèse : Nicolas Brosse – EA 4370 USC LERMAB.

Co-directrice : Béatrice George – EA 4370 USC LERMAB.


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Défi 3 : Évaluer les risques environnementaux pour mieux gérer les écosystèmes

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Approche multidisciplinaire de la dispersion chez un invasif : application au nématode du Pin (Bursaphelenchus xylophilus) et à son

insecte vecteur (Monochamus galloprovincialis).

JULIEN HARAN [email protected]

UR 0633 URZF, ORLEANS Université d’Orléans La Source

École Doctorale : ESSVB Date de début de thèse : 01/10/2012

Défi 3 – CT2

Le nématode du pin (Bursaphelenchus xylophilus) est un ravageur des conifères d’origine Nord-Américaine, qui est responsable de la pine wilt disease, un syndrome de flétrissement des pins qu’il induit en se développant dans le bois. Ce syndrome entraîne une mort rapide des arbres attaqués, causant des dommages considérables dans ses zones d’introduction. Suite à son introduction au Portugal en 1999, dans la région de Setubal, B. xylophilus s’est rapidement étendu à l’ensemble du pays et a récemment été détecté en Espagne. Les forêts européennes, contenant une part significative de pins, font face à un risque majeur avec la progression de ce ravageur. En Europe, ce nématode est véhiculé par Monochamus galloprovincialis, un coléoptère Cerambycidae endémique se développant également dans les pins.

L’objectif de cette thèse, qui s’appuie sur le développement du projet européen REPHRAME, est d’étudier la structuration génétique de M. galloprovincialis au moyen de marqueurs microsatellites, afin d’évaluer ses capacités dispersives et d’en déduire le potentiel d’expansion du nématode. Nous utilisons également une approche de modélisation pour simuler la progression du couple vecteur/nématode en Europe.

Nos premiers résultats, basés sur une analyse de génétique du paysage en péninsule Ibérique et sur une étude des flux de gènes au niveau de la barrière pyrénéenne montrent que les régions élevées sont des freins à la dispersion de M. galloprovincialis. Ces zones sont donc des freins potentiels à la progression du nématode du pin en Europe.

Mots-clés : Biologie moléculaire – Génétique des populations – Phylogéographie – Invasif – Vecteur.

Directeur de thèse : Alain Roques – UR 0633 URZF.

Co-directrices : Géraldine Roux – UR 0633 URZF ; Christelle Robinet – UR 0633 URZF.


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Etude de l’émergence dans le massif landais et de la dynamique évolutive d'Armillaria ostoyae, agent

pathogène des racines de pins maritimes.

FREDERIC LABBE [email protected]



Armillaria ostoyae est un agent de pourridié, endémique de la forêt des Landes de Gascogne qui provoque d'importantes mortalités chez le pin maritime (Pinus pinaster) et participe dans le même temps aux cycles naturels des forêts de résineux par sa composante saprophytique. Cependant, depuis plusieurs années, une recrudescence des signalements de dégâts dans le massif landais est notée. Ces observations posent la question des facteurs favorisant l'expansion de la maladie, ainsi que l'existence de processus évolutifs qui pourraient conduire à l'augmentation de l'agressivité du champignon.

Ce projet de thèse vise à : (1) Identifier les processus de dispersion d’A. ostoyae et les causes de la recrudescence de nouveaux foyers de maladie ; (2) Elucider quelles relations existent entre les composantes du pouvoir saprophytique et du pouvoir parasitaire du champignon ; (3) Rechercher des gènes candidats d’agressivité et étudier leur variabilité.

Mots-clés : Champignons – Parasites – Évolution – Dynamique des populations et des peuplements – Génétique des populations.

Directeur de thèse : Cécile Robin – UMR 1202 BIOGECO.

Co-directeur : Cyril Dutech – UMR 1202 BIOGECO.


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Evolution de la résistance à la cavitation des conifères.

MAXIMILIEN LARTER [email protected]



Face à des déficits hydriques de plus en plus fréquents, longs, et intenses, les forêts du monde entier se montrent vulnérables, avec des mortalités étendues d’arbres suite à des sécheresses. Une explication probable est celle du dysfonctionnement hydraulique (ou cavitation), lorsque des bulles d’air s’introduisent dans un système de transport de l’eau stressé, conduisant à une baisse massive de la conductance, et à la mort progressive des individus. Présent dans tous les biomes depuis des centaines de millions d’années, les conifères ont su s’adapter à des conditions extrêmes à la fois de froid, d’humidité ou de sécheresse. En utilisant des méthodes phylogénétiques comparatives, je cherche à comprendre quels processus macro-évolutifs ont permis à certaines espèces de conifères de développer des résistances record à la cavitation, notamment en m’intéressant en particulier au genre Callitris (Australie et Nouvelle-Calédonie). Grâce à la construction d’une phylogénie de plus de 200 espèces, et l’utilisation d’une large base de données physiologiques, j’utilise des modèles évolutifs pour reconstruire l’histoire évolutive de la résistance à la sécheresse des conifères. L’émergence de climat aride à la fin de l’Eocène (ca. -50 MA) a conduit notamment 2 groupes de Cupressaceae à s’adapter à la sécheresse. Au sein du genre Callitris, ceci se traduit par une radiation depuis l’écologie ancestrale en milieux tropicaux humides vers des milieux de plus en plus secs, jusqu’au désert extrêmement aride d’Australie Occidentale pour l’espèce la plus résistante à la cavitation au monde, Callitris tuberculata. Cette évolution est liée notamment à la modification des ponctuations, ces « valves » qui permettent la circulation de l’eau dans le xylème. Certains groupes de conifères (les familles Pinaceae et Araucariaceae) ont adopté une stratégie d’évitement ne nécessitant pas une forte résistance à la cavitation, mais les exposant à des risques de mortalité en cas de sécheresse prolongée ou exceptionnelle. Mots-clés : Macroévolution – Cavitation – Conifères – Ecophysiologie – Phylogénie. Directeurs de thèse : Sylvain Delzon – UMR 1202 BIOGECO ; Jean-Christophe Domec – UMR 1202 BIOGECO.


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Couplage poro-élastique dans des branches naturelles et artificielles : lien avec la mécano-perception des plantes.

JEAN-FRANÇOIS LOUF

[email protected]

UMR 0547 PIAF, CLERMONT-FERRAND & UMR CNRS 7343 IUSTI, MARSEILLE Université Aix-Marseille

École Doctorale : Sciences pour l’ingénieur Date de début de thèse : 01/10/2012

Date de soutenance envisagée : Septembre 2015 Défi 3 - CT3

Plants are able to detect mechanical stimuli and respond to it by modifying their growth, a process called thigmomorphogenesis. This ability is crucial for the survival of plants, which are continuously exposed to mechanical perturbations such as wind, rain, etc. At the scale of a tree, the bending of a stem leads to a transient growth response, not only locally but also far away from the stimulated area, suggesting the existence of a long distance signal within the plant network. The nature and origin of this signal is not understood and remains a scientific barrier for the understanding of growth modulation in plants. However, a very appealing hypothesis recently put forward by recent experiments on trees at PIAF Laboratory (INRA) suggests that this signal could be an hydraulic-mechanic coupling: the local deformation of the tissues could generate a transient water pressure pulse in the vascular system. The aim of this thesis is to investigate the physical mechanisms responsible for this hydro-mechanical signal, by performing experiments on both biomimetic and natural branches. To this end, we have designed an original three-dimensional micro-fluidic device consisting of an elastomer beam perforated with micro-channels and filled with a liquid. The poroelastic response of this biomimetic branch to a sudden bending has then been studied in a closed geometry. The main result is that the bending of the artificial branch generates a global overpressure in the system, which increases quadratically with the bending deformation. We propose a simple model to explain this non-linear response and show that the response is controlled by the elastic bulk modulus of the media. Experiments on natural branches (Populus tremula x alba, Pinus sylvestris, Quercus ilex) reveal a similar nonlinear trend, suggesting a universal mechanism of hydraulic pulse generation in both the biomimetic and natural system.

Mots-clés : Physiologie intégrative – Biophysique – Biologie du développement – Changements climatiques – Environnement. Directeur de thèse : Yoël Forterre – UMR CNRS 7343 IUSTI. Encadrants : Geoffroy Guéna – UMR CNRS 7343 IUSTI ; Eric Badel – UMR 0547 PIAF.


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Adsorption des polluants organiques et inorganiques sur des substances naturelles : Argiles, racines de

Calotropis rocera et noyaux de dattes.

BAHIA MEROUFEL [email protected]


Date de début de thèse: 19/07/2012 Défi 3 – CT4

La pollution des eaux par certains produits chimiques d’origine industrielle ou agricole constitue une source de dégradation de l’environnement et suscite à l’heure actuelle un intérêt particulier à l’échelle internationale. La réduction de cette pollution organique ou inorganique par adsorption est restée jusqu’à ce jour la méthode la plus utilisée, la plus efficace et la moins coûteuse. L’objectif de notre projet de thèse est d’étudier l’effet adsorbant de certaines substances naturelles telles que les argiles à l’état brut (K) et modifié (KS et KC), les plantes (bioremédiation par Calotropis procera, CP) et les noyaux de dattes (ND), tous destinés essentiellement aux traitements des eaux polluées par des composés organiques comme les colorants anioniques et cationiques (rouge Congo, violet de gentiane et vert de méthyle) ou inorganiques hydrosolubles comme les éléments traces métalliques (zinc et manganèse). Les conditions optimales de température, pH, concentration en substrat polluant et le temps de contact sont aussi évaluées et une étude comparative sur la capacité d’adsorption des différents supports en utilisant différents modèles tels que Langmuir, Freundlich et des études cinétiques et thermodynamiques sont faites sur les différents systèmes utilisés pour mieux comprendre les mécanismes d’adsorption. Les structures et les interactions sont suivies par différentes techniques d’analyses telles que : TGA, UV-Vis, DRX, Spectroscopie d’absorption atomique, Spectrophotométrie de flamme et Microscopie électronique à balayage (MEB). D’après les premiers résultats, les trois supports présentent des capacités remarquables pour retenir les différents types de polluants et les essais réalisés ont pu montrer que CP était plus performant que l’argile et les noyaux de dattes. Mots-clés : Eléments traces métalliques (ETM) – Colorants synthétiques – Argile – Plante – Bioremédiation. Directeur de thèse : André Merlin – EA 4370 USC LERMAB. Co-directrice : Béatrice George – EA 4370 USC LERMAB.

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Estimation du risque d’invasion d’arthropodes de quarantaine : rôle du climat, de l’histoire évolutive

et des traits d’histoire de vie.

MARTIN GODEFROID [email protected]

UMR 1062 CBGP, MONTPELLIER Université Montpellier 2

École Doctorale : SIBAGHE Date de début de thèse : novembre 2012

Date de soutenance : décembre 2015 Défi 3 – CT3 et CT4

Les invasions biologiques sont aujourd’hui considérées comme la deuxième cause d'extinction d'espèces et d'appauvrissement de la diversité biologique après la destruction des habitats naturels. Parmi les organismes envahissants, les arthropodes ravageurs occasionnent d’énormes pertes financières et menacent la santé des forêts, l’agriculture et la santé animale ou humaine. La gestion la plus efficace de ce problème repose sur l’anticipation de l’introduction d’espèces présentant un risque de devenir envahissante, ce qui implique le développement d’outils prédictifs permettant l’analyse des risques. Le sujet repose sur une approche intégrative impliquant phylogénie, phylogéographie, modélisation des aires de distribution et analyse de traits d’histoire de vie sur un ensemble d’espèces d’arthropodes de quarantaine bien documenté, afin de mieux caractériser le risque d’invasion en Europe. Le travail porte en particulier sur la prise en compte de l’histoire évolutive des espèces dans l’estimation du risque d’invasion, la recherche de traits d’histoire vie ayant valeur d’indicateur d’une forte capacité d’invasion et l’intégration de données phylogéographiques dans les modèles d’enveloppe climatique. Ce travail teste les hypothèses suivantes : (1) Les espèces évolutivement proches dans un genre donné ont des capacités invasives statistiquement plus similaires que des espèces éloignées phylogénétiquement ; (2) La précision des modèles d’aire de distribution peut être améliorée en intégrant des informations phylogéographiques ; (3) L’étude a posteriori des cas d’invasion documentés permet d’estimer l’incertitude associée aux modèles prédictifs utilisés ; (4) La modélisation des aires de distribution et l’utilisation de l’histoire évolutive permettent d’établir une hiérarchie entre ces espèces ; et (5) Les espèces actuellement placées en quarantaine n’ont pas toutes le même niveau de dangerosité. Mots-clés : Invasion – Arthropode – Estimation du risque – Organisme de quarantaine – Santé des forêts. Directeurs de thèse : Jean-Pierre Rossi – UMR1062 CBGP ; Jean-Yves Rasplus – UMR1062 CBGP.


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Synthèse et caractérisation des nanocomposites biodégradables élaborés par trois procédés (intercalation en solution, polymérisation

in situ et par voie fondue).

MOHAMED AMINE ZENASNI [email protected]



Défi 3 – CT4 L’introduction des nano-charges dans le milieu des polymères donna naissance aux nanocomposites et révolutionna l’univers des matériaux. Les nanocomposites sont, à l’instar des composites traditionnels, un mélange de polymère et d’une charge avec au moins une dimension nanoscopique. L’objectif de notre projet de thèse est de synthétiser des nanocomposites à base de polymères biodégradables : acide polylactique et polycaprolactone, combinés avec différentes nano-argiles « kaolin et bentonite » et avec différentes nano-organo-argiles par différentes méthodes (intercalation en solution, polymérisation in situ et méthode de la voie fondue). Les propriétés physico-chimiques des nanocomposites seront discutées en relation avec la nanostructuration et la morphologie des matériaux avant et après le procédé de synthèse. Lors de la préparation de nanocomposites, le principal problème à affronter est le risque d’une mauvaise dispersion des nanoparticules au sein de la matrice. Dans ce travail nous observons que la polymérisation in situ et le mélange à l’état fondu sont les méthodes les plus appropriées pour obtenir une meilleure dispersion nommée exfoliation. Les nanocomposites à base d'argile jouent un rôle significatif dans une gamme variée de problèmes environnementaux et leurs applications augmentent sans cesse. L’utilisation des nanocomposites à base d'argile dans le processus d’adsorption est également très sollicitée car les argiles présentent une forte capacité d’adsorption due essentiellement à leur grande surface spécifique. Ces matériaux peuvent être utilisés pour la récupération des éléments traces métalliques (ETM) dans des procédés de dépollution ou de purification des eaux. Comme application, ces nanocomosites sont utilisés pour la rétention du Co (II), Cd (II), Cu(II) et Ni (II) en solution aqueuse. Mots-clés: Nanocomposite – Argile – Polymère biodégradable – Dépollution – Eléments traces métalliques (ETM). Directeur de thèse : André Merlin – EA 4370 USC LERMAB. Co-directeur : Stéphane Molina – EA 4370 USC LERMAB.

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Les coléoptères saproxyliques aptères des forêts anciennes et matures, des descripteurs biologiques de l’état de conservation à la

sélection des cœurs de biodiversité.

EUGENIE CATEAU [email protected]

UMR 1201 DYNAFOR, TOULOUSE INP Toulouse


Défi 3 – CT3 L’ancienneté, c’est-à-dire la continuité temporelle de l’état boisé d’une forêt, a des influences significatives sur les cortèges spécifiques. Les espèces peu circulantes (herbacées, carabes) sont particulièrement touchées par les changements d’utilisation des sols (déforestation, agriculture, pâture, reforestation, etc.). L’objectif de la thèse est de déterminer l’influence de la continuité temporelle de l’état boisé sur les coléoptères aptères de litière. Cette connaissance nous permettra de guider les politiques publiques en ce qui concerne la préservation des écosystèmes. A long terme, l’objectif est, si leurs caractéristiques biologiques vont dans ce sens, de faire de ces espèces des indicateurs de continuité ou de discontinuité de l’état boisé. L’hypothèse principale de la thèse est que l’aptérisme freine la dispersion, et que, de fait, les espèces aptères sont plus sensibles aux changements d’utilisation des sols. La litière est récoltée sur le terrain et mise à sécher au laboratoire. Les espèces contenues dans ces échantillons sont ainsi récoltées, puis identifiées. Les premiers résultats à l’échelle de la communauté ne montrent pas une importance de la continuité de l’état boisé de la forêt étudiée, comme nous le supposions. C’est davantage de la densité de boisement passés et actuels du paysage à proximité (jusqu’à 2000 m) qui apparait comme le facteur déterminant les communautés. A l’échelle de l’espèce, nous avons mis en évidence le caractère pionnier de certaines espèces de coléoptères. Il nous paraît important aujourd’hui d’étudier les mécanismes de dispersion des espèces pour comprendre leurs répartitions et leur capacité de recolonisation. Mots-clés : Forêt – Ancienneté – Coléoptères saproxyliques aptères. Directeur de thèse : Hervé Brustel – UMR 1201 DYNAFOR.


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Importance de la réponse inflammatoire et de sa régulation dans la distribution de l’hantavirus Puumala au sein des populations de

campagnols roussâtres en Europe.

ADELAÏDE DUBOIS [email protected]

UMR 1062 CBGP, MONTPELLIER

Supagro Montpellier

École Doctorale : SIBAGHE



Le campagnol roussâtre Myodes glareolus est le réservoir de l’hantavirus Puumala (PUUV), responsable chez l’homme de la Néphropathie Epidémique (NE), forme atténuée de Fièvre Hémorragique à Syndrome Rénal (FHSR). En Europe, l’incidence de la NE présente une forte variabilité spatiale malgré la distribution continue du réservoir. Les causes de cette variabilité spatiale ne sont à ce jour pas identifiées. Aux hypothèses climatiques et paysagères, nous proposons d’ajouter l’hypothèse que des facteurs intrinsèques aux campagnols puissent également être impliqués. En particulier, nous explorons l’hypothèse d’une variabilité géographique de la résistance/tolérance du campagnol roussâtre à PUUV. Dans ce cadre, ce projet de thèse propose de combiner des approches expérimentales, virologiques et génomiques pour répondre à deux objectifs. Le premier objectif concerne l’identification des régions génomiques du campagnol évoluant sous sélection en réponse à l’adaptation à PUUV. Nous détecterons les signatures de la sélection pour deux régions (Ardennes ; Jura-Ain), en comparant des zones endémiques (beaucoup de cas d’infections à PUUV chez les rongeurs et les humains) et non-endémiques (aucun cas d’infection). Cette approche doit nous permettre d’identifier certains des mécanismes influençant l’issue des interactions (résistance/tolérance) entre le rongeur et le virus. Nous faisons l’hypothèse que des voies immunitaires doivent être impliquées. Le deuxième objectif vise à mettre en évidence la tolérance des campagnols roussâtres à PUUV. Nous infecterons expérimentalement des individus capturés dans des zones d’endémie/non-endémie avec une souche sauvage de PUUV. Nous suivrons la dynamique de l’infection, les cinétiques d’expression de gènes de l’immunité et nous analyserons l’impact de PUUV sur la valeur sélective des campagnols. Une plus forte tolérance à l’infection à PUUV est attendue chez les campagnols issus des zones d’endémie. En effet, cette tolérance favoriserait la transmission de ce virus en populations naturelles, ce qui devrait accroître le risque d’exposition et donc de NE chez l’Homme. Mots-clés : Vertébré – Virus – Génome/génomique – Evolution – Maladies infectieuses. Directeur de thèse : Nathalie Charbonnel – UMR 1062 CBGP. Co-directeur : Philippe Marianneau – ANSES, Unité Virologie, Lyon.


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Analyse de la dynamique migratoire des saumons atlantiques sur deux rivières de la Baie du Mont-Saint-Michel à l’aide

d’outils hydroacoustiques.

FRANÇOIS MARTIGNAC [email protected]

UMR 0985 ESE, RENNES Université Rennes 1

École Doctorale : Vie-Agro-Santé Date de début de thèse : 02/01/2013 Soutenance prévue : Décembre 2015

Défi 3 Les législations européennes (Directive Cadre sur l’Eau, 2000) et nationales (Loi sur l’Eau, 2006 ; Grenelle Environnement, 2007) imposent la restauration de la connectivité écologique des rivières pour rétablir la libre circulation des espèces dans ces milieux. Les barrages et seuils non franchissables constituent en effet des obstacles aux déplacements des individus, ce qui réduit l’accès des poissons à des zones vitales ou fragmente les populations. Pour les poissons migrateurs amphihalins, cette discontinuité écologique se traduit par une limitation de leur aire de répartition et donc de leurs effectifs. La baie du Mont-Saint-Michel est l’exutoire de deux cours d’eau sur lesquels évoluent des populations de saumons atlantiques (Salmo salar) aux caractéristiques biologiques proches: le Couesnon, dont la connectivité estuarienne est susceptible d’être limitée par la présence d’un ouvrage et la Sélune, à l’estuaire libre. L’objectif principal du travail de thèse est d’estimer le niveau de perturbation provoqué par la présence du barrage du Couesnon sur la dynamique migratoire des saumons atlantiques, comparativement à celle de la Sélune. Les populations de géniteurs des deux fleuves côtiers sont donc suivies, décrites et quantifiées à l’aide d’outils hydroacoustiques qui enregistrent en continu les passages des saumons sans impacter leur comportement. Cette innovation technologique non intrusive, encore très rarement employée dans les suivis écologiques en France, est un outil fréquemment employé en Amérique et en Europe du Nord. Les premières campagnes révèlent la plasticité comportementale des saumons du Couesnon qui adaptent leur remontée au nouveau fonctionnement hydrologique du fleuve. Les pics de migration des deux fleuves sont concomitants et semblent répondre aux mêmes stimuli environnementaux. Au-delà d’offrir de nouvelles possibilités aux gestionnaires locaux pour évaluer l’état de la faune piscicole de leurs cours d’eau, l’hydroacoustique vise à augmenter le niveau de connaissance des espèces aquatiques en observant ce qu’aucun autre outil ne permet d’observer. Mots-clés : Hydroacoustique – Continuité écologique – Dynamique migratoire – Saumon atlantique –Estuaire. Directeur de thèse : Dominique Ombredane – UMR 0985 ESE. Co-directeurs : Jean Guillard – UMR 0042 CARRTEL ; Jean-Luc Baglinière – UMR 0985 ESE.

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Effet du statut nutritionnel des arbres sur leur résilience à la sécheresse.

YORAN BORNOT [email protected]

UMR 1137 EEF, NANCY Université de Lorraine École Doctorale RP2E


En raison des changements climatiques, la santé et la productivité des forêts sont menacées, en partie à cause d'épisodes de sécheresse dont l'intensité et la fréquence devraient augmenter dans les prochaines décennies. Toutefois, les arbres possèdent des mécanismes morphologiques et physiologiques pour lutter contre ces modifications de l'environnement et sont dotés d'une capacité de résilience. Définie comme la capacité à retrouver des niveaux de fonctionnements normaux après le retour des conditions favorables, la résilience pourrait être un élément clé pour la survie à long terme des forêts dans un contexte de changement climatique. Au sein du laboratoire, plusieurs études dendrochronologiques ont été réalisées à la suite d'essais de fertilisation. Ces études ont mis en évidence (1) un effet positif du statut nutritionnel du sol sur la croissance des arbres et sur leur état sanitaire, et (2) des interactions complexes et non univoques avec la réponse au climat. Plus récemment, une étude sur le dépérissement du Douglas suite à la sécheresse exceptionnelle de 2003 a mis en évidence un effet positif de la richesse trophique du sol sur les récupérations post perturbation. L'objectif principal de la thèse est de déterminer si l'apport d'éléments nutritifs via la fertilisation permettrait une amélioration de la résilience des arbres à la sécheresse, et dans un second temps de déterminer quelles sont les fonctions physiologiques impactées par la fertilisation qui permettent d'expliquer la modification de la résilience des arbres. L'étude porte sur deux espèces, le chêne sessile et le sapin de Douglas. On s'attend à ce que l'apport d'éléments nutritifs agisse sur plusieurs fonctions physiologiques des arbres telles que (i) l'acquisition du carbone, (ii) l'allocation du carbone entre les différentes fonctions, (iii) l'acquisition des ressources hydro-minérales, et (iv) le statut hydrique de l'arbre. La démarche consiste en une comparaison entre des arbres soumis à des situations nutritionnelles contrastées. Deux manipulations de fertilité sont envisagées. Dans le premier cas, il s'agira d'une comparaison basée sur des dispositifs expérimentaux de fertilisation ayant été mis en place par le passé et proposant deux modalités (placettes fertilisée vs. témoin). La seconde démarche se basera sur des dispositifs plus récents où l'effet du statut nutritif ne sera plus appréhendé grâce à un apport en éléments minéraux mais au contraire par un appauvrissement ("court-circuitage" du cycle des éléments minéraux par la suppression de la matière organique du sol). Des indices de résilience sont calculés à partir des largeurs de cernes confrontées aux données météorologiques ou estimés à partir de l'état sanitaire des couronnes. Des suivis écophysiologiques seront mis en place par la suite. Mots-clés : Chêne sessile (Quercus petraea) – Douglas (Pseudotsuga menziesii) – Dendrochronologie – Ecophysiologie – Fertilisation – Résilience – Sécheresse. Directrice de thèse : Nathalie Bréda – UMR 1137 EEF. Co-directeur : Stéphane Ponton – UMR 1137 EEF.


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Le contrôle biologique des ravageurs via la gestion concertée du paysage : identification des verrous et leviers sociaux par des

modélisations participatives.

NICOLAS SALLIOU [email protected]



Une voie prometteuse en agroécologie est la prise en compte de l’influence des mosaïques paysagères dans les processus de régulation des ravageurs. Ce potentiel, situé à un niveau d’organisation qui dépasse celui de l’exploitation, nécessite une coordination entre différents acteurs du territoire. Evaluer le potentiel de cette ingénierie agro-écologique à l’échelle du paysage passe donc forcément par la prise en compte des processus sociaux qui peuvent générer cette action collective. L'objectif de la thèse est d’identifier les verrous et leviers d’une gestion concertée des paysages en vue de favoriser le contrôle biologique d’insectes ravageurs à cette échelle. Pour cela, nous avons sélectionné un territoire du Sud-Ouest de la France caractérisé par une arboriculture intensive soumise à une forte pression d’insectes ravageurs. Nous proposons d'utiliser la méthodologie de la modélisation d’accompagnement (Commod) car celle-ci est particulièrement pertinente pour appréhender des systèmes socio-écologiques complexes et incertains, gérés par des acteurs multiples aux pratiques et aux intérêts différenciés. Cette approche participative peut se résumer en trois étapes. Tout d’abord, via des enquêtes individuelles avec les différentes parties prenantes, une caractérisation des pratiques agricoles en lien avec leur stratégie de gestion des ravageurs ainsi que leurs perceptions des processus écologiques. Dans un second temps ces informations sur le système socio-écologique permettront de co-construire des modèles multi-agents (jeux de rôle et/ou informatiques) qui synthétiseront les informations collectées et mettront en lumière les enjeux de gestion du paysage identifiés. Dans un troisième temps, les parties prenantes seront concrètement mises en situation lors de simulations participatives basées sur les modèles élaborés précédemment et permettront de tester divers scénarios de gestion. L’exploration par les parties prenantes de ces objets intermédiaires et l’analyse réflexive des expériences des participants permettent d’éclairer les processus socio-écologiques en jeu. Au-delà des limites connues de l’action collective comme la taille du groupe, son hétérogénéité et sa capacité à instituer des règles d’actions, nous chercherons à identifier et à caractériser les freins et les leviers spécifiques de la gestion concertée d’un paysage en vue du contrôle biologique. Notamment, nous aimerions tester l’hypothèse que la prise de conscience des interdépendances des différents acteurs via des éléments constitutifs du paysage favorise l’action collective.

Mots-clés : Modélisation participative – Action collective – Contrôle biologique par conservation,

Directeur de thèse : Claude Monteil – INP-ENSAT UMR 1201 DYNAFOR.

Co-directrice : Cécile Barnaud – UMR 1201 DYNAFOR.


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Effets des évènements hydrologiques extrêmes sur la croissance des alevins de salmonidés.

ELORRI AREVALO [email protected]

UMR 1224 ECOBIOP, ST PEE-SUR-NIVELLE Université de Pau et des Pays de l’Adour

École Doctorale : Sciences exactes et leurs Applications Date de début de thèse : 01/11/2014


Le changement climatique entraîne une augmentation en fréquence et en intensité des évènements hydrologiques extrêmes (crues et étiages), or la température et le débit hydrique sont des facteurs clés dans le fonctionnement et la structure des écosystèmes aquatiques. Chez les salmonidés, les premiers stades de vie se déroulent dans la zone hyporhéique de la rivière, sous le gravier. Au printemps, les alevins émergent et subissent de profonds changements physiologiques : ils démarrent une alimentation exogène composée essentiellement de larves d’invertébrés aquatiques. Pour optimiser leur croissance et leur survie, la production de proies accessibles et de petite taille ne doit pas être limitante au moment de leur émergence du gravier. Cependant, les crues vont avoir tendance à lessiver les organismes, ce qui va affecter négativement la densité, l’abondance et la diversité des macroinvertébrés et par conséquent, ralentir la croissance des salmonidés, ce qui peut avoir des conséquences importantes en termes de survie et d'histoire de vie. De plus, l’habitat est également un facteur d’intérêt : un habitat hétérogène offre plus d'opportunités de refuge à la biocénose, ce qui augmente la résistance de l’écosystème face à ce type de perturbations.

Ce travail a pour but d’évaluer l’impact des crues et des étiages sur la production d’invertébrés et sur la croissance des alevins émergents tout en prenant en compte la complexité de l’habitat. Des expérimentations en milieu contrôlé permettront (1) d’évaluer la disponibilité des ressources sous différentes vitesses de courant et avec un habitat plus ou moins complexe, et (2) de suivre la croissance des salmonidés en fonction de la qualité et de la quantité de ressources disponibles. Des expérimentations in natura et en milieu semi-contrôlé permettront quant à elles d’estimer la production de macroinvertébrés et la croissance des juvéniles dans des sites soumis à des régimes hydrologiques contrastés.

Mots-clés : Evènements hydrologiques extrêmes – Salmonidés – Croissance – Macroinvertébrés – Habitat. Directeurs de thèse : Agnès Bardonnet – UMR 1224 ECOBIOP ; Aitor Larrañaga – Université de Bilbao.


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Estimation de l’impact écologique du capricorne asiatique, Anoplophora glabripennis, sur les populations xylophages natives et leurs organismes associés, et traçage génétique de l’origine de ses

populations invasives en France continentale et Corse.

MARION JAVAL [email protected]

UR 0633 URZF, ORLEANS Université d’Orléans La Source

École Doctorale : ESSVB Date de début de thèse : 01/11/2014


Le capricorne asiatique Anoplophora glabripennis est originaire de Chine, et a été détecté pour la première fois hors de son aire de répartition d’origine en 1996 en Amérique du Nord, où il est désormais établi dans les zones urbanisées du Nord-Est des Etats-Unis, ainsi que dans la région de Toronto au Canada. En Europe la première infestation a été détectée en 2001 en haute Autriche. En France, des foyers sont connus en Haute-Corse, à Gien et à Strasbourg. Le capricorne asiatique est aujourd’hui considéré comme l’une des cent pires espèces invasives dans le monde. Ses larves se développent dans le tronc d’arbres feuillus vivants et sains, et leur présence bloque le passage de la sève et entraine la mort de l’arbre si leur densité est trop élevée. Bien qu’il soit pour le moment cantonné à des habitats urbains et résidentiels, une population du Massachusetts a été capable de coloniser un habitat forestier naturel, mettant ainsi en évidence la nécessité d’effort de contrôle et d’éradication. Le capricorne asiatique a déjà fait l’objet d’un grand nombre d’études, mais l’impact de son invasion sur la faune xylophage native reste aujourd’hui inconnu. Il serait possible qu’il soit un compétiteur supérieur aux espèces natives et que sa présence provoque le déplacement, voire la disparition de certaines autres espèces. Il s’agit donc dans un premier temps d’estimer l’impact du capricorne asiatique sur la faune xylophage native. L’étude des communautés d’insectes par métabarcoding permettra d’accéder à leur composition et à l’abondance relative des espèces, et les patterns de diversité des espèces natives seront ensuite corrélés à l’abondance du capricorne. Le second axe de cette thèse vise à tracer l’origine et les voies d’invasion des populations établies en France en comparant celles-ci au plan génétique avec celles de la zone native asiatique et des diverses zones préalablement envahies. L’utilisation de marqueurs génétiques permettra de reconstituer le scénario d’invasion le plus probable, mais aussi de révéler des liens plus forts entre certaines populations. Enfin, un troisième axe de cette thèse vise à vérifier si le succès invasif du capricorne asiatique ne pourrait pas être dû à une haute tolérance aux variations environnementales, et notamment à des régimes climatiques très différents de ceux rencontrés dans son aire d’origine. L’objectif est de mettre en évidence des différences phénotypiques de réponse à la température à différents niveaux d’expression chez plusieurs populations introduites.

Mots-clés : Biologie moléculaire – Génétique des populations – Espèce invasive – Résistance au stress.

Directeurs de thèse : Alain Roques – UR 0633 URZF ; Géraldine Roux – UR 0633 URZF.


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Modélisation et télédétection de l’apparition et de la propagation de la flavescence dorée de la vigne.

JOHANNA ALBETIS DE LA CRUZ [email protected]

UMR 1201 DYNAFOR, TOULOUSE Ecole d’ingénieurs de Purpan

École Doctorale : SDU2E Date de début de thèse : 05/11/2014

Défi 3 – CT4 L’analyse spatiale des paysages apparaît aujourd’hui comme nécessaire à la compréhension de nombreux phénomènes, incluant la propagation des maladies de cultures. Certains facteurs agronomiques, écologiques, climatiques, topographiques… doivent être analysés conjointement pour appréhender le phénomène de manière globale. La télédétection va nous permettre d’avoir accès à des variables d’intérêt à des échelles spatiales et temporelles différentes. La maladie qu’on se propose d’étudier dans ce travail de thèse est la flavescence dorée de la vigne que l’on trouve dans la plupart des zones de production viticole du sud de l’Europe ; en France, elle touche principalement la moitié Sud du pays. Cette maladie est causée par un phytoplasme et transmise par la cicadelle Scaphoïdes titanus. Elle produit dans la vigne un changement de coloration des feuilles, le non aoûtement et la mortalité des inflorescences et des baies. Le travail de thèse a 2 objectifs principaux : (1) Tester la faisabilité de repérer les zones malades par télédétection à haute ou très haute résolution. Dans un premier temps nous allons chercher l’indice spectral le plus adéquat pour identifier les symptômes de la flavescence dorée, ensuite nous allons tester le calcul des indices en utilisant des données issues de la télédétection à différents résolutions spatiales ; (2) Modéliser les associations entre la présence du vecteur ou de la maladie et les facteurs. Le modèle qui sera proposé pour établir des cartes de risque à l’échelle du vignoble devra pouvoir prendre en compte les conditions de l’année étudiée mais aussi les zones malades détectées précocement par télédétection. La compréhension de la propagation et développement de la maladie va nous permettre d’appliquer les stratégies de lutte les plus adaptées. Mots-clés : Télédétection– Flavescence dorée – Indices de maladies – Modélisation – Vigne. Directeurs de thèse : Gérard Dedieu – UMR 5126 CESBIO ; Sylvie Duthoit – UMR 1201 DYNAFOR.


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Assemblages végétaux pour la restauration écologique de sites contaminés en métaux et fournir des biomasses

à la bio-économie.

NADEGE OUSTRIERE [email protected]



Ces dernières années, le paradigme de la phytoremédiation de matrices contaminées a évolué vers un concept plus complet le « phytomanagement ». Celui-ci couple la restauration écologique des services écosystémiques de matrices contaminées, avec la production de biomasses utilisables pour des applications industrielles liées au développement durable (i.e., biocarburants, bioplastiques, éco-matériaux). L’objectif de la thèse est d’orienter et d’optimiser la production d’espèces végétales, aidée ou non par l’ajout d’amendements, permettant à la fois la restauration écologique de sols ou d’effluents contaminés en métaux avec la production de biomasses valorisables par les écotechnologies. La production de biomasses est orientée selon deux grandes tendances, une biomasse (1) aux concentrations fréquentes ou (2) fortement contaminée en métaux. Au sein du projet, les questions principales sont (1) de trouver les modalités plantes/amendements adaptées à la restauration écologique de sols ou d’effluents contaminés en métaux, (2) sélectionner les plantes les mieux adaptées aux besoins des écotechnologies dont la chimie biosourcée, et (3) essayer d’intégrer localement ces solutions de phytomanagement sur le territoire aquitain. Trois point ont été ou seront abordés : (i) l’efficacité de 2 types de biochar pour faciliter la croissance de plantes aux concentrations fréquentes en métaux dans les parties aériennes tout en réduisant le lessivage et la lixiviation de sols contaminés. L’étude montre l’effet bénéfique des biochars pour diminuer la disponibilité du Cu2+ mais sans réduire la phytotoxicité de sols contaminés en Cu ; (ii) la recherche d’espèces végétales permettant de décontaminer le Cu dans des effluents et produisant une biomasse racinaire à forte concentrations en Cu ; (iii) l’évaluation des performances de ces espèces végétales en mésocosmes pour traiter le Cu présent dans des effluents.

Mots-clés : Phytomanagement – Sites contaminés – Services écosystémiques – Biomasse – Bio-économie.

Directeur de thèse : Michel Mench – UMR 1202 BIOGECO.


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Caractérisation physique, mécanique et thermique d’un béton léger à base de balles de riz et étude du vieillissement.

EDEM CHABI [email protected]

EA 4370 USC LERMAB, NANCY

Université de Lorraine École Doctorale : RP2E

Date de début de thèse: 03/11/2014 Date de soutenance envisagée : 2017

Défi 3 – CT4 « Pour parvenir à un développement durable, la protection de l'environnement doit faire partie intégrante du processus de développement et ne peut être considérée isolément », ainsi s’énonce le troisième principe de la déclaration de Rio sur l’environnement et le développement qui traduit la volonté des nations du monde à faire face aux problèmes environnementaux qui menacent l’existence de notre planète. Des études statistiques révèlent que les bâtiments sont responsables de plus d'un tiers des émissions de dioxyde de carbone (CO2), ce qui fait du secteur du bâtiment le deuxième plus grand émetteur de CO2 après l'industrie. On retrouve alors un intérêt dans l’utilisation de matériaux d’origine naturelle tels que les végétaux (le bois, la paille, le chanvre, le lin, les balles de riz, etc.) qui sont renouvelables, recyclables et durables et peuvent contribuer à limiter de manière non négligeable les émissions de gaz à effet de serre grâce à leur capacité d’emprisonnement du CO2. Notre projet de recherche vise la préservation d’un environnement sain et de qualité à travers le recyclage des déchets de riz (balles de riz) pour en faire des composites balles de riz-ciment pouvant être utilisés dans la fabrication d’éléments non porteurs dans le bâtiment (parpaings, entrevous) et d’éléments de toitures (tuiles). Plusieurs chercheurs ont mené des travaux sur le recyclage des balles de riz pour en faire du béton. Cependant, des questions restent à étudier lorsqu’on décide de mettre en œuvre ce béton dans l’industrie du bâtiment. Les travaux de recherche seront menés suivant deux volets : le volet technologique et le volet scientifique. Le volet technologique abordera la formulation du béton, la mise au point des entrevous et parpaings. Le volet scientifique étudiera les aspects modélisation du matériau, thermique, mécanique et vieillissement. Pour valider les études, un test grandeur nature sera effectué afin de faciliter le transfert de la technologie aux entreprises des BTP. Mots-clés : Développement durable – Environnement – Déchets. Directeur de thèse : Edmond C. Adjovi – Université d’Abomey, Benin. Co-directeurs : André Merlin – EA 4370 USC LERMAB ; Damien Descieux – EA 4370 USC LERMAB.


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Etude du rôle de l’interaction eau x azote dans la compétition entre jeunes plants de chêne

(Quercus petraea L.) et la molinie (Molinia caerulea L.).

ANTOINE VERNAY [email protected]

UMR 0547 PIAF, CLERMONT-FERRAND École Doctorale : SVSAE


L’écosystème forestier est amené à subir une modification majeure de la disponibilité en ressource (fréquences des sécheresses, intensification du prélèvement de bois, augmentation des dépôts d’azote). L’ensemble de ces modifications se traduit par une augmentation des ressources (rayonnement, températures, azote) qui peut favoriser la flore du sous-bois. Or, ces espèces de sous-bois peuvent exercer une compétition forte pour l’accès aux ressources aériennes (rayonnement) et souterraines (eau et éléments nutritifs) vis-à-vis des jeunes plants d’arbre, limitant ainsi leur potentiel de croissance, voire de survie à plus long terme. L’identification de la succession et/ou de la combinaison des « drivers » pilotant la dominance d’un type d’espèces sur l’autre et la compréhension de leurs interactions apparaissent donc cruciales afin d’améliorer la régénération des parcelles forestières dans le cadre des changements de pratique et de climat. Nous proposons donc d’étudier le rôle des interactions multiples dans ces rapports de dominance et, en particulier, de l’interaction entre la disponibilité en azote du sol et celle en eau. Ce projet s’appuiera donc sur une caractérisation de la réponse écophysiologique du jeune plant de chêne et de la molinie dans des conditions de nutrition azotée et de disponibilité en eau contrastées, en conditions contrôlées, et ce pour des niveaux de rayonnements correspondants à un couvert forestier ouvert ou fermé. Un suivi à la fois de la croissance (biomasse, surface foliaire, croissance racinaire), du développement (date de débourrement) ainsi que des processus d’acquisition des ressources (photosynthèse, absorption de l’azote via l’utilisation du 15N, partage de l’eau par l’utilisation du 18O) et de paramètres qualifiant le statut hydrique et azoté des deux espèces concernées (potentiel hydrique de base, δ13C, quantification des ressources azotées et carbonées in planta) permettra d’apporter des éléments de réponse dans une démarche de modélisation structure-fonction. Mots-clés : Azote – Compétition – Eau – Eclaircie – Molinia caerulea L. – Quercus petraea L. – Sol – Régénération – Interactions. Directeurs de thèse : Thierry Améglio – UMR 0547 PIAF ; Philippe Balandier – IRSTEA, Nogent-sur-Vernisson. Co-encadrant : Philipe Malagoli – UMR 0547 PIAF.


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Identification des facteurs écologiques et génétiques susceptibles de réguler la dynamique des populations des

« papillons-cendres », Hylesia spp. (Lépidoptère : Saturniidae), insecte responsable de la papillonite humaine en Guyane.

MARINA CIMINERA [email protected]

UMR 0745 ECOFOG, KOUROU École Doctorale : Université des Antilles et de la Guyane


Les pullulations de « papillons-cendres » attribuées à l’espèce Hylesia metabus constituent un problème récurrent de santé publique en Guyane. Ces papillons génèrent la papillonite chez l’homme, une affection de la peau et des muqueuses très invalidante.

L’élaboration de méthodes spécifiques de régulation des populations s’avère donc très urgente mais nécessite au préalable de vérifier que seule l’espèce H. metabus est impliquée dans ces épisodes d’urtication et de préciser les facteurs régulant la dynamique des populations, notamment le passage des phases de basse densité aux phases épidémiques, ainsi que la provenance de ces individus. Dans le but d’améliorer les techniques de suivi démographique, cette thèse a également comme objectif d’identifier un mélange phéromonal attractif pouvant permettre la mise au point de pièges à phéromones et d’envisager ultérieurement une lutte par confusion sexuelle.

Pour répondre aux deux premiers points, l’outil moléculaire a été privilégié afin d’estimer les divergences génétiques intra- et inter-spécifiques chez les espèces d’Hylesia. Le développement et l’utilisation de marqueurs nucléaires de type microsatellites sur adultes et chenilles provenant de points d’échantillonnage, répartis sur toute la bande littorale du territoire Guyanais, permettra d’avoir une image représentative de la structure génétique des populations. La capture des composants de la phéromone sexuelle est prévue à l’aide de sondes SPME (Solid Phase Micro Extraction). Les composants sont ensuite désorbés et analysés par chromatographie en phase gazeuse couplé à un spectromètre de masse (GC-MS).

Les premiers résultats obtenus suite à l’échantillonnage ont révélé la présence de papillons dans les zones forestières, jusqu’alors considérées comme n’abritant que très peu Hylesia metabus. Ces premiers résultats remettent en cause les théories concernant l’origine des individus responsables de phénomènes de pullulation, que l’on considérait jusqu’à maintenant se multiplier en zone de mangroves avant de coloniser les villes.

Mots-clés : Ecologie – Entomologie tropicale – Génétique des populations – Phéromones sexuelle.

Directeurs de thèse : Alain Roques – UR 0633 URZF ; Ivan Scotti – UR 0629 URFM.

Co-encadrante : Marie-Anne Auger-Rozenberg – UR 0633 URZF.


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Défi 4 : Évaluer et favoriser l’adaptation aux changements globaux des forêts,

prairies et milieux aquatiques

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Elaboration d'un réseau national de placettes permanentes pour étudier l'impact d’une exploitation intensive des rémanents sur la

fertilité des sols forestiers et sur leur biodiversité.

EMILA AKROUME [email protected]

UR 1138 BEF, NANCY & UMR 1136 IAM, NANCY AgroParisTech


Défi 4 – CT 1

Le contexte énergétique actuel est caractérisé par une volonté conjointe de réduire la consommation des énergies fossiles et de développer le marché des énergies renouvelables, en particulier de la filière bois-énergie. Les politiques actuelles préconisent alors une mobilisation accrue de biomasse forestière, dont les rémanents de coupe constituent une ressource non exploitée. Cette intensification des prélèvements pourrait impacter à court ou moyen terme la potentialité trophique des sols forestiers. Cette thèse vise à aborder ces questions par deux aspects complémentaires du fonctionnement des écosystèmes forestiers, les cycles du carbone et de l’azote, en se focalisant les horizons organiques, où se localisent une part essentielle des cycles biologiques. Le second volet s’intéresse aux communautés fongiques, acteurs majeurs des réseaux trophiques des sols forestiers. Les objectifs de ce travail sont d’identifier les effets d’un prélèvement accru de rémanents à très court terme, un an après intervention. Trois traitements sont étudiés : retrait des rémanents, retrait de la litière et des rémanents, et sylviculture habituelle. La thèse a pour support le réseau Matières Organiques des Sols (MOS), destiné au suivi des manipulations de matière organique sur le long terme. L’essentiel de cette thèse consiste en une importante phase de prospection et de caractérisation initiale des 11 placettes chêne et hêtre du réseau MOS. La disposition des différents traitements a été déterminée par un tirage aléatoire, basé sur les résultats d’analyses NIRS/MIRS qui fournissent une cartographie précise de l’hétérogénéité du sol à l’échelle de la placette. Cela a permis de développer une méthodologie robuste et efficace d’élaboration de placettes permanentes à partir des données de spectroscopie infra-rouge. En parallèle, la caractérisation des communautés fongiques à grande échelle a été effectuée sur ces 11 sites par une nouvelle technologie de séquençage (Illumina, MiSeq 2x300pb), permettant une approche biogéographique de la distribution des communautés fongiques. Mots-clés : Durabilité des écosystèmes – Matière organique des sols – Flux biogéochimiques – Biodiversité fongique – NIRS/MIRS – Biologie moléculaire. Directeurs de thèse : Laurent Saint-André – UR 1138 BEF ; Marc Buée – UMR 1136 IAM ; Bernd Zeller –UR 1138 BEF.


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Functional and evolutionary role of bordered pit membrane in conifers: inter and intra-specific study.

PAULINE BOUCHE [email protected]

UMR 1202 BIOGECO, BORDEAUX Université de Bordeaux

Institut of Systematic Botany and Ecology University of Ulm, Germany

École Doctorale : EDSE Date de début de thèse : 01/11/2012

Défi 4 – CT3

La résistance à la sécheresse des arbres est une problématique actuelle majeure. Ma thèse se concentre sur la relation entre la résistance à la cavitation (proxy de la résistance à la sécheresse) et la micro-anatomie du xylème et en particulier des ponctuations aréolées chez les conifères. Le but est de comprendre dans un premier temps le rôle fonctionnel de ces ponctuations et dans un second temps d’appréhender le lien entre l’évolution anatomique de la ponctuation et la résistance à la cavitation au sein du taxon des conifères au niveau inter- et intra-spécifique. Les travaux de ma première année de thèse chez 115 espèces de conifères m’ont permis de mettre en évidence : 1) que le mécanisme de cavitation aurait lieu au niveau du joint entre le torus et le bord de l’aperture au sein de la ponctuation chez la plupart des familles de conifères ; 2) un trade-off indirect entre résistance à la cavitation et coût de construction d’un xylème. Des analyses de contrastes phylogénétiquement indépendant (PICs) m’ont aussi permis de montrer une évolution convergente de l’anatomie de la ponctuation et de la résistance à la cavitation confirmant le lien évolutif très fort entre ces traits fonctionnels.

La partie « intra-spécifique » de mon projet de thèse a pour but d’étudier la variabilité intra-arbre (entre les organes et au sein d’un organe) de la résistance à la cavitation. Pour cela, nous avons utilisé une technique de micro-tomographie pour estimer la résistance à la cavitation d’aiguilles de Pinus pinaster et mis en place un protocole pour les mesures du tronc et des racines. Ces résultats, associés à l’étude des propriétés anatomiques de la ponctuation chez ces différents organes, ont permis de mettre en évidence que la variabilité de la résistance à la cavitation au niveau intra-arbre est très faible, voire nulle chez les Pinaceae.

Mots-clés : Ecophysiology – Cavitation – Conifers wood – Torus-margo.

Directeurs de thèse : Sylvain Delzon – UMR 1202 BIOGECO ; Steven Jansen – University of Ulm.


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Génétique et biologie de la conservation du Desman des Pyrénées (Galemys pyrenaicus).

FRANÇOIS GILLET [email protected]

UR 0035 CEFS, TOULOUSE Université Paul Sabatier, Toulouse


Défi 4 – CT3 Le Desman des Pyrénées (Galemys pyrenaicus) est un petit mammifère aquatique endémique du quart nord-ouest de la Péninsule Ibérique et du massif pyrénéen. Sa biologie et son écologie très spécialisées en font une espèce très sensible aux modifications anthropiques qui affectent ses habitats et sa ressource alimentaire. Cet animal vulnérable, discret et difficile à étudier (nocturne, sensible à toute manipulation, semi-aquatique, …), souffre d’un manque évident de connaissances afin de mieux orienter les mesures conservatoires. Cette thèse a pour objectif fondamental d’utiliser une approche multi-échelles pour analyser les composantes génétiques et les processus évolutifs associés, qui interviennent dans la répartition, l’occupation de l’espace et la conservation de cette espèce. A l’échelle de l’aire de distribution française, le but de ce projet est d’étudier la structure phylogéographique et populationnelle du Desman grâce à l’utilisation de marqueurs génétiques mitochondriaux et nucléaires. Les résultats préliminaires ont permis d’identifier trois populations, plus ou moins isolées géographiquement, dans les Pyrénées françaises. En parallèle, un bassin versant est plus particulièrement étudié (le Salat dans les Pyrénées Centrales) afin de disposer d’informations plus précises sur les facteurs environnementaux, notamment anthropiques, qui influencent la répartition et la structure génétique de l’espèce à cette échelle. Enfin, sur un tronçon de l’Aude soumis à régulation hydroélectrique, des analyses permettent d’évaluer l’impact des ouvrages et de la régulation du débit sur le Desman en vue de formuler des recommandations favorables à sa conservation. Sur ce site, nous réalisons un suivi des populations par identification individuelle au moyen de marqueurs microsatellites amplifiés à partir d’échantillons de fèces. Cette étude a déjà permis la mise au point de 24 microsatellites polymorphes ainsi que l’identification d’une trentaine d’individus présents en 2011 et 2012. Les données de 2013 et 2014 sont en cours d’analyse. Mots-clés : Génétique des populations – Desman des Pyrénées – Biodiversité – Interaction milieux naturels et société. Directeur de thèse : Johan Michaux – Université de Liège – Cirad. Co-directeur : Stéphane Aulagnier – UR 0035 CEFS.


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Les métabolismes oxydatifs acellulaires dans l’environnement – Importance dans le cycle biogéochimique du carbone.

BENOIT KERAVAL [email protected]

UR 0874 UREP, CLERMONT-FERRAND Université Blaise Pascal École Doctorale : SVSAE


La minéralisation de la matière organique par l’activité respiratoire des microorganismes hétérotrophes est classiquement considérée comme un processus strictement intracellulaire. Or, l’UREP et le LMGE ont récemment mis en évidence l’existence de métabolismes d’origine cellulaire qui se reconstituent à l’extérieur des cellules dans le sol. Ces métabolismes extracellulaires (EXOMET), sont la résultante de l’activité d’enzymes capables de maintenir leurs activités pendant de longues périodes grâce au rôle protecteur des particules de sol après lyse cellulaire. Cette stabilisation dans un contexte extracellulaire du contenu enzymatique intracellulaire permettrait à une fraction des enzymes de reconstruire des métabolismes complexes comme la respiration (glycolyse + cycle de Krebs). Selon les premières estimations, l’EXOMET serait responsable de 16 à 48% des émissions de CO2 par les sols. Néanmoins, la quantification de ces flux, probablement surestimée, doit faire l’objet d’études complémentaires. A cette fin, les travaux que nous conduisons suggèrent que la signature isotopique très particulière du C-CO2 issue de l’EXOMET pourrait permettre de quantifier simultanément les flux respiratoires résultant de l’EXOMET et du métabolisme cellulaire dans les sols. L’EXOMET semble également répondre différemment aux forçages abiotiques (température, pression, etc.) par comparaison avec le métabolisme intracellulaire. Compte tenu de l’importance quantitative de l’EXOMET, il est nécessaire de comprendre les paramètres régulant l’expression de ce processus. Ainsi, je focalise actuellement mes recherches sur (i) l’importance relative de l’ultrastructure du sol et de ces particules élémentaires (argiles, limons, sables) dans le processus de stabilisation des enzymes intracellulaires, et (ii) sur la relation existant entre le biote et l’humidité des sols sur l’expression relative de la respiration intracellulaire et de la minéralisation extracellulaire du carbone. Mots-clés : Biogéochimie du carbone – Changement climatique global – Métabolismes extracellulaires –Activités enzymatiques. Directeur de thèse : Christian Amblard – UMR CNRS 6023. Co-encadrants : Sébastien Fontaine – UR 0874 UREP ; Anne Catherine Lehours – UMR CNRS 6023.


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Impact de l’augmentation des températures et du stress hydrique sur la migration altitudinale

récente des espèces végétales.

EMILIEN KUHN [email protected]

UMR 1092 LERFOB, NANCY AgroParisTech


Défi 4 – CT4

Le développement des activités humaines est à l’origine de modifications temporelles sans précédent, en ampleur et en rapidité, des conditions environnementales, l’évolution du climat et la modification de la qualité des sols étant les principaux changements observés et attendus pour le 21ème siècle. En France, une augmentation des températures annuelles moyennes de l’ordre de 1°C a eu lieu au cours du siècle dernier. Les évolutions observées de la flore forestière apparaissent fortement liées à l’évolution du climat.

Les objectifs de la thèse, qui reposent sur l’hypothèse que les facteurs abiotiques sont les principaux moteurs de migration des espèces végétales, sont les suivants : (1) Déterminer l’évolution récente de la distribution des espèces végétales forestières des forêts françaises ; (2) Analyser séparément les phénomènes d’extinction en limite altitudinale basse de l’aire de distribution des espèces et les phénomènes de colonisation en limite haute qui, ensemble, déterminent leur vitesse de migration ; (3) Associer les phénomènes de colonisation et d’extinction aux limites altitudinales haute et basse de l’aire de répartition aux changements climatiques en cours ; (4) Distinguer la sensibilité des espèces à la température et au stress hydrique de façon à rechercher si les espèces ont migré de façon plus importante dans les zones où les conditions climatiques déterminant leur répartition ont le plus évolué.

Ce travail sera réalisé à partir de bases de données floristiques (EcoPlant, Sophy et IFN). Ces données, géo-référencées, permettent de modéliser la distribution des espèces végétales au cours des 50 dernières années et donc d’évaluer son évolution. Les résultats attendus permettront de caractériser plus finement la vitesse de migration des espèces et de tester l’hypothèse selon laquelle la marge haute des aires de distribution serait conditionnée par la température alors que la marge basse serait liée au stress hydrique. Comprendre le lien existant entre distribution et climat permettra également d’évaluer l’impact du changement climatique en cours sur la flore forestière.

Mots-clés : Ecologie – Changement climatique global – Espèces végétales – Distribution – Marges.

Directeur de thèse : Jean-Claude Gégout – UMR 1092 LERFoB.


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Hétérogénéité interindividuelle de performance démographique et personnalité chez le chevreuil.

CHLOE MONESTIER [email protected]

UR 0035 CEFS, TOULOUSE Université Paul Sabatier, Toulouse


Défi 4 – CT3

La dynamique des populations est déterminée par des traits démographiques tels que la survie et la reproduction. Cependant, ceux-ci peuvent être affectés par des caractéristiques propres aux individus comme des attributs morphologiques ou physiologiques ou, comme cela a été montré plus récemment, la personnalité. De récentes recherches ont montré que les différences comportementales entre individus demeurant constantes à travers le temps et les situations peuvent modifier la façon dont les individus résolvent les différents compromis qui composent leur stratégie d’histoire de vie. Cependant, notre compréhension de comment la personnalité animale influence les stratégies d’histoire de vie en est encore à un stade peu avancé.

Ce projet a pour but d’explorer le lien entre traits comportementaux et traits d’histoire de vie (survie, croissance et succès reproducteur) chez le chevreuil. Une première étude visait à tester l’effet du comportement des mères sur la survie précoce des faons. Nous avons supposé que des mères plus agressives et mobiles (individus proactifs) favoriseraient la survie de leurs faons en les protégeant mieux des prédateurs par exemple, contrairement à des mères avec un comportement plus passif face au danger (individus réactifs). Nous avons également supposé que le gîte du faon jouerait un rôle dans sa survie. Nous avons montré que la survie précoce des faons dépendait fortement de l’interaction entre l’habitat servant de gîte et le comportement de la mère. Ainsi, les faons de femelles plus agressives et mobiles survivraient mieux dans les milieux ouverts alors que les faons de mères plus passives auraient une meilleure survie dans les milieux fermés. Ces nouveaux résultats montrent que les différences inter-individuelles dans le comportement des mères influent fortement la survie précoce de leurs faons et donc leur propre valeur adaptative.

Ainsi, la mise en évidence de la personnalité via l’étude de traits comportementaux et de ses conséquences sur les traits démographiques éclairerait nos connaissances sur l’évolution des stratégies démographiques chez les grands herbivores et apporterait des éléments de réflexion sur la gestion de cette population sauvage.

Mots-clés : Ecologie comportementale – Vertébré – Démographie – Personnalité – Gestion des milieux.

Directeur de thèse : Mark Hewison – UR 0035 CEFS.

Co-directeur : Jean-Michel Gaillard – UMR CNRS 5558.


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Etude structure-fonction des glutathion transférases de peuplier appartenant à la classe Phi.

HENRI PEGEOT [email protected]




Les glutathion transférases (GST) sont des protéines participant à la détoxication cellulaire et au métabolisme secondaire. Chez le peuplier, on dénombre au moins 80 gènes codant pour ces protéines, répartis en 14 classes. Les GST de la classe Phi sont présentes chez les organismes photosynthétiques et quelques champignons. Elles possèdent une sérine catalytique nécessaire à la conjugaison du glutathion sur des molécules variées. Des études protéomiques et transcriptomiques ont montré que ces gènes étaient régulés en réponse à de nombreux stress. Toutefois, leurs fonctions et leurs substrats physiologiques restent incertains.

Le projet porte sur l’étude structure-fonction des GST Phi du peuplier afin de comprendre les spécificités expliquant l’apparition et l’expansion de cette classe chez les plantes terrestres. Le programme de travail se découpe en trois grands axes : (1) L’étude des propriétés enzymatiques et structurales des protéines recombinantes ; (2) L’étude des quantités de transcrits et de protéines dans les organes de peuplier ; et (3) La recherche de substrats physiologiques.

L’expression de ces GST a été mesurée au niveau transcriptionnel et pour certaines au niveau protéique dans 8 organes de peuplier. Les 8 isoformes de GST Phi du peuplier et différents variants catalytiques ont été exprimés dans Escherichia coli et purifiés. Les interactions avec des substrats modèles, composés possédant des cycles aromatiques, herbicides/pesticides, métabolites secondaires et hormones ont été testées. Les paramètres cinétiques vis-à-vis des substrats modifiés ont été déterminés et des différences d’affinité et d’efficacité catalytique ont été détectées. Les structures de plusieurs GST Phi, seules ou complexées avec des ligands, ont été résolues.

La recherche des substrats physiologiques de ces protéines sera effectuée à l’aide des protéines recombinantes à partir d’extraits de peuplier et de chimiothèque, dans le but d’obtenir la structure 3D de complexes protéine-substrat.

Mots-clés : Glutathion transférase – Caractérisation d’enzyme – Structure 3D – Populus.

Directeur de thèse : Nicolas Rouhier – UMR 1136 IAM.

Co-directeur : Arnaud Hecker – UMR 1136 IAM.


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Adaptation des itinéraires sylvicoles du chêne sessile et du Douglas aux changements climatiques.

RAPHAËL TROUVE [email protected]


École Doctorale : RP2E Date de début de thèse : 01/01/2012,


Les sylviculteurs se sont jusqu’ici largement appuyés sur des outils (tables de productions puis modèles de croissance) et des références du passé pour raisonner les itinéraires sylvicoles. Cependant, dans le contexte actuel des changements globaux, la majorité de ces outils trouvent leur limite dans la mesure où les conditions écologiques (climat, sol) ne sont pas prises en compte de façon explicite (mais implicite, le plus souvent via un indice de fertilité) et sont considérées comme stables dans le temps. L’objectif de la thèse est de faire évoluer ces modèles de croissance afin de tenir compte de l’évolution des facteurs environnementaux et de leurs interactions avec la sylviculture. Le chêne sessile et le Douglas ont été choisis du fait de leur importance économique au sein de la filière bois française. L’hypothèse principale de la thèse est d’étudier si la réponse des arbres au climat est différente selon les niveaux de densité et de compétition auxquels ils sont soumis, c'est-à-dire de tester l’existence d’une interaction densité-climat. Je m'appuie pour cela sur les réseaux d'expérimentations chêne et Douglas du groupement d'intérêt scientifique "coopérative de données pour la croissance des peuplements forestiers" (COOP). L'objectif de ces réseaux, regroupant chacun une dizaine de sites expérimentaux et installés dans les années 1990, est de contrôler expérimentalement la densité des peuplements en intra-site et d'explorer en inter-site les gradients environnementaux. Les mesures dendrométriques pluriannuelles issues de ces réseaux vont alors être croisées à des séries climatiques afin de tester l’existence d’interactions densité-climat. Si cette hypothèse s’avère exacte, il pourra être possible de gérer le niveau de densité des peuplements afin de moduler les effets des changements climatiques (et notamment des sécheresses) sur la croissance du peuplement. À terme, ces modèles pourront être intégrés dans des simulateurs de dynamique forestière qui serviront à créer les itinéraires et guides de sylviculture de demain.

Mots-clés : Biométrie – Modélisation des systèmes complexes – Dynamique des populations et des peuplements – Changement climatique global – Interactions croissance-densité-climat.

Directeur de thèse : François Lebourgeois – UMR 1092 LERFoB.

Co-directrice : Catherine Collet– UMR 1092 LERFoB.


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Assemblage des communautés d’arbres de Guyane française, à une échelle locale.

ELODIE ALLIE [email protected]

UMR 0745 ECOFOG, KOUROU Université de la Guyane

École Doctorale : Université de la Guyane Date de début de thèse : 01/10/2012

Date de soutenance envisagée : 12/2015 Défi 4 – CT2 et CT3

Comprendre l’occupation de l’espace par les organismes est une problématique centrale en écologie des communautés. Elle vise à expliquer la coexistence entre espèces, qui résulte de processus écologiques et évolutifs. L’assemblage des communautés d’arbres tropicaux est un sujet de riches débats pour lesquels il n’y a actuellement pas de consensus quant à l’importance relative des différents processus (filtrage environnemental, compétition, limite de dispersion). Ce manque de consensus est principalement dû au fait que les diverses études sont réalisées avec des méthodes et des échelles spatiales différentes. L’objectif de cette thèse est d’identifier et mesurer l’importance relative des processus dans l’assemblage des communautés d’arbres de Guyane française. Pour y répondre, je cherche dans un premier temps à déterminer si la majorité des espèces présente des préférences d’habitats. Si oui, cela signifie qu’il y a une hétérogénéité environnementale qui explique une partie de la structuration spatiale des communautés d’arbres. Dans ce cas, l’environnement est découpé en habitats homogènes et l’importance relative des différents processus est étudiée au sein de chaque habitat. Comme les processus agissent à différentes échelles spatiales, l’importance relative des processus est ensuite étudiée à différentes échelles spatiales locales (jusqu’à 25 ha). Enfin les processus sont étudiés sur des sites présentant des environnements différents. Comme les processus sont en interaction, nous utilisons des indices de diversité taxonomique, phylogénétique et fonctionnelle afin de tester différentes hypothèses concernant les processus écologiques et évolutifs. Les premiers résultats de l’analyse des préférences d’habitats mettent en évidence quatre guildes d’espèces qui traduisent quatre types d’habitats caractérisant les conditions hydriques des sols. Cela permet de montrer l’importance du filtrage environnemental sur la structuration spatiale des communautés d’arbres. On s’attend ensuite à ce que l’importance des processus soit différente selon les habitats, l’échelle spatiale et le site considérés.

Mots-clés : Environnement – Biodiversité – Ecologie fonctionnelle – Systématique – Dynamique des populations et des peuplements. Directeurs de thèse : Christopher Baraloto – UMR 0745 EcoFoG ; Raphaël Pélissier – UMR 0931 AMAP.


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Impacts des changements globaux sur les cycles CNP et le potentiel agricole des sols sibériens.

FELIX BRÉDOIRE [email protected]

UMR 1391 ISPA, BORDEAUX Université Bordeaux

École Doctorale : EDSE Date de début de thèse : 17/09/2012

Défi 4 – CT1 Le changement climatique et l’augmentation de la population humaine sont en passe de modifier de manière substantielle l’occupation et l’utilisation des territoires et, de ce fait, les relations géopolitiques. La Sibérie, vaste territoire encore relativement peu exploité et situé à proximité de la Chine, pourrait alors devenir un espace attractif pour l’installation humaine et le développement de diverses activités, notamment agricoles. Dans le cadre des préoccupations actuelles quant à la durabilité des systèmes agricoles et alors que les prédictions disponibles concernant le potentiel de ces régions se limitent souvent aux paramètres climatiques, des données agronomiques et écologiques doivent être prises en compte. En particulier, il est nécessaire d’évaluer le statut nutritionnel et le fonctionnement actuel du système sol-plante afin d’envisager son évolution, concomitante aux modifications du climat. Ceci devrait permettre d’orienter les décisions éventuelles concernant l’utilisation des territoires dans des directions réalistes et soutenables. La principale hypothèse testée concerne l’importance de la couche de neige en hiver vis-à-vis des processus biogéochimiques contrôlant la croissance des plantes. L’analyse des archives climatiques régionales ainsi que les projections indiquent une augmentation de l’épaisseur de neige. Or, cette augmentation de couverture neigeuse, en modifiant la température des sols et le régime hydrique, pourrait avoir un effet sur les modes de décomposition de la matière organique et sur les cinétiques et intensités de libération de nutriments (azote et phosphore) conduisant ainsi à une fertilité accrue des sols. Notre approche combine l’étude de sites localisés le long d’un gradient de conditions pédoclimatiques ainsi que la manipulation de la hauteur de neige. Les données récoltées proviennent de techniques d’écologie descriptive, d’analyses chimiques et isotopiques de sol et de végétation, de sondes de température et d’humidité… Elles sont en phase d’implémentation au sein de modèles qui nous permettront de mieux comprendre le fonctionnement intégré de notre écosystème. Les sites expérimentaux sont situés en forêt et en prairie, dans une région du sud-ouest de la Sibérie. Mots-clés : Biogéochimie – Changement climatique – Sciences du sol – Ecologie – Agriculture durable. Directeur de thèse : Mark Bakker – UMR 1391 ISPA. Co-directeurs : Delphine Derrien – UR 1138 BEF ; Bernd Zeller – UR 1138 BEF.


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Evolution et adaptation de Trametes versicolor, un champignon décomposeur du bois.

AURELIE DEROY [email protected]


Date de début de thèse : 01/12/2012 Soutenance prévue : Décembre 2015

Défi 4 – CT2 et CT3 Le bois représente une des ressources en polymères (cellulose et lignine) les plus abondantes de l’écosystème. Les champignons saprophytes dégradant la lignocellulose jouent un rôle important dans le cycle du carbone. Ceux de la classe des Agaricomycota sont particulièrement intéressants puisque certains possèdent la capacité de dégrader la totalité des composés du bois ce qui en fait des organismes à fort intérêt biotechnologique. Le but principal de cette thèse est d’étudier en utilisant des approches de génomique comparative et de biochimie les mécanismes fongiques impliqués dans les processus de décomposition du bois afin de mieux comprendre les facteurs moléculaires impliqués dans l’adaptation du champignon à son environnement. Nous focalisons sur les systèmes de dégradation et de détoxication extracellulaire et intracellulaire rencontrés chez Trametes versicolor, champignon de pourriture blanche de la famille des Basidiomycètes. Les approches envisagées et la stratégie scientifique pour mener à bien ce projet sont pluridisciplinaires. Nous émettons l’hypothèse que l’essence de l’arbre est un des facteurs influençant l’adaptation de Trametes versicolor. Différentes souches ont été sélectionnées en fonction de leur habitat. Un polymorphisme phénotypique des isolats a été mis en évidence lors de la dégradation de différentes essences de bois de ce champignon. Le reséquençage du génome a permis détecter des différences génomiques entre les souches mise en corrélation avec le polymorphisme phénotypique. Une approche fonctionnelle d’une famille multigénique de protéines impliquées dans le système de détoxication lors de la dégradation du bois a également été réalisée, puisqu’il a été montré dans la littérature que le nombre et la variabilité des gènes intervenant dans la voie de détoxication des champignons décomposeurs du bois sont très importants. Mots-clés : Trametes versicolor – Polymorphisme – Adaptation. Directeurs de thèse : Eric Gelhaye – UMR 1136 IAM ; Philippe Gérardin – EA 4370 USC LERMAB.


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Evolution des déterminants de l’interaction gène pour gène en lien avec l’adaptation à la plante hôte : cas de l’agent de la rouille du

peuplier Melampsora larici-populina lors d’un contournement majeur de résistance.

ANTOINE PERSOONS [email protected]

UMR 1136 IAM, NANCY Université de Lorraine



Date de soutenance envisagée : 11/12/15


Les interactions plante-pathogène sont conditionnées par un dialogue moléculaire complexe qui s’établit entre les deux protagonistes. Parmi les molécules impliquées, les effecteurs de l'agent pathogène contribuent au succès de l'infection en interférant avec le métabolisme, la signalisation et les réactions de défense de l'hôte. Les effecteurs protéiques décrits à ce jour chez les rouilles présentent des caractéristiques communes (petites protéines sécrétées riches en cystéine). Melampsora larici-populina est un champignon pathogène responsable de la rouille foliaire du peuplier qui cause des dommages importants dans les peupleraies Européennes. A ce jour, toutes les résistances déployées ont été contournées, le dernier événement majeur de contournement ayant eu lieu en 1994 (contournement de la Résistance 7). Le génome de l'isolat virulent 7 98AG31 a été séquencé et a révélé un génome de 101 mégabases contenant 16 399 gènes prédits dont 1184 gènes codant des petites protéines sécrétées. Une étude de génétique des populations portant sur 600 isolats a été réalisée pour déterminer l'impact de ce contournement sur l'histoire démographique de M. larici-populina. Les génomes de 80 isolats du champignon, répartis dans trois groupes génétiques décrits ont été séquencés en utilisant la technologie Illumina pour identifier les bases génétiques du contournement. Plus de 300 000 sites polymorphes (SNP) par isolats ont été identifiés par alignement sur le génome de référence. Une analyse de génomique des populations sera entreprise afin de comprendre l'émergence de la virulence 7. A partir des données SNP, en utilisant des indices de différenciation et de sélection et en tenant compte de l'histoire démographique des isolats sélectionnés, les régions génomiques entrainées par cet évènement de sélection pourront être mises à jour. Les gènes candidats les plus prometteurs au sein de ces régions seront analysés plus avant afin de préciser leur rôle dans le processus infectieux. Mots-clés : Champignon phytopathogène – Génétique des populations – Génomique – Evolution –Anthropisation.

Directeur de thèse : Sébastien Duplessis – UMR 1136 IAM. Co-directeurs : Stéphane De Mita – UMR 1136 IAM ; Fabien Halkett – UMR 1136 IAM.


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Causes fonctionnelles et évolutives de l’adaptation locale chez Pinus nigra. Intérêt pour la gestion durable d’une

sous-espèce protégée européenne, le pin de Salzmann (Pinus nigra salzmannii).

GUIA GIOVANNELLI [email protected]

UR 0629 URFM, AVIGNON Université Aix-Marseille

École Doctorale : Sciences de l’Environnement Date de début de thèse : 01/10/2013

Défi 4 – CT3 Le pin noir (Pinus nigra Arnold) est une espèce d’arbre forestier de première importance pour la foresterie européenne. Sa distribution européenne et péri-méditerranéenne est morcelée et ses exigences écologiques de grande amplitude. L’objectif général de ma thèse est d’étudier l’histoire évolutive et la diversité fonctionnelle du pin noir dans le Bassin Méditerranéen afin notamment de comprendre quelle sera sa réponse aux changements climatiques. Pour répondre à cet objectif il faut tout d’abord clarifier la taxonomie du pin noir, qui est actuellement encore indéfinie, et caractériser l’histoire évolutive des pins noirs en plaçant le pin de Salzmann dans son contexte phylogénétique et phylogéographique. Trois approches différentes sont utilisées : recherche des SNP sur 5 gènes code–barre et sur 14 gènes candidats ; génotypage des individus appartenant aux différentes sous-espèces de pin noir avec microsatellites nucléaires et chloroplastiques. Les microsatellites (mis au point au cours de la thèse) permettront aussi d’étudier les flux de gènes entre les différentes sous-espèces de pin noir et leurs conséquences évolutives en termes de « pollution génétique » dans les habitats où sont présentes différentes sous-espèces de pin noir suite à des reboisements. Ensuite, nous nous concentrerons sur l’identification des variables climatiques et stationnelles qui exercent un effet limitant vis-à-vis de la croissance radiale du pin noir et on analysera la microdensitométrie du bois afin d’acquérir des données relatives aux fluctuations intra-annuelles de la croissance. Ces données seront acquises en plantation comparative de provenances (réseau PlantaComp). Le signal enregistré dans le bois sera utilisé comme un marqueur de la réponse adaptative des populations de pin noir analysées, visant à expliquer la variabilité inter-arbres de la croissance radiale et à séparer ses composantes environnementales et génétiques. Enfin, les résultats combinés de diversité génétique et fonctionnelle permettront d’envisager la création d’un modèle d’évolution de la dynamique forestière et de la répartition géographique du pin noir sous changements climatiques et de contribuer à la gestion des ressources génétiques forestières et des habitats du pin noir en France et en Europe. Mots-clés : Forêt taxonomie – Phylogéographie – Croissance – Adaptation – Evolution. Directeur de thèse : Bruno Fady – UR 0629 URFM. Co-directeur : Frédéric Guibal – UMR CNRS 7263 IMBE.


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Comparaison des Efficiences de Production de Biomasse (EPB) d’une forêt d’une prairie et d’une culture.

LAURA HEID [email protected]


Date de début de thèse : 01/10/2013 Défi 4 – CT 1

L’étude du cycle du carbone dans les écosystèmes terrestres (forêt, prairie, culture) est fondamentale afin de comprendre leur fonctionnement, leur rôle dans le cycle du carbone ainsi que les répercussions du changement climatique sur ces écosystèmes. L'objectif général de la thèse qui est de comparer le comportement des 3 types d'écosystèmes (forêt, prairie et culture) soumis aux mêmes conditions pédoclimatiques, se place dans ce contexte.

Il s’agit dans un premier temps d’obtenir des efficiences de production de biomasse (BPE, rapport entre les quantités de carbone stockées dans les tissus et absorbées) pour des intervalles de temps réduits, du mois à la semaine selon l’écosystème (prairie/culture et forêt, respectivement). Un second objectif est d’estimer plus précisément où est alloué le carbone dans la plante, en suivant la formation de certains composés d’intérêts (CI) propre à chaque écosystème et également de voir si il existe une variation de cette allocation selon les conditions climatiques ou le type d’écosystème. Les efficiences de production de composés d’intérêt (CIPE) seront calculées mensuellement pour chaque écosystème. Une comparaison sera alors réalisée en termes de BPE et de CIPE afin d'analyser les capacités respectives des 3 écosystèmes à s'adapter aux changements climatiques et à jouer un rôle dans la mitigation de l’effet de serre, mais également de suivre où se fixera le carbone absorbé par la GPP.

Dans le cadre de l'Observatoire Pérenne de l'Environnement (OPE), trois écosystèmes voisins situés à Montier‐sur‐Saulx et Osne-le-Val ont été instrumentés dans le but de mesurer en continu les échanges des principaux gaz à effet de serre (CO2, CH4 sur forêt et prairie) et d'énergie (rayonnements, flux de chaleur sensible et latente) à l’interface couvert‐atmosphère, ainsi que les conditions micrométéorologiques et édaphiques dans lesquelles ces échanges se produisent. De plus, un suivi régulier du développement des écosystèmes (biomasse, surface foliaire, état de sénescence et état sanitaire) est également réalisé.

Mots-clés : Allocation du carbone – Ecosystèmes terrestres – Production de biomasse – Concentration en carbone – Eddy-covariance.

Directeur de thèse : André Granier – UMR 1137 EEF.

Co-directeur : Bernard Longdoz – UMR 1137 EEF.


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Effet de sécheresses extrêmes sur l’écosystème prairial : évaluation du rôle tampon de la diversité végétale et

de la complémentarité fonctionnelle entre espèces par approche expérimentale.

PAULINE HERNANDEZ [email protected]

UR874 UREP, CLERMONT-FERRAND Université Blaise Pascal École Doctorale : SVSAE


Avec le réchauffement climatique en cours, la fréquence et l'ampleur des phénomènes climatiques extrêmes devraient augmenter. Ces phénomènes météorologiques extrêmes peuvent agir en tant que pressions menaçant la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes et peuvent modifier l’intégrité de ces écosystèmes lorsqu’ils dépassent certains seuils. La thèse en cours se concentre ainsi sur les mécanismes de résistance et de résilience des prairies permanentes de moyenne montagne face à des sécheresses extrêmes. La compréhension de ces mécanismes s’avère nécessaire à la gestion des prairies dans un objectif de maintien des services écosystémiques (production, qualité du fourrage) face aux extrêmes climatiques. Les objectifs sont d’étudier le rôle de la diversité spécifique, de la diversité intraspécifique et en particulier de la diversité fonctionnelle dans la résistance à la déshydratation et dans la récupération des communautés prairiales suite à des sécheresses sévères. Ainsi, on se propose de tester l’effet « tampon » de la diversité et d’étudier les mécanismes de complémentarité fonctionnelle entre espèces impliquées, notamment au niveau racinaire. Pour cela, deux expérimentations en mésocosmes ont été mises en place respectivement en 2012 et 2014 : des bacs contenant des mélanges d’espèces prairiales sont soumis à une sécheresse estivale extrême puis réhydratés. L’hypothèse principale est que les mélanges contenant les espèces possédant des traits fonctionnels complémentaires (dissimilarité fonctionnelle notamment en terme de profondeur d’enracinement) auront une capacité de résistance et de résilience au stress hydrique plus élevée. Les premiers résultats concernant la production aérienne tendent à montrer un effet net positif de la biodiversité (overyielding) durant la phase de résilience, majoritairement dû à des interactions de type complémentarité. Au niveau souterrain, les racines profondes semblent avoir un rôle prépondérant dans les phases de résistance et de récupération à très court-terme, alors que les racines de surface auraient un rôle déterminant pour la récupération à plus long-terme. Mots-clés : Changement climatique – Ecologie fonctionnelle – Biodiversité – Résilience. Directrice de thèse : Catherine Picon-Cochard – UR 0874 UREP.


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Diversité et adaptation locale des arbres forestiers : Analyse de gradients altitudinaux et de transplantations

croisées chez le sapin pectiné.

ANNE LATREILLE [email protected]

UR 0629 URFM, AVIGNON Université d’Aix-Marseille

École Doctorale : Sciences de l'environnement Date de début de thèse : 04/11/2013

Défi 4 – CT3 Le réchauffement climatique altère les conditions écologiques et compromet la persistance des espèces dans leur habitat actuel. Les espèces et leurs populations peuvent s'adapter à ces changements, dans une certaine mesure, via des processus conjoints de plasticité, de migration et d'adaptation génétique. Chez les espèces végétales à long cycle reproductif cependant, la vitesse prévue de déplacement du climat devrait être a priori supérieure à leurs capacités de migration. La diversité et l'adaptation génétique vont donc jouer un rôle essentiel dans la pérennité des populations de ces espèces. Ces deux composantes sont régulièrement évaluées à l'échelle de l'aire de répartition des espèces, mais beaucoup plus rarement à l'échelle locale. L'objectif de cette thèse est d'estimer le niveau d'adaptation locale actuel et le potentiel d'adaptation (adaptation génétique et réponse plastique aux variations du climat) du sapin pectiné le long de trois gradients altitudinaux situés sur le Mont Ventoux (84), en Issole (04) et en Vésubie (06). Ces gradients font l'objet (i) d'un suivi à long terme d'arbres adultes, et (ii) de transplantations croisées de semis issus de 60 arbres-mères (20 pour chacun des 3 gradients) plantés à trois niveaux altitudinaux (bas, moyen et haut sur chaque gradient). Sur l'ensemble du dispositif, des données phénotypiques (survie, croissance, phénologie, microdensité du bois, biomasses) et génétiques (génotypages SNP et microsatellites) sont disponibles. Les résultats de ce projet sont attendus sur trois axes principaux : (i) Estimer la diversité phénotypique et génétique des populations de sapins le long des trois gradients et évaluer le niveau d'adaptation locale de ces populations à leur environnement actuel ; (ii) Evaluer la capacité d'adaptation de ces populations à court (plasticité) et à long terme (adaptation génétique) ; et (iii) Evaluer le contrôle génétique (héritabilité, corrélations génétiques) de caractères phénotypiques impliqués, sous l’effet de la sélection naturelle, dans l'adaptation du sapin pectiné à son environnement local. Mots-clés : Changement climatique global – Adaptation locale - Génétique quantitative – Génétique des populations - Ecologie forestière. Directeurs de thèse : Christian Pichot – UR 0629 URFM ; Bruno Fady – UR 0629 URFM.


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Evolution rapide et adaptation locale du chêne rouge d’Amérique en Europe

NASTASIA MERCERON [email protected]



Grâce à leur introduction récente (généralement quelques siècles) dans une nouvelle aire géographique, les espèces invasives offrent la possibilité d’étudier les phénomènes d’évolution rapide et d’adaptation en réponse à des environnements nouveaux ou changeants. Dans le cadre de ce doctorat, l'objectif est de déterminer les processus évolutifs et écologiques impliqués dans la dynamique et le succès de l'invasion par des arbres invasifs au sein de l'aire d'introduction. Il s'agit de comprendre si la capacité de ces arbres invasifs à envahir un nouveau milieu résulte d'une évolution post-introduction rapide suite à des changements génétiques ou d'une adaptation locale aux nouvelles conditions environnementales. L'espèce ciblée est le chêne rouge d'Amérique (Quercus rubra L.), originaire d'Amérique du Nord et introduit en Europe pour l'ornementation et la production forestière à partir du XVIIème siècle. Il se trouve maintenant largement présent dans nos forêts européennes de par sa forte dynamique de régénération. Des tests de provenances-descendances permettant de comparer des populations natives et introduites de Quercus rubra ont été mis en place dans le sud-ouest, le centre et le nord-est de la France dans les années 1980 et 1990 en vue d’amélioration et de sélection génétique. Des mesures phénotypiques de traits fonctionnels en relation avec la capacité d’invasion et susceptibles d’affecter la valeur sélective sont réalisées dans ces plantations expérimentales. L’analyse de ces données permet de distinguer si les différenciations phénotypiques entre les populations natives et introduites résultent d’une adaptation aux conditions environnementales locales suite à des changements génétiques, d’un phénomène de plasticité phénotypique des populations soumises à des environnements différents ou d’une interaction combiné des conditions environnementales et de la génétique. Des analyses moléculaires à l’aide de marqueurs génétiques nucléaires sont effectuées pour tenter d’identifier les processus évolutifs qui ont eu lieu lors de l’introduction de reconstituer l’histoire évolutive des populations de Quercus rubra en Europe. Mots-clés : Différenciation génétique – Plasticité phénotypique – Evolution rapide – Adaptation locale – Quercus rubra. Directeur de thèse : Antoine Kremer – UMR 1202 BIOGECO. Co-directeurs : Annabel Porté – UMR 1202 BIOGECO ; Arnaud Monty – Gembloux Agro-Bio-Tech.


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Caractérisation biochimique, structurale et fonctionnelle de protéines impliquées dans la biogenèse mitochondriale des centres fer-soufre

chez les plantes.

JONATHAN PRZYBYLA-TOSCANO [email protected]



Défi 4 – CT3

Chez les plantes, les protéines à centre fer-soufre (Fe-S) sont impliquées dans de nombreux processus cellulaires (e.g., photosynthèse, respiration). La maturation des ces protéines nécessite au préalable la synthèse de novo des centres Fe-S à l’aide de machineries d’assemblage spécifiques. Ce processus implique notamment des protéines d’échafaudage sur lesquelles les centres Fe-S sont initialement intégrés et des protéines chaperonnes et/ou de transfert facilitant leur intégration dans les apoprotéines cibles. Les acteurs impliqués dans la biogenèse des centres Fe-S ayant été majoritairement identifiés, l’objectif de cette thèse est de comprendre les mécanismes moléculaires des transferts de centres Fe-S au niveau des mitochondries et plus particulièrement le rôle des protéines NFU et ISCA chez la plante modèle Arabidopsis thaliana.

Afin d’élucider la fonction précise des protéines NFU4/5 et ISCA2/3/4 au sein de la machinerie mitochondriale ISC, les mutants perte de fonction de ces gènes seront criblés et leur analyse phénotypique réalisée. Les analyses de l’expression des gènes et de l’activité de leur promoteur compléteront l’étude de la localisation subcellulaire des protéines. En parallèle, les interactions entre ces protéines et les autres composants de la machinerie ISC seront déterminées in vivo en système hétérologue chez la levure et in planta. Enfin, des expériences in vitro de reconstitution et de transfert de centre Fe-S permettront de mieux comprendre le fonctionnement de ces protéines.

Les premiers résultats montrent que les protéines NFU intègrent un centre Fe-S et interagissent spécifiquement avec certaines protéines ISCA dans les mitochondries, suggérant un lien étroit entre ces protéines. Désormais, à travers d’autres expériences nous déterminerons s’il existe des possibilités d’échange de centres Fe-S entre ces deux familles de protéines et nous analyserons leurs spécificités vis-à-vis de leurs protéines cibles. Ces résultats nous permettront d’obtenir des informations précieuses sur le fonctionnement de la biogenèse mitochondriale des centres Fe-S.

Mots-clés : Centres Fe-S – Mitochondrie – Machinerie ISC – Protéines de transfert.

Directeurs de thèse : Nicolas Rouhier – UMR 1136 IAM ; Jérémy Couturier – UMR 1136 IAM.


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Impact du changement global sur le fonctionnement écologique et les communautés végétales, dans les lacs de montagne.

JULIE TOURY [email protected]

UMR 0042 CARRTEL, THONON-LES-BAINS Université de Savoie

École Doctorale : SISEO Date de début de thèse : 01/10/2013

Défi 4 – CT1 et CT3 Les lacs de montagne sont des écosystèmes sentinelles de l’ensemble des écosystèmes montagnards. De plus, ces lacs apparaissent comme des modèles de terrain pertinents pour étudier les relations entre les écosystèmes terrestres et aquatiques. Afin de comprendre les changements subis ces dernières dizaines d’années par ces écosystèmes (changement global, anthropisation, changement des pratiques et usages), nous nous proposons d’étudier la qualité physico-chimique des lacs de montagne, et le lien avec leur bassin-versant (nature, caractéristiques physiques et chimiques, utilisation). L’objectif est tout d’abord d’identifier le lien entre la trophie des bassins-versants et la trophie des lacs en leur sein, puis de déterminer la part d’influence des facteurs liés au changement global (climat, dépôt atmosphérique) qui sont modulés par le contexte environnemental du bassin-versant (géologie, occupation du sol) ou par le contexte anthropique local (pastoralisme, empoissonnage, tourisme). Ensuite, afin d’identifier la réponse des végétaux aquatiques, l’objectif est d’étudier le lien entre diversité, abondance et stratégies adaptatives (principalement traits morphologiques et traits photosynthétiques) des espèces, avec la qualité physico-chimique des lacs. Ce groupe biologique est encore mal connu dans ces milieux, notamment concernant la hiérarchie des facteurs limitants régissant l’organisation des communautés végétales et les stratégies adaptatives des espèces. La végétation aquatique, dont les espèces possèdent pour la plupart des exigences strictes, pourrait servir de bio-indicateur stable en intégrant les contraintes physiques et nutritives des systèmes lacustres sur l'ensemble de la saison. Mots-clés : Ecologie fonctionnelle – Biodiversité – Biogéochimie – Ecophysiologie – Ecosystème aquatique. Directeur de thèse : Etienne Dambrine – UMR 0042 CARRTEL. Co-directeur : Florent Arthaud – UMR 0042 CARRTEL.


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Relation entre phylogénie et diversité éco-comportementale chez la truite commune (Salmo trutta) du fond du Golfe de Gascogne.

SEVERINE MASSON [email protected]

UMR 1224 ECOBIOP, ST PEE-SUR-NIVELLE Université de Pau et des Pays de l’Adour

École Doctorale : Sciences exactes et leurs applications Date de début de thèse : 01/11/2013

Défi4 – CT3 La truite commune (Salmo trutta) est une espèce partiellement anadrome caractérisée par une grande diversité morphologique, écotypique et comportementale. Les individus peuvent se sédentariser en eau douce (écotype truite de rivière) ou migrer en mer (écotype truite de mer). Diverses stratégies de reproduction sont observées chez ces deux écotypes. Certaines truites se reproduisent sur leur lieu de naissance (« Homing »), tandis que d’autres le font dans des bassins différents (« Straying »). Ainsi l’espèce peut recoloniser des habitats perdus suite à des changements environnementaux d’origine naturelle ou anthropique, ou coloniser de nouveaux milieux. L’anadromie partielle est donc un mécanisme qui contribue à la plasticité et à la résilience de l’espèce. La dispersion interbassin de l’espèce est réalisée par les truites de mer, seule forme à pouvoir disperser à cette échelle, et conditionne la structuration génétique de la truite commune à différentes échelles spatiales, via des phénomènes comme les évènements fondateurs et flux de gènes. Le fond du Golfe de Gascogne, « hot-spot » de diversité pour la truite de la façade atlantique, est un site idéal pour étudier la diversité chez cette espèce. Cette thèse a pour but de décrire et d’expliquer la structuration spatiale de la variabilité génétique, de mieux comprendre le rôle des truites de mer dans la dynamique des populations, et d’établir une relation entre diversité génétique, écotypique et comportementale chez cette espèce. Elle répondra à deux questions principales : (1) La distribution spatiale actuelle des diverses lignées évolutives présentes sur la façade atlantique peut-elle s’expliquer par leur inégale propension à générer des truites de mer ? ; (2) La durée du séjour marin et le comportement de homing/straying des truites de mer varient-ils en fonction des lignées évolutives ? Sur le plan méthodologique, cette thèse associera trois disciplines complémentaires : la génétique, l’otolithométrie et la scalimétrie. Mots-clés : Génétique – Biologie moléculaire – Microchimie – Scalimétrie. Directeur de thèse : Etienne Prévost – UMR 1224 ECOBIOP. Codirecteurs: Joëlle Chat – UMR 1224 ECOBIOP ; Olivier Lepais – UMR 1224 ECOBIOP ; Gilles Bareille, –UMR CNRS 5254.


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Développement d’un indice de production des prairies basé sur l’utilisation de série temporelle de données satellitaires – Application

à un produit d’assurance des fourrages en France.

ANTOINE ROUMIGUIE [email protected]

UMR 1201 DYNAFOR, TOULOUSE Ecole d'Ingénieurs de Purpan


Défi 4 – CT4 Une assurance indicielle est mise en place afin de proposer une protection aux éleveurs contre le risque sècheresse sur les prairies. Ce type d'assurance s'appuie sur un indice pour mesurer l'impact du climat sur la production dans une zone géographique définie. Depuis 2010, l'Initiative de Recherche, essentiellement formée par l'assureur PACIFICA Crédit Agricole Assurance et Airbus Defence and Space, développe un dispositif pour répondre aux exigences d'un tel produit et finance cette thèse. Les objectifs de cette thèse sont doubles. D'une part la validation de l'indice utilisé, le fCover, et de la méthode d'estimation des variations de production est essentielle pour les différents acteurs (assureurs, industriels, pouvoirs publics et agriculteurs). Grâce aux analyses réalisées pour ce premier objectif, des pistes de développement se dégagent. La mise en œuvre de ces améliorations permet de répondre au second objectif de la thèse. L'importance de la prise en compte de la sénescence dans le calcul de l'indicateur est soulignée par les résultats des analyses. De même, l'intégration de variables météorologiques et une meilleure modélisation des pratiques agricoles doit permettre d'améliorer les estimations de production. Des données de terrain sont récoltées à deux échelles afin de constituer un jeu de validation complet avec des résolutions spatiales différentes. Les données intra-parcellaires sont valorisées principalement pour la validation de l'indice utilisé et pour le développement de l'indicateur ; les données acquises à des résolutions inférieures permettent de confronter le dispositif d'estimation des pertes à des situations réelles. Finalement, l'indicateur proposé est testé à l'échelle de régions fourragères hétérogènes, durant des années climatiques contrastées pour s'assurer de la qualité de l'estimation de variation de production fourragère. Mots-clés : Prairies – Télédétection – Sècheresse – Validation – Calibration. Directeur de thèse : Jean Daydé – Ecole d'Ingénieurs de Purpan UMR 1131 TOXALIM. Co-directrice : Anne Jacquin – UMR 1201 DYNAFOR.


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Caractérisation physico-chimique des particules issues du chauffage domestique au bois.

BENOÎT BRANDELET [email protected]


École Doctorale : RP2E Thèse ADEME


Ce sujet est centré sur la réduction de l’impact environnemental du chauffage domestique au bois. Il est d’autant plus important de traiter ce type de problématique que le bois bûche reste la première source de production d’énergie renouvelable en France et représente près de 35% de l’ensemble. Les prévisions de croissance de l’utilisation des énergies renouvelables montrent que même si cette part va se réduire, elle demeurera de l’ordre de 20%. Le travail proposé vise à caractériser l’ensemble des particules issues du chauffage domestique au bois d’un point de vue physique et chimique. Les principales caractéristiques mesurées sont les suivantes : granulométrie (TSP, PM10, PM2.5, PM1.0, …), composition chimique élémentaire, carbone élémentaire/carbone organique, structure physique (analyse MEB), HAP, degré d’oxydation des éléments, … Nous veillerons aussi à suivre l’évolution de ces caractéristiques physico-chimiques en fonction de quatre paramètres principaux : (1) Impact des différentes phases d’utilisation d’un appareil de chauffage au bois : démarrage, pleine charge, ralenti, etc. ; (2) Impact de la qualité du combustible sur ces émissions : humidité, présence d’écorces, nature du bois, etc. ; (3) Impact des réglages de combustion (quantité d’air, tirage, points d’injection d’air, …) ; (4) Etude de l’évolution des caractéristiques des particules lors de leur transport dans la cheminée (depuis la sortie de l’appareil jusqu’à la sortie dans l’atmosphère). Mots-clés : Chauffage domestique – Bois – Emissions – Particules. Directeur de thèse : Yann Rogaume – EA 4370 USC LERMAB. Co-directrice: Caroline Rogaume – EA 4370 USC LERMAB. Responsable Ingénieur ADEME : Florence Proharam – ADEME, Angers.


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La régénération du chêne dans la pinède des landes de Gascogne : le rôle des interactions biotiques.

GABRIEL GERZABEK

[email protected]

UMR 1202 BIOGECO, BORDEAUX Université de Bordeaux

École Doctorale : Science et Environnement Date de début de thèse : 01/10/2013

Défi 4 – CT2 Si les chênes sont une essence forestière historiquement présente dans les landes de Gascogne, le territoire est aujourd'hui largement dominé par la monoculture de Pin maritime (Pinus pinaster). Ce secteur économique, majeur de la région, a confiné le chêne pédonculé (Quercus robur) à de petits îlots de quelques centaines d'individus disséminés à travers le paysage. Récemment plusieurs travaux ont mis en évidence l'impact positif de cette essence pour la pinède (protection contre les ravageurs et les tempêtes). C'est pourquoi la recolonisation de la pinède par le chêne est de plus en plus tolérée par les sylviculteurs. Soutenir efficacement cette dynamique de régénération naturelle nécessite une connaissance fine des processus impliqués, notamment en ce qui concerne la reproduction, la dispersion et l'établissement des jeune plants. L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre comment les interactions du chêne avec différents agents biotiques (disperseurs de graines, ectomycorhizes) peuvent influencer le succès d'établissement des plantules et comment cela se traduit sur le patron spatial du recrutement. Pour cela, nous adressons trois hypothèses : (1) La dispersion est un processus favorable à l'établissement des plantules ; (2) Les agents disperseurs sélectionnent préférentiellement certains arbres en fonction de leurs caractéristiques, ce qui a des répercutions sur la structure démographique et génétique de la cohorte de plantules recrutées ; (3) La dispersion des glands dans différents milieux influence la colonisation des racines par les champignons ectomycorhiziens, ce qui se traduit par des différences en terme de performance des plantules. Nous combinons deux types d'approches. L'approche observationnelle par le suivi d'une cohorte de plantules (n>800) en recrutement dans un îlot de chêne entièrement cartographié et génotypé, et l'approche expérimentale qui vise à étudier comment le milieu d'établissement influence la mycorhization des plantules. Nous nous appuyons sur des outils biomoléculaire (SSR, SNP et NGS) couplés à des analyses de parenté ainsi que sur des analyses des communautés fongiques afin de mieux comprendre les mécanismes écologiques influençant la régénération des chênes pédonculés. Mots-clés : Dispersion – Régénération – Interactions biotiques – Chêne pédonculé (Quercus robur) – Ectomycorhizes. Directeur de thèse : Arndt Hampe – UMR 1202 BIOGECO.

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Etude de formulations et de procédés multifonctionnels innovants de traitement des bois permettant une protection durable en emploi

extérieur.

LISE MALASSENET [email protected]


Date de début de thèse : 01/02/2013 Date de soutenance prévue : Décembre 2015

Défi 4 – CT4 Matériau de construction écologique et renouvelable, le bois est utilisé pour ses performances techniques et pour sa qualité architecturale et son esthétique. Pour limiter les reprises en eau et éviter son changement de couleur, la protection de la surface du bois est réalisée par l’application de finitions (peintures, lasures). Ces revêtements sont eux aussi sensibles à une exposition au rayonnement solaire et à l’eau, et ne permettent pas de positionner le bois face à d’autres matériaux possédant de plus longues durabilités esthétiques. Le développement de technologies de protection alternatives multifonctionnelles (préservation, finition, ignifugation) constitue par conséquent une innovation et un enjeu fort pour la valorisation des essences françaises dans des utilisations extérieures durables. Le projet de thèse a pour ambition la mise au point de formulations et de procédés multifonctionnels innovants de traitement des bois utilisés en extérieur tout en respectant le cadre de la Directive Biocide en n’utilisant pas de composants toxiques dans les formulations. Le projet de thèse s’appuiera sur la technique de giralyse développée par le groupe Mäder. Un des intérêts de ce procédé est qu’il fonctionne à basse température et à pression atmosphérique, limitant ainsi les dépenses énergétiques liées au process de traitement. Les travaux de thèse ont débuté par la mise en place de méthodes d’évaluation des performances des revêtements sur bois afin de mieux comprendre les phénomènes de vieillissement. En effet, en ambiance extérieure, pour assurer une protection durable de la surface, les revêtements doivent impérativement conserver leur souplesse afin de suivre les variations dimensionnelles du bois. La flexibilité des revêtements développés et son lien avec la durée de service de la protection de surface a été étudiée. Ce travail est ensuite utilisé pour permettre au formulateur d’optimiser la formulation avec une vision de conception durable pour une « garantie d’aspect 15 ans ». Mots-clés : Revêtement sur bois – Chimie physique – Durabilité des matériaux et structure – Conception durable – Vieillissement. Directeur de thèse : André Merlin – EA 4370 USC LERMAB. Co-directrice : Laurence Podgorski – FCBA.


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La vulnérabilité des lacs au changement climatique dépend des forçages humains locaux : un test à l’échelle pan-européenne.

ROSALIE BRUEL [email protected]



Défi 4 – CT1 Si la communauté scientifique s’accorde sur l’hypothèse que le changement climatique a et aura des conséquences écologiques drastiques sur les eaux douces continentales, l’absence de schémas généraux limite encore notre capacité à anticiper et gérer les modifications futures de l’état et du fonctionnement écologique des lacs. Les effets du changement climatique sont tellement contexte-dépendants que deux lacs similaires et voisins auront moins de la moitié de leurs réponses écologiques en commun. Lors du programme IPER-RETRO, une méthodologie paléo-limnologique permettant de reconstruire les dynamiques temporelles des pressions humaines et des réponses écologiques des lacs a été développée pour les trois grands lacs péri-alpins français (Léman, Bourget, Annecy). L’objectif est de tester à une échelle plus large l’hypothèse selon laquelle certaines caractéristiques locales, au moins partiellement sous contrôle de la gestion, moduleraient la vulnérabilité et la réponse écologique des lacs au changement climatique. Le projet se focalise sur les communautés pélagiques de zooplancton puisque que (1) les données sédimentaires sont les plus abondantes et comparables entre lacs, et (2) les interactions entre forçages locaux et climatiques à l’échelle du compartiment planctonique sont importantes. Un premier volet vise à comparer les séries paléo-écologiques courtes (150-200 dernières années) issues de prélèvements ou mesures sédimentaires opérés selon un protocole similaire au programme précédent. Un second volet s’appuiera sur des carottes longues issues des lacs Léman et du Bourget afin d’évaluer si, pour un même lac, les réponses écologiques et biogéochimiques au réchauffement de l’air sont similaires en relative absence (optimum médiéval) et sous d'intenses pressions humaines locales (période actuelle). Les retombées attendues sont fondamentales et appliquées. La méta-analyse renseignera notamment sur la dynamique et la fréquence des transitions écologiques à l’échelle du dernier siècle et du millénaire face aux perturbations multiples. Si l’hypothèse de travail est validée, des mesures de gestion ciblées des lacs pourraient permettre de diminuer les effets délétères et optimiser les bénéfices écologiques du changement climatique sur les lacs alpins. Mots-clés : Paléolimnologie – Changement climatique global – Ecosystème aquatique – Anthropisation – Cladocères. Directrice de thèse : Marie-Elodie Perga – UMR 0042 CARRTEL.


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Tree population responses to climate change: monitoring reproduction into the wild.

THOMAS CAIGNARD [email protected]



Phenology is a sensitive biosphere indicator of climate change. Previous studies indicated that plant phenology has been advanced by 2–3 days in spring and delayed by 0.3–1.6 days in autumn per decade in the past 50 years, resulting in extension of the growing season. Although changes in vegetative phenology have considerable consequences for ecosystem functioning, we lack information on the response of reproductive phenology in forest trees to climate change. Yet, reproduction is one of the most important traits in determining plant fitness. Because the flowering and fruiting phenology of plants is sensitive to environmental cues such as temperature and moisture, climate change is likely to alter patterns of reproductive phenology. The understanding of the sensitivity of tree reproduction to temperature and its possible evolution with climate change is a key issue that could provide new insights into the adaptation of plants to environmental changes. We therefore need to characterize temperature sensitivity of reproductive phenology in natural forests in order to forecast change in reproductive success and species distribution under global warming.

The aim of this project is to investigate the relationship between reproductive capacity and temperature. Based on altitudinal and latitudinal gradients, we will evaluate the sensitivity of reproduction to warming. Seed production of beech and oak populations will be assessed along altitudinal gradients and in a common garden experiment. Seed quantity and quality for each population will be monitored in situ to evaluate the phenotypic plasticity and in common gardens to quantify the genetic differentiation between populations (local adaptation). The monitoring was set up last year and will be completed by a larger seed collection device in each population. We hypothesize that reproductive traits are more under environmental (i.e., plasticity) than genetic control, as shown for leaf phenology.

Mots-clés : Trees’ reproduction – Masting – Fitness – Gradient of selection – Climate change.

Directeurs de thèse : Sylvain Delzon – UMR 1202 BIOGECO ; Antoine Kremer – UMR 1202 BIOGECO.


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Démographie et génétique de la régénération d’une population de hêtre (Fagus sylvatica) en marge chaude de l’aire de répartition de

l’espèce.

ADIB OUAYJAN [email protected]



Les refuges climatiques sont des zones où les populations locales d'une espèce peuvent survivre pendant des périodes de climat régional défavorable. Ces refuges pourraient être importants pour atténuer l'impact du réchauffement planétaire actuel sur la persistance de la biodiversité. Le bassin d'Aquitaine contient onze refuges climatiques de Hêtre (Fagus sylvatica) situés à basse altitude. Notre projet est constitué par des études détaillées sur le peuplement le plus grand, qui se trouve dans la vallée du Ciron. Une combinaison des approches génétiques et dendro-écologiques permettra de mieux comprendre les mécanismes écologiques qui déterminent la vigueur et la fécondité réalisée des arbres, ainsi que les patrons spatiaux du flux de gènes. L’objectif de cette thèse sera de mieux comprendre comment la variation individuelle du succès reproducteur et de flux de gènes influence la structure et la dynamique de régénération du peuplement. De plus, nous rechercherons les éventuels signes démographiques ou génétiques de déclin de la performance de la population. Les principales hypothèses testées sont les suivantes : (1) La taille, la vigueur et la position à l'égard de partenaires potentiels sont les principaux prédicteurs de succès reproducteur des arbres ; (2) Le flux de gènes se produit essentiellement sur des courtes distances et plusieurs réseaux d'accouplements distincts existent à l’intérieur du peuplement ; (3) La variation climatique interannuelle et la compétition avec la végétation environnante affectent le plus la croissance et la mortalité des arbres en position marginale. L’application d’outils modernes (SNP et isotopes) et des méthodes avancées d’analyse et de simulation permettront une meilleure compréhension des mécanismes écologiques influençant la régénération des arbres forestiers en situation marginale. Cette connaissance sera fondamentale pour prédire la façon dont ces populations pourraient évoluer dans un climat régional plus chaud et plus sec. Cela permettra de développer des stratégies de conservation et de gestion adaptées.

Mots-clés : Refuge climatique – Régénération – Hêtre (Fagus sylvatica) – Réchauffement global – Dendro-écologie – Génétique. Directeur de thèse : Arndt Hampe – UMR 1202 BIOGECO. Co-directeur : Didier Bert – UMR 1202 BIOGECO.


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Dynamique des populations du Petit rhinolophe en forêt d’exploitation.

PIERRE-LOUP JAN [email protected]

UMR 0985 ESE, RENNES Agrocampus Ouest

École Doctorale : VAS Date de début de thèse : 01/10/2014

Défi 4 – CT3 Sous l’effet des activités humaines, les forêts et autres structures boisées connaissent des changements rapides et profonds depuis quelques décennies. Il est aujourd’hui nécessaire de mettre en place des indicateurs biologiques pour évaluer les conséquences de mesures d’aménagement ou de mode d’exploitation sur la biodiversité. Le Petit rhinolophe (Rhinolophus hipposideros) est l’espèce européenne de chauve-souris dont la régression est la mieux documenté. Le lien entre dynamique démographique des colonies et la présence de milieu forestier est attesté par de nombreuses études qui n’ont jusqu’ici jamais pris en compte la qualité de ce milieu, faute de données adéquates pour traiter ces questions. Le but principal de cette thèse est d’évaluer la dépendance de la dynamique des populations du Petit rhinolophe vis-à-vis de la qualité du milieu et de pouvoir faire des préconisations en termes de gestion forestière. Ce travail se fera à partir de l’analyse génétique de guano récolté dans une métapopulation picarde dont vingt colonies sont suivies depuis 2013 dans le cadre de ce projet. Il sera alors possible d’estimer les principaux paramètres démographiques (dispersion, reproduction, recrutement, survie) à l’aide de modèles de capture-marquage-recapture adaptés aux données de génétique non invasive. Il s’agira ensuite de mesurer la dépendance de ces traits démographiques aux variables environnementales de gestion forestière. Par exemple, nous pouvons nous attendre à ce que la survie dépende de la densité de la forêt, ou que la dispersion dépende de la connectivité du milieu. Les populations de Petit rhinolophe étudiées se trouvent à la limite nord de l'aire de distribution de cette espèce, et cette thèse rentre également dans un projet à l'échelle européenne s'intéressant aux compromis évolutifs entre les traits d'histoire de vie en limite d'aire de distribution. Mots-clés : Génétique de la conservation – Génétique non-invasive – Capture-marquage-recapture – Ecologie du paysage – Rhinolophus hipposideros. Directeur de thèse : Eric Petit – UMR 0985 ESE. Co-directeurs : Pascaline Le Gouar – UMR 6553 ECOBIO ; Sébastien Puechmaille – Zoology Institute of Ernst-Moritz-Arndt University.


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Impact des changements globaux sur l’évolution des stratégies de reproduction : Quelles conséquences pour la résilience

et la gestion des populations ?

LUCIE MONTORIO [email protected]

UMR 0985 ESE, RENNES Agrocampus Ouest

École Doctorale : VAS Date de début de thèse : 01/11/2014

Défi 4 – CT4 L’état écologique parfois dégradé des rivières rend les populations sauvages de salmonidés particulièrement vulnérables. Ces espèces à forte valeur patrimoniale et socioéconomique nécessitent une attention particulière de la part des acteurs locaux et internationaux, afin d’évaluer et de prédire les conséquences des changements globaux sur leur exploitation et leur conservation. La diversité des histoires de vie rencontrée dans les populations naturelles reflète différentes stratégies de croissance, survie et reproduction générées par la sélection naturelle. Toute modification des forces sélectives est donc susceptible de conduire à une évolution rapide des traits avec des répercussions sur la structure et la dynamique de population. L’objectif de cette thèse est de comprendre le rôle de la stratégie de reproduction, et son évolution potentielle, dans la capacité de deux espèces de salmonidés à faire face aux changements globaux. Les résultats devraient contribuer à l’amélioration des pratiques de gestion pour les espèces vulnérables. Ce projet repose sur la comparaison de populations de saumon Atlantique (Salmo salar) et de truite de mer (Salmo trutta) à travers l’analyse de 30 années de données individuelles et environnementales collectées sur les même cours d’eaux via l’Observatoire de Recherche en Environnement « Petits Fleuves Côtiers ». Une approche innovante et interdisciplinaire combinant des outils de démographie, de génétique et de modélisation est mise en œuvre pour caractériser les compromis évolutifs entre traits d’histoire de vie en milieu naturel et leur conséquences sur la dynamique des populations. Le projet repose principalement sur l’analyse de séries temporelles de données individuelles et environnementales. Des analyses génétiques d’assignation de parenté permettront de retracer les liens juvéniles - géniteurs et ainsi caractériser la fitness individuelle pour différentes stratégies d’histoire de vie. Enfin, un modèle de population éco-évolutif sera construit à partir des résultats produits dans la thèse pour explorer la résilience des populations face à des changements environnementaux. Mots-clés : Changements globaux – Traits d'histoire de vie – Vertébrés.

Directeur de thèse : Guillaume Evanno – UMR 0985 ESE. Co-directeur : Marie Nevoux – UMR 0985 ESE.


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Mesurer le potentiel d'adaptation aux changements climatiques du Mélèze à l'aide de la surveillance de la formation du bois d'un gradient d'altitude

dans les Alpes françaises.

SEYEDEHMASOUMEH SADERI [email protected]



Défi 4 – CT3 Cette thèse se place dans le cadre des études des relations entre la croissance des arbres et les variations climatiques pour comprendre l’impact des changements en cours sur le fonctionnement et la production des écosystèmes forestiers. L’originalité sera d’apporter une dimension génétique aux études dendrochronologiques et de suivi de la formation du bois afin de mieux comprendre et ainsi de mieux évaluer l’impact des changements climatiques passés, en cours et à venir. L’objectif principal de cette thèse est d’utiliser le suivi de la formation du bois pour décrire les patrons de croissance du mélèze (Larix decidua Mill) le long d’un gradient altitudinal dans les alpes françaises, près de Briançon. L’analyse des processus de la formation du bois nous permettra de regarder précisément les relations entre les différents facteurs climatiques et les différentes phases de la croissance des arbres du mélèze. Le choix de 4 sites à différentes altitudes (1350, 1700, 2000 et 2300 m) procurera un jeu de données précieux pour comparer les patrons de croissance entre des arbres d’un même niveau et aussi entre les différentes altitudes. Sur chaque site, 15 arbres dominants et sains ont été sélectionnés, leur hauteur et leur circonférence ont été mesurées. Des microcarottes ont été prélevées chaque semaine sur le tronc pour les observations anatomiques de la formation du bois. Des dendromètres manuels à bande ont été installés en mai 2013 afin de suivre les variations de la circonférence du tronc au cours de la saison de croissance. Des dendromètres automatiques à pointes étaient également installés sur 4 des arbres sélectionnés sur chaque site. Une première analyse des observations anatomiques sur environ 1300 microsections a montré que la saison de croissance, caractérisée par le nombre de cellules cambiales et en élargissement, a commencé le plus tôt à l’altitude la plus basse et était retardée d’environ 1 semaine pour chaque augmentation d’altitude, tandis que la fin de la saison de croissance était presque la même pour tous les sites. Mots-clés: Formation du bois – Larix decidua – Briançon. Directrice de thèse : Meriem Fournier – UMR 1092 LERFoB. Co-directeur : Cyrille Rathgeber – UMR 1092 LERFoB.


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Etude de la dissémination aérienne d’un agent pathogène, Chalara fraxinea.

MARIE GROSDIDIER [email protected]

UMR 1136 IAM, NANCY



Dans les années 1990, une maladie causée par Chalara fraxinea, la chalarose, a émergé en Pologne puis s’est dispersée pour atteindre la France en 2008. Ce champignon originaire d’Asie crée d’importants dommages sur le frêne. Il pourrait rencontrer une limite climatique à sa dispersion dans le sud de la France. Gérer les maladies invasives requiert de bien connaitre leur mode de dispersion et de les détecter précocement. L’objectif de cette thèse est de modéliser la dispersion de la chalarose en France et de préciser l’impact de l’environnement, en particulier du climat. Les hypothèses testées sont les suivantes : (1) Quels sont les patrons de dispersion de spores de Chalara à longue distance ? ; (2) Peut-on utiliser la capture de spores pour l’épidémio-surveillance ? La capture de spores, non dirigée sur un organisme déterminé, permet de détecter plus précocement de nouvelles maladies qu’uniquement via la méthode d’observation de symptômes ; (3) Le climat va-t-il limiter l’avancée de la chalarose ? Les températures estivales élevées sont défavorables et limitent l’expression de la maladie. La démarche adoptée est la suivante : amélioration de la technique de piégeage (supports et méthodes de détection) ; suivi de l’épidémie par piégeage et expression de symptômes sur des transects de plusieurs centaine de km sur le front de l’épidémie ; utilisation de la base de données du DSF pour modéliser (inférence bayésienne, modèles à compartiments). Les résultats attendus sont les suivants : (1) Mettre au point une méthode de piégeage permettant la détection précoce du parasite ; (2) Définir les limites climatiques et géographiques du développement de ce champignon ; (3) Produire un modèle caractérisant la dispersion du champignon par des variables environnementales. La discussion pourra porter sur les résultats du modèle obtenus, à savoir si la dispersion est plus sensible à telle variable environnementale ou climatique, mais aussi sur les différentes applications éventuelles des résultats (gestion de la chalarose, épidémio-surveillance). Mots-clés : Champignon – Epidémiologie – Modélisation – Biologie moléculaire et écologie. Directeurs de thèse : Benoit Marçais – UMR 1136 IAM ; Renaud Ioos – ANSES, Unité Mycologie, Maxéville.


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Diversité et plasticité de l’efficience d’utilisation de l’eau chez deux espèces de chênes d’Europe.

THEO GERARDIN

[email protected]

UMR 1137 EEF, NANCY Université de Lorraine



Défi 4 – CT3

Les études récentes sur les changements climatiques ont proposé différents scenarii prédisant des sécheresses estivales plus fréquentes et intenses à travers le globe dans les années à venir. Dans ce contexte, les recherches axées sur la capacité adaptative des forêts en réponse à ces changements revêtent une importance majeure. L’efficience d’utilisation de l’eau (WUE), définie comme le ratio entre biomasse produite et les pertes hydriques de la plante constitue une composante majeure de cette capacité adaptative. Mon projet de thèse vise à déterminer les traits majeurs régissant la diversité de WUE chez deux espèces européennes de chênes (Q. robur/Q. petreae). Ces deux essences, largement répandues en France ont un intérêt économique de premier ordre en sylviculture. Associé à une étude des régions géniques liées à WUE, ce travail permettra de screener la diversité de WUE pour une large gamme de provenances de chênes à travers l’Europe (projet ANR H2Oak). Afin de remplir cet objectif, des campagnes de mesures d’échanges gazeux foliaires seront effectuées sur les deux espèces de chênes. Les réponses de ces populations à une contrainte environnementale seront également testées à travers la mise en place d’une sécheresse expérimentale pour différents lots d’individus. L’originalité de cette thèse réside dans le fait qu’elle allie un ensemble de disciplines telles que l’écophysiologie, la modélisation (modèle décrivant les mouvements stomatiques lors d’une modification d’un paramètre environnemental) et la génétique quantitative afin d’étudier la diversité inter et intra-spécifique chez deux espèces de chênes européens. Ce travail de recherche devrait apporter une meilleure compréhension de l’adaptation/acclimatation des chênes aux changements climatiques à venir et apporter aux professionnels forestiers des éléments de connaissance pour la gestion de ces essences. Mots-clés : Diversité – Adaptation – Chêne – Efficience d’utilisation de l’eau – Changements climatiques. Directeur de thèse : Oliver Brendel – UMR 1137 EEF.


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Understanding the mechanism of cavitation resistance in plants.

HAFIZ BASHIR AHMAD [email protected]



Water transport system in plants consists of xylem conduit network through which water moves under negative pressure (tension) caused by transpiration pull at the leaf level which is transmitted down to the root level through a continuous water column. This metastable liquid state is prone to cavitation, a phase change from liquid water to vapour leading to blockage of water flow (air embolism) through the conduits, thus reducing the ability of plants to move water from soil to leaf. This leads to partial or total stomatal closure and reduction in gas exchange and growth but also to desiccation and mortality. Xylem embolism is a consequence of drought and rising global temperatures linked with climate change have already enhanced drought induced tree mortality irrespective of the region of their existence affecting the global net primary productivity. Previous studies indicate that the ability of woody plants to survive and recover from long drought spells is strongly associated with their ability of resistance to cavitation. Understanding the phenomenon of cavitation resistance is, therefore, a trait of vital importance to understand the ability of woody species to transport water during drought events and predicting drought induced forest decline at regional and global level. Resistance to cavitation varies considerably among species, especially conifers. The aim of this study is to investigate the intraspecific variability in cavitation resistance in a conifer species (Pinus pinaster) as well as in several crop species such as sunflower. Vulnerability to cavitation will be assessed by constructing vulnerability curves using the Cavitron technique based on centrifugal force. Xylem anatomy will be studied to find out structural variation. Genetic variation in resistance to cavitation in maritime pine (Pinus pinaster) will also be assessed in situ. Quantitative Trait Locus (QTL) Analysis will be conducted to detect the genomic regions involved in cavitation resistance. Mots-clés : Drought – Climate change – Cavitation resistance – Hydraulic conductance – Xylem. Directeurs de thèse : Sylvain Delzon – UMR 1202 BIOGECO ; Annabel Porté – UMR 1202 BIOGECO.


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La dispersion des grands herbivores de plaine – Vers des prédictions de fonctionnement spatial.

OPHELIE COURIOT

[email protected]

UR 0035 CEFS, TOULOUSE

Université Paul Sabatier

Ecole doctorale : SEVAB


Défi 4 – CT3

Pour ce projet de thèse, nous proposons d'utiliser un jeu de données exceptionnelles de suivi à long terme (env. 15 ans) d'une population de chevreuils habitant un paysage hétérogène et typique des paysages ruraux de France (canton d'Aurignac, 31) pour étudier la dispersion natale des grands herbivores de plaine (140 juvéniles de chevreuils capturés, 117 équipés de collier GPS dont 80 avec un suivi de plus de 6 mois). En particulier, nous nous intéresserons à la phase de mobilité (appelée aussi phase de transition) de ce processus, quand l'animal exerce ses choix de déplacement en fonction de la nature de son environnement. Nous analyserons l'influence de la structure du paysage sur ses choix et, par extension, sur le fonctionnement spatial de la population. Plus concrètement, à partir d'une analyse poussée des trajectoires de dispersion des juvéniles disperseurs suivis par GPS, nous tenterons de construire des communautés de connectivité qui représentent la résistance des différents éléments paysagers aux mouvements de d ispersion, et donc les flux d'individus dans l’espace, que ce soit entre unités de populations ou dans le cadre de la colonisation de milieux vierges. Dans un deuxième temps, nous proposons d'évaluer comment une telle communauté de connectivité perçue par le chevreuil est aussi pertinente pour le cas du cerf. En effet, l'explosion démographique du chevreuil a engendré sa présence maintenant sur la quasi-totalité de la France, et la question sur le processus de colonisation n'est plus à l'ordre du jour pour cette espèce. Par contre, le cerf reste encore actuellement cantonné dans certaines régions du pays et la colonisation de nouveaux milieux suscite beaucoup de débats et de questionnements compte-tenu de son impact potentiel sur son environnement. Ainsi, nous chercherons à identifier les similitudes et les d ifférences de comportement entre chevreuil et cerf pendant leurs déplacements et, si possible, plus particulièrement pendant la phase de dispersion natale : nous comparerons la façon dont les deux espèces réagissent à l 'hétérogénéi té du paysage à partir des données disponibles sur les mouvements de cerfs (Cévennes, Pyrénées et La petite Pierre). Puis nous tenterons de prédire le processus de colonisation future potentielle du cerf par une approche de modélisation. Mots-clés : Faune sauvage – Modélisation – Spatial – Dispersion. Directeur de thèse : Mark Hewison – UR 0035 CEFS.


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Plusieurs défis/Hors défis

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Diversité fonctionnelle des communautés microbiennes benthiques impliquées dans le cycle

du méthane en milieu lacustre.

ELODIE BILLARD [email protected]

UMR 0042 CARRTEL, THONON-LES-BAINS Université Savoie Mont-Blanc

Ecole Doctorale : SISEO Date de début de thèse : 01/10/2011

Date de soutenance : 17/07/2015 Défi 2 et 4 – CT1 et CT2

La zone benthique représente un compartiment clé dans le fonctionnement biogéochimique des écosystèmes lacustres (zone de recyclage). Les communautés microbiennes benthiques comportent de nombreux phyla mais leur diversité fonctionnelle est encore incomplètement connue. Ce travail sur les communautés microbiennes benthiques impliquées dans le cycle du méthane vise à appréhender les modifications de structure, de diversité et d’abondance des gènes fonctionnels en lien avec la distribution spatiale verticale (liée au gradient d’oxydoréduction), la variabilité spatiale horizontale (zone littorale vs profonde) et la dynamique saisonnière liée au brassage de la colonne d’eau (ré-oxygénation des interfaces benthiques). Pour cette étude, des carottes sédimentaires ont été prélevées sur un transect littoral–pélagique, à différentes dates au cours d’un cycle annuel. Chaque carotte sédimentaire est analysée dans sa verticalité (5 strates). Les communautés microbiennes participant au cycle du méthane (méthanogénèse et méthanotrophie) ont été ciblées par 2 gènes de fonction ; par ailleurs, des marqueurs phylogénétiques ont été utilisés pour caractériser les communautés bactériennes et archéennes totales. Ces communautés sont étudiées en termes de structure (génotypage), de diversité (séquençage) et d’abondance (qPCR, ADN) de leurs gènes fonctionnels. Les résultats de l'étude spatiale montrent que, si à l’échelle locale (station d’échantillonnage) une relative homogénéité des communautés microbiennes (totales et fonctionnelles) est observée, des variabilités fortes sont détectées (i) à l’échelle des transects horizontaux en lien avec des changements de conditions environnementales, (ii) dans la verticalité (superficiels et profonds) sous l’effet des conditions d'oxydoréduction. De plus, l'étude de la dynamique temporelle des communautés méthanogènes et méthanotrophes révèle des changements de structure, diversité et abondance, principalement à l'interface eau-sédiment en lien avec la dynamique d'oxygénation du lac. Globalement ces travaux soulignent la nécessité de prendre en compte la variabilité spatiale et temporelle dans l’étude des communautés et processus du cycle du méthane. Mots-clés : Ecologie fonctionnelle – Ecosystème lacustre – Communautés microbiennes benthiques – Cycles biogéochimiques. Directrices de thèse : Isabelle Domaizon – UMR 0042 CARRTEL ; Emilie Lyautey – UMR 0042 CARRTEL.


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Etude des mécanismes de pyrolyse de la biomasse avec analyses in-situ.

YANN LE BRECH [email protected]


ENSIC-LRGP Date de début de thèse : 01/11/2011

Date de soutenance : 10/09/2015 La biomasse est la ressource d’énergie renouvelable au plus fort potentiel. Les travaux de recherche actuels se concentrent principalement sur sa conversion, notamment thermochimique, en un autre vecteur énergétique plus facile à transporter et à valoriser (électricité, gaz ou liquide). La pyrolyse est le premier mécanisme dans tous les procédés de conversion thermochimique des solides (combustion, gazéification, pyrolyse). C’est également le plus important, car il contrôle, en grande partie, la répartition et la composition des 3 types de produits : gaz, charbon, goudrons. La prédiction des produits de pyrolyse est donc primordiale pour le développement de tout réacteur de conversions thermochimiques. L’augmentation des contraintes environnementales (réduction des rejets de polluants tels que les goudrons) entraine un fort besoin en modèles chimiques détaillés pour prédire les polluants formés (goudrons, CO, etc.) en vue de réduire leur formation. A notre connaissance, aucune méthodologie scientifique complète n’a été développée pour construire des modèles de pyrolyse de la biomasse qui permettent de prédire les vitesses de formation et la composition des produits (notamment des goudrons). L’objectif de ce projet est de développer une nouvelle méthodologie, couplant expériences et modélisation, pour améliorer la compréhension des mécanismes de pyrolyse de la biomasse. Cette méthodologie permettra de construire un schéma cinétique (voies réactionnelles, constantes de vitesse et coefficients stœchiométriques des produits) plus robuste que ceux existants et ainsi de prédire la répartition et la composition des produits de pyrolyse sur une large gamme de conditions expérimentales. Cette méthodologie est développée pour la biomasse, puis elle pourra être utilisée à la suite de ce projet pour d’autres solides (charbons, matières plastiques, etc.). Elle est basée sur des analyses de produits de pyrolyse par de nombreuses techniques (Résonance Magnétique Nucléaire Carbone 13C et proton 1H, GC et LC/MS, Infra-rouge). Ces analyses permettent de déterminer les bilans matière et la composition physico-chimique des produits de pyrolyse pour une large gamme de conditions thermiques et pour chaque constituant de la biomasse (cellulose, lignine et hémicelluloses). Les analyses in-situ (IR et 1H RMN) permettent notamment d’identifier et de comprendre les interactions entre ces constituants lors de la pyrolyse dans la biomasse native. Les analyses (ex- et in-situ) seront ensuite utilisées pour développer un modèle cinétique détaillé et original, qui tient notamment compte des interactions entre les polymères et les minéraux Mots-clés : Biomasse – Valorisation thermochimique – Pyrolyse – Modélisation. Directeurs de thèse : Nicolas Brosse – EA 4370 USC LERMAB ; Anthony Dufour – UMR CNRS 7274.


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La croissance du pin maritime (Pinus pinaster Ait.) en réponse à l’environnement: variabilité phénotypique

et architecture génétique.

HELENE LAGRAULET [email protected]

UMR 1202 BIOGECO, BORDEAUX

Université de Bordeaux École Doctorale : EDSE

Date de début de thèse: 01/11/2011 Date de soutenance: 27/04/2015

Défis 1 et 4 – CT3 Evaluer l'effet des changements climatiques sur la croissance des plantations actuelles implique d'évaluer leur plasticité phénotypique et la diversité des génotypes au sein de l'espèce en situation de contrainte abiotique. Le pin maritime, plante pérenne d'intérêt économique majeur en Aquitaine, largement étudiée au niveau génétique et écophysiologique, est un excellent modèle biologique pour mener à bien ce type d'étude. Dans cette thèse, nous proposons d’étudier différents traits liés à la croissance du pin maritime en fonction de contraintes abiotiques selon deux axes : (1) la variation phénotypique et (2) son architecture génétique (nombre, localisation et effets des QTL). La mise en relation des données phénotypiques avec les conditions environnementales permettra d'apprécier la plasticité des individus. D'autre part, l'étude de l'architecture génétique de ces traits et leur variabilité selon les conditions environnementale et le fond génétique permettra de quantifier la stabilité des QTL. Nous avons utilisé 4 descendances de croisement de pins maritimes : 3 croisements contrôlés de parents d'origines géographiques contrastées (Corse, Landes et Maroc) et un croisement de deuxième génération d’autofécondation (F2). Le dispositif de suivi de la population F2 a permis d’établir des profils microdensitométriques sur 7 années consécutives. Sur les 3 autres croisements, la hauteur et le diamètre des arbres ont été mesurés une fois par an de 2010 à 2014. Nous avons également noté l'évolution de la phénologie du débourrement apical deux années consécutives (2012 et 2013). Enfin, la dynamique de la croissance radiale de 239 génotypes (répartis sur deux des trois familles) a été suivie en continu pendant trois années grâce à un dispositif unique de capteurs de déplacement linéaire (microdendromètres). En parallèle, le génotypage des descendants des 4 croisements a été réalisé grâce à des biopuces à ADN, ce qui a permis de construire des cartes génétiques à l'aide de marqueurs géniques. La confrontation de l'information phénotypique et génotypique a permis d'identifier des zones du génome impliquées dans le contrôle génétique de ces caractères et d'étudier leur stabilité en fonction des conditions environnementales et du fond génétique. Cette étude a montré que le débourrement et la croissance sont contrôlés par de nombreux QTL avec des effets modérés qui varient en fonction de l’environnement climatique et du fond génétique. Le suivi de la dynamique saisonnière de formation du bois a également montré une interaction QTL × environnement révélant que la densité du bois est régulée par différents gènes ou le même jeu de gènes régulé de façon différentielle en fonction du climat. La dernière partie de cette étude a permis de mettre en évidence pour la première fois, la variabilité des fluctuations journalières du tronc au sein d’une famille de pleins-frères et son interaction avec des variables environnementales. La recherche de QTL liés aux traits de micro-variation journalière conditionnée par des classes de contraintes environnementales a permis de quantifier pour la première fois les interactions génotype × environnement sur ces traits de réponse au milieu. L’analyse comparée des différents phénotypes couplée à une caractérisation fine de l’environnement permet d’apporter un nouvel éclairage sur le déterminisme génétique de la croissance du pin maritime au jeune âge et surtout son interaction avec l’environnement.

Mots-clés : Génétique moléculaire – Ecophysiologie – Cartographie génétique – QTL. Directeur de thèse : Christophe Plomion – UMR 1202 BIOGECO. Co-encadrant : Jean-Marc Gion – UPR 39 CIRAD/UMR 1202 BIOGECO.


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Caractérisation des mécanismes moléculaires responsable des flux de phosphate dans la symbiose ectomycorhizienne.

ADELINE BECQUER [email protected]

UMR 1222 ECO&SOLS, MONTPELLIER Montpellier SupAgro


Défi 1 et 2 – CT1 et CT2

Les écosystèmes forestiers présentent généralement une faible disponibilité en phosphore inorganique (Pi) qui limite la croissance des arbres. La formation d’ectomycorhizes, établies entre les racines des arbres et les champignons du sol, se traduit par une amélioration de la nutrition phosphatée de la plante. Malgré l'importance majeure de la symbiose ectomycorhizienne, les connaissances concernant les mécanismes impliqués dans le transport membranaire entre les deux partenaires sont encore très limitées. Mon projet a pour objectif de décortiquer les mécanismes moléculaires impliqués dans le transfert de Pi au sein du continuum sol-hyphe-plante. Pour répondre à cet objectif, l’association modèle entre le pin maritime (Pinus pinaster Soland in Ait.) et un basidiomycète ectomycorhizien, Hebeloma cylindrosporum est utilisée. L’exploration du génome du champignon a permis de montrer qu’il possède trois transporteurs de type H+ :Pi (HcPT1.1, HcPT1.2 et HcPT2), dont deux ont déjà été caractérisés (HcPT1.1 et HcPT2). Ces trois transporteurs sont des candidats potentiels pour assurer à la fois l’influx de phosphate au niveau de l’interface sol-champignon et l’efflux au niveau de l’interface champignon-plante. Des approches d’immunolocalisation ont permis de localiser ces trois protéines au niveau des sites de prélèvement (mycélium extraracinaire et manteau fongique) et de sortie (réseau de Hartig) de Pi. Des lignées transgéniques de H. cylindrosporum sur- et/ou sous-exprimant les gènes HcPT1.1 et HcPT2 ont été produites et associées aux racines de la plante. Les résultats obtenus suggèrent que le transporteur HcPT1.1 serait responsable de l’absorption de phosphate, au niveau des hyphes extraracinaires, permettant l’entrée de phosphate dans la plante, mais également au niveau du réseau de Hartig, donnant la possibilité au champignon de récupérer une partie du phosphate libéré vers la plante. Le transporteur HcPT2 serait, quant à lui, impliqué dans le prélèvement de Pi au niveau du sol et dans son relargage au niveau du réseau de Hartig. Mots-clés : Ecosystème – Symbiose ectomycorhizienne – Hebeloma cylindrosporum – Nutrition phosphatée – Immunolocalisation – Lignées transgéniques. Directrice de thèse : Claude Plassard – UMR 1222 Eco&Sols.


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Conservation de la biodiversité méditerranéenne continentale et réseaux d’aires protégées: au carrefour entre descripteurs

écologiques et socio-économiques.

RITA EL-HAJJ [email protected]

IMBE

AIX-MARSEILLE UNIVERSITE École Doctorale : Sciences de l’Environnement

Date de début de thèse : 01/12/2012 Date de soutenance prévue : Novembre 2015

CT4

La conservation de la biodiversité en milieu méditerranéen terrestre présente un défi majeur dans un contexte naturel et socio-économique complexe, où l’importance écologique de protection des richesses biologiques se confronte avec les besoins économiques d’exploitation/usage des ressources naturelles. Les aires protégées constituent les piliers fondamentaux des stratégies nationales et internationales de conservation de la biodiversité. Les types et les modes de classification des aires protégées diffèrent d'un pays à l'autre et ne sont nécessairement pas comparables du fait de la diversité des régimes législatifs, des besoins de conservation spécifiques à chaque pays et des contextes socio-économiques relatifs à chacun. La définition de descripteurs écologiques visant la priorisation des enjeux de conservation et l’orientation des choix de désignation des aires protégées a fait l’objet de plusieurs projets de recherches scientifique au niveau international. Néanmoins, ces descripteurs demeurent non standardisés, ils appartiennent à des catégories différentes (quantitatifs/qualitatifs, espèces/habitats, écologiques/socio-économiques), ils répondent à des besoins différents (protection, gestion, aménagement) et se trouvent dans la plupart des cas dupliqués et parfois non appliqués, bien que l’objectif soit commun : la conservation de la biodiversité.

Dans ce contexte, si on veut encourager les états à créer un réseau d’aires protégées qui correspond à de vraies priorités écologiques et socio-économiques, il faut leur fournir un ensemble de critères écologiques et socio-économiques pertinents qui serviront de base pour évaluer les enjeux de conservation d’un écosystème/site donné en vue de son éventuelle protection. L’objectif de cette thèse est de structurer un outil d’aide à la décision informatisé, basé sur des descripteurs écologiques et socioéconomiques pertinents, qui orientera les choix de conservation de la biodiversité, et qui s’adaptera aux spécificités territoriales en contexte méditerranéen, permettant d’établir une échelle de priorité orientant la conservation de la biodiversité au Liban (en particulier) et autour du bassin méditerranéen (en général). Cet outil, accordera pour chaque site donné un score orientant la meilleure alternative/catégorie de conservation, et pour chaque catégorie, rappellera les déclinaisons locales à l’utilisateur. Une application de ce modèle au Liban permettra de mesurer la pertinence des catégories d’aires protégées existantes et de repérer les carences.

Mots-clés : Indicateurs – Ecologique – Socio-économique – Biodiversité – Aire protégée – Outil d’aide à la décision.

Directeur de thèse : Thierry Tatoni – UMR CNRS 7263 IMBE.

Co-directeurs de thèse : Errol Vela – UMR 0931 AMAP ; Carla Khater – Conseil National de Recherche Scientifique, Centre de télédétection, Observatoire Libano Francais de l'Environnement.


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Etude des propriétés des substances extractibles de quatre essences camerounaises : moabi, movingui, padouk, tali.

JEAN-BOSCO SAHA TCHINDA [email protected]

EA 4370 USC INRA LERMAB, NANCY Université de Yaounde 1, Cameroun



Le Cameroun dispose d’un important patrimoine forestier, qui représente près de 22 millions d’hectares soit environ 42% de la superficie nationale. Il renferme près de 300 espèces théoriquement commercialisables dont environ 80 subissent une exploitation régulière. C'est la deuxième forêt d'Afrique après celle de la République Démocratique du Congo. Le secteur forestier contribue pour environ 6% au PIB du Cameroun. Le bois est le deuxième produit d'exportation après le pétrole. Ces exploitations entrainent la production de déchets provenant soit de l'exploitation forestière (houppiers, branchages, écorces, souches, sciures), soit des industries de première transformation (scieries) qui produisent des dosses et délignures, des écorces, des sciures et des copeaux ; soit des industries de deuxième transformation (menuiseries, fabriques de meubles, de parquets, de charpentes...) qui produisent des sciures, des chutes, des copeaux d'usinage, des poussières de ponçage. Ces déchets sont le plus souvent utilisés comme combustibles ou laissés à l’abandon dans la nature. Le Cameroun étudie la possibilité d’utiliser ces déchets comme source d’énergie. Ceci permettra de valoriser ces déchets tout en créant de nouveaux emplois. On peut valoriser les extractibles s’y trouvant sans toutefois nuire aux usages habituels car ceci présente l’avantage d’être faite antérieurement. Des études montrent que le taux d’extractibles varie entre 4,4 à 25% de la matière sèche. Ces extractibles sont constitués essentiellement d’acides gras, stérols et terpènes, saponines, flavonoïdes et tannins. Ces molécules sont très prisées pour leurs larges spectres d’application en industrie. Dans le but d’améliorer la valorisation de la ressource bois au Cameroun, il paraît primordial de mettre à profit les différents sous-produits issus des industries de la première transformation du bois, afin d’extraire d’éventuelles biomolécules pouvant conduire à des applications nouvelles et originales. Le but de cette thèse est de valoriser les extractibles de certains bois camerounais. Les objectifs spécifiques sont : (1) d’évaluer le taux d’extractibles des essences étudiées ; (2) de faire un screening afin de connaitre les différents groupes de molécules se trouvant dans nos extractibles ; (3) d’évaluer l’effet d’inhibition sur la croissance de champignons lignivores ; (4) d’évaluer la durabilité naturelle des essences ; (5) d’évaluer la capacité antioxydante et anti-radicalaire des extractibles ; et (6) d’évaluer la capacité de certains extractibles à teindre les fibres naturelles et synthétiques. Mots-clés : Valorisation – Déchets de bois camerounais – Valeur ajoutée. Directeurs de thèse : Philippe Gérardin – EA 4370 USC INRA LERMAB ; Maurice Kor Ndikontar – Université de Yaoundé 1, Cameroun. Co-directeur : Stéphane Dumarçay – EA 4370 USC INRA LERMAB.


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Facteurs locaux, paysagers et règles d’assemblages dans les communautés végétales de zones humides.

Mise en place d’outils de diagnostic et de suivi pour la conservation et la restauration des zones humides de Gironde.

ELSA ALFONSI [email protected]


Date de début de thèse : 01/10/2012 Défis 2 et 4 – CT1 et CT2

Plus de deux tiers des zones humides françaises ont été détruits au cours du siècle dernier. Fort de ce constat, le Département de la Gironde et l’Agence de l’eau Adour-Garonne ont établi un « Plan d’Action Départemental pour les Zones Humides » en vue notamment d’améliorer les connaissances et de favoriser la mise en œuvre de gestion intégrée des zones humides girondines. Nous avons travaillé sur un jeu de données de plus de 700 relevés floristiques combinant relevés (phytosociologiques) anciens (1960 à 1998) et relevés (permanents) récents (2006 à 2012) réalisés dans le département de la Gironde. A partir de cette base de données, nous caractériserons des trajectoires d’habitats entre communautés de référence et états dégradés des communautés. Sur ces trajectoires, nous replacerons les relevés anciens et récents dont nous disposons, afin d’étudier des dynamiques temporelles de végétation. Les écosystèmes de référence nous permettront d’évaluer si les habitats actuels se déplacent le long d’une trajectoire qui conduira à un bon état de conservation de l’habitat ou si des mesures de gestion sont nécessaires. Ces trajectoires seront calibrées grâce à des variables environnementales telles que le mode de gestion, les caractéristiques du sol ou encore des valeurs indicatrices d’espèces (coefficients d’Ellenberg). Nous nous focaliserons ensuite plus précisément sur les mécanismes régissant la structuration d’un habitat témoin à forte valeur patrimoniale: les prairies à Molinie. Nous avons étudié à l’aide d’un dispositif expérimental la part de la dispersion et des interactions entre plantes (la compétition). Notre hypothèse première étant que, dans ce contexte, la dispersion de graines (c'est-à-dire un processus principalement aléatoire) joue un rôle majeur dans l’expression de la diversité spécifique locale. Finalement, nous utiliserons des variables telles que les classes de végétation ou la qualité de l’eau pour modéliser et cartographier les services écosystémiques dans le contexte départemental. A l’aide de modèles matriciels, nous pourrons créer des outils d’aide à la décision en matière de gestion durable des ressources. Mots-clés : Zones humides – Services écosystémiques – Conservation. Directeurs de thèse : Didier Alard– UMR 1202 BIOGECO ; Marie-Lise Benot – UMR 1202 BIOGECO.


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Effets des variabilités climatiques sur le synchronisme entre la croissance racinaire et aérienne du noyer hybride

en systèmes agroforestiers tempérés.

MOHAMED AWAZ [email protected]

UMR 0931 AMAP, MONTPELLIER Université Montpellier 2


Défis 3 et 4 – CT3 Les modèles de prédictions climatiques estiment qu’une augmentation du CO2 atmosphérique, des précipitations et des températures pourrait accentuer la fréquence d’évènements climatiques extrêmes et des périodes de sécheresse prolongées. Prévoir la réaction des écosystèmes et de la végétation aux variations climatiques est donc devenu un enjeu majeur pour la recherche. Selon la littérature, la croissance racinaire et aérienne des végétaux pourrait fortement dépendre des variations de la teneur en eau, de la température du sol et de l’air et de la concentration d’azote dans le sol. Malgré un nombre croissant de recherches sur les liens entre la phénologie de la plante et les facteurs abiotiques (surtout climatiques) les données sur ces relations sont basées soit sur la partie aérienne de la plante, soit sur la partie racinaire des plantes ou sur des groupes de végétation au niveau racinaire à travers des gradients climatiques. L’objectif de cette thèse est de quantifier la dynamique de la croissance racinaire et aérienne du noyer hybride dans trois sites agroforestiers tempérés en relation avec les facteurs environnementaux (température du sol et de l’air, l’humidité du sol) afin de mieux comprendre les effets des variabilités climatiques sur le synchronisme entre la croissance racinaire et aérienne de cet arbre. Les questions de recherches sont les suivantes : (1) Qu’est ce qui gouverne la croissance racinaire et la croissance aérienne du noyer hybride dans des systèmes agroforestiers français? Est-ce que c’est le sol, la température, les précipitations ou une interaction entre les facteurs ? (2) Quels sont les rôles de la température et des précipitations saisonnières sur l’élongation, la longévité et la mortalité des racines du noyer Hybride dans des systèmes agroforestiers tempérés ? (3) Est-ce que les racines et la partie aérienne diffèrent dans leurs relations phénologiques le long d’un gradient climatique ? Pour répondre à ces questions, des minirhizotrons (tubes) et des rhizotrons (fenêtres) ont été installés sur les sites agroforestiers de Restinclières (Languedoc-Roussillon), Madic (Cantal), et Cormont (Nord Pas-de-Calais) pour suivre la phénologie racinaire. Des dendromètres sur les troncs et des observations à la jumelle permettent de suivre la phénologie aérienne. Des prélèvements saisonniers du sol ont été réalisés afin de quantifier l’azote total et le carbone total dans le sol. Les thermomètres et tensiomètres ont été installés sur les trois sites pour mesurer la tension du sol et les températures du sol et du l’air. L’observation du système racinaire a été faite en utilisant un scanner circulaire (minirhizotrons), scanner à main et caméras (rhizotrons). L’acquisition des données de ces images prises par les scanners et les caméras a été analysée sous des logiciels d’analyse d’images. Mots-clés : Ecologie – Ecosystèmes – Environnement – Changement climatique global – Dynamique des populations et des peuplements. Directeur de thèse : Alexia Stokes – UMR 0931 AMAP. Co-encadrant de thèse : Yogan Monnier – UMR 0931 AMAP.


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Etude paléo-écologique de la diversité microbienne lacustre.

ERIC CAPO eric.capo @thonon.inra.fr



Date de soutenance envisagée : 01/10/2016 Défis 2 et 4 – CT1

Ces travaux mettent en œuvre une démarche rétro-observatoire visant à caractériser la dynamique à long terme de la diversité lacustre sous forçage anthropique et climatique. Les lacs sont soumis à des facteurs tels que l’eutrophisation et les fluctuations climatiques qui impactent leurs fonctionnements et états écologiques. Les données observatoires existantes n’offrent pas une fenêtre temporelle suffisante pour étudier et déconvoluer l’effet de ces forçages. Aussi, dans le cadre de cette thèse, nous mettons en œuvre une approche paléo-écologique novatrice basée sur le couplage entre outils moléculaires et paléolimnologie afin de retracer la dynamique des assemblages microbiens eucaryotes (phytoplancton, prédateurs/bactérivores, parasites, saprotrophes) sur des pas de temps longs en s’appuyant sur le métabarcoding de l’ADN sédimentaire. Les objectifs sont doubles : il s’agit d’une part de poursuivre la calibration du proxy ADN en paléolimnologie et, d’autre part, d’utiliser les inventaires moléculaires obtenus pour des archives sédimentaires datées afin de retracer la diversité des eucaryotes microbiens. Ce second volet est abordé pour des pas de temps (i) modérés (1 siècle) avec une résolution temporelle fine afin d’analyser les effets de l’eutrophisation, et (ii) longs (3000 ans) afin de révéler les impacts des fluctuations climatiques (réchauffements médiéval et récent). Les données acquises en termes de calibration nous ont permis de démontrer qu’une grande diversité d’eucaryotes planctoniques est archivée dans les sédiments, avec 71% des clades présents dans la masse d’eau retrouvés dans l’inventaire moléculaire des sédiments récents (Lac du Bourget ). Par ailleurs, les premiers résultats concernant la reconstitution de la diversité eucaryote dans deux lacs (Bourget-France, Igaliku-Groenland) révèlent que les fluctuations climatiques impactent la diversité lacustre avec des amplitudes différentes en fonction de la zone géographique et en fonction des forçages locaux (intensité de l’eutrophisation) auquel sont soumis ces lacs. Mots-clés : Paléolimnologie – Eucaryotes unicellulaires – Biodiversité – Trajectoire écologique. Directeur de thèse : Isabelle Domaizon – UMR 0042 CARRTEL. Co-directeur : Fabien Arnaud – UMR CNRS 5204 EDYTEM.

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Assessing the composition and dynamics of tropical forest in French Guiana using modelling and multispectral imagery.

EMIL CHERRINGTON [email protected]

UMR 0931 AMAP, MONTPELLIER Université de Montpellier

École Doctorale : GAIA Date de début de thèse : 01/10/2013

Défis 3 et 4 – CT4 Via the Reducing Emissions from Deforestation and forest Degradation (REDD+) initiative, the conservation of tropical forests is acknowledged as playing a major role in mitigating the effects of climate change. Nonetheless, a key aspect of REDD+ involves the monitoring, reporting, and verification (MRV) of forest carbon stocks. However, additional research to understanding forest composition and dynamics are essential to the development of robust MRV procedures that could be consistently repeated over space and time based. The overall objectives of the project are to utilize remote sensing to examine the dynamics of tropical forests in French Guiana, at the landscape level, and how those dynamics vary by forest type, and to use modelling to understand how forest structure in turn affects how forests are perceived by satellite sensors. One underlying hypothesis is that different types of forests in French Guiana have different phenological patterns, and that this can be observed using remote sensing. In terms of the methods, work has focused on constructing an intra-annual time series of satellite observations using data from the MODIS sensor and the SPOT Vegetation sensor, and corrected for atmospheric effects and differences in illumination. One preliminary result is that the forests of French Guiana do, overall, appear to change in greenness during the year, and such change also appears to be a function of the amount of rainfall received. It, however, remains to be seen whether different forest types display distinct phenological patterns, and that is one aspect of the research that is still being explored. Mots-clés : Forest –Remote sensing – Dynamics – Mapping – Modelling. Directeur de thèse : Dr. Pélissier Raphaël, IRD – UMR 0931 AMAP. Co-directrice : Uta Berger – TUD, Dresden, Allemagne.


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Evaluation des liens entre phylogénie et traits écologiques, piste d’utilisation pour la bioindication des cours d’eau.

FRANÇOIS KECK [email protected]

UMR 0042 CARRTEL, THONON-LES-BAINS Université Savoie Mont-Blanc


Défi 2 et 4 – CT1 à CT4

L’évaluation de la qualité environnementale est une question cruciale pour les écosystèmes aquatiques, et peut se faire a priori (modèles de prédiction) ou a posteriori (biomarqueurs ou bioindication). Les diatomées sont utilisées en routine pour répondre à ces questions en raison du fait que certains groupes sont sensibles et d’autres tolérants à la qualité du milieu et aux polluants. Cependant, la question de savoir ce qu’est un groupe approprié au biomonitoring reste ouverte. Le groupe pertinent se situe-t-il au niveau de l’espèce, du genre, à un niveau taxonomique plus élevé ou faut-il envisager d'utiliser un mélange de niveaux taxonomiques ? Utiliser les liens phylogénétiques entre les espèces, reflets de leur histoire évolutive, permettrait-il d’améliorer l’évaluation de leur polluo-sensibilité ? L’hypothèse est qu’il existe un lien entre la phylogénie d’un groupe de taxons bioindicateurs et sa réponse écologique à différents facteurs du milieu, et que ce lien peut être utilisé en bioindication pour simplifier l’évaluation écologique des milieux aquatiques. Les objectifs principaux de cette thèse sont (1) D’étudier la présence de liens potentiels entre phylogénie et traits écologiques chez les diatomées ; (2) Développer des méthodes statistiques appropriées pour détecter ce signal, identifier les niveaux taxonomiques impliqués dans ce signal ; (3) Proposer de nouveaux outils de bioindication basés sur le concept de signal phylogénétique en simplifiant des outils déjà existants. La première partie de la thèse a consisté à mettre en place les bases de données pour répondre aux questions posées par le sujet. Les premières analyses ont montré la présence d’un signal phylogénétique pour un certain nombre de préférences écologiques. L’objectif à présent est d’extraire des clusters d’espèces partageant une écologie commune, à partir de la phylogénie. Différentes méthodes devraient être testées et l’analyse se focalisera sur la validation et la pertinence de ces groupes pour une exploitation en bioindication. Mots-clés : Diatomées – Bioindication – Ecosystème aquatique – Gestion des milieux – Phylogenèse. Directeurs de thèse : Alain Franc – UMR 1202 BIOGECO ; Agnès Bouchez – UMR 0042 CARRTEL ; Frédéric Rimet – UMR 0042 CARRTEL.


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L’influence du système racinaire sur les flux hydriques de sub-surface : implications sur la stabilité des pentes.

JEROME NESPOULOUS [email protected]



Défis 2 et 3 – CT4

La compréhension des processus d’érosion des sols est aujourd’hui un enjeu majeur dans le domaine de la gestion durable des terres. Les glissements de terrain superficiels peuvent être influencés, positivement ou négativement, par la présence de végétation sur les pentes. Les systèmes racinaires peuvent renforcer les sols par des processus mécaniques bien étudiés au cours de la dernière décennie. D’autres données, nettement plus limitées, suggèrent que la morphologie du système racinaire peut influer sur les écoulements hydriques préférentiels via la formation de macropores dans le sol (directement le long des racines ou en suivant d’anciens canaux racinaires). Ces modifications hydrologiques peuvent induire des variations importantes de la pression interstitielle du sol, entrainant alors un effet favorable ou défavorable sur la stabilité des pentes. Ainsi, l'objectif de cette thèse est d'apporter des premiers indicateurs des effets des systèmes racinaires d'arbres sur les flux hydriques de sub-surface de versants. Ces derniers régissant en grande partie la stabilité des pentes, la finalité sera d'alimenter la compréhension et la prédiction des phénomènes d'érosion de masse. Ceci impliquera d’examiner dans quelles conditions se produiront les écoulements préférentiels sur le terrain. Les expériences ont été réalisées sur des plantations d'Hevea brasiliensis dans le Xishuangbanna (Chine du sud-est). Des écoulements hydriques ont été provoqués par des simulations de ruissellement, et ont été tracés par coloration au bleu brillant FCF-E 133. Ce marquage ainsi que les paramètres pédologiques et d'activité biologique du sol ont été photographiés et mesurés lors de l'excavation. Les variations de pression interstitielle dans le sol ont été mesurées à l’aide de tensiomètres (watermarks). Mots-clés : Ecologie – Ecosystèmes – Environnement – Gestion des milieux. Directrice de thèse : Alexia Stokes – UMR 0931 AMAP. Co-directeurs : Roy C. Sidle – US EPA ; Kunfang Cao – Xishuangbanna Tropical Botanical Garden.


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Pattern-oriented modeling of tropical forest structural variation based on remote-sensing analysis and 3D forest modeling.

PIERRE PLOTON [email protected]



The Reducing Emissions from Deforestation and forests Degradations (REDD) program formalizes the United Nations’ will to support sustainable forests management, especially in the tropics where almost all forest-related greenhouse gas emissions occurs, and brings new challenges to the scientific community. Indeed, whereas deforestation monitoring is nowadays routinely performed, the detection of tropical forests degradation remains a critical lock since most remotely-sensed signals fail to characterize the entire structural attributes’ ranges in spatially complex, high-biomass tropical forests. The recent availability of hyper-spatial data (e.g., metric resolution space-borne optical and airborne LiDAR) has led to the development of original and promising analysis methods, notably FOTO (Fourier Transform textural Ordination) which is based on the analysis of canopy texture, but the complexity of signal interaction with forest vegetation is not yet fully understood. Several gaps remain to be filled in order to consistently scale-up assessments of vegetation structure and biomass from tree-level field-measurements to stand-level parameters and further to regional-level. This PHd project uses 3D structure information to enhance our ability to characterize and predict structural parameters and biomass at all three levels of the process: (1) Tree-level: State-of-the-art tree mass models suffer a high uncertainty (c. 50%). Based on a large set of destructive field measurements on tropical trees, we assess whether an explicit consideration of tree 3D structure (i.e. architecture) can help improving individual tree mass estimations. (2) Stand-level: The influence of stand structure variations (e.g. tree diametric distribution, distribution of crown sizes and shapes, individuals’ relative positions, etc.) on the results of the texture-based analysis method is poorly known. We use a pattern-oriented modeling approach to investigate this issue by monitoring FOTO’s performances on sets of 3D forest mockups with known 3D organizations. (3) Regional-scale: a massive field campaign has been carried out in central Africa in order to set up a network of forest plots featuring stand structure and composition descriptions as well as precise geographic positioning allowing evaluating FOTO’s empirical error at regional scale.

Mots-clés : Tropical forest biomass – Canopy texture – Carbon – VHSR image – 3D modeling.

Directeur de thèse : Raphaël Pélissier – IRD, UMR 0931 AMAP. Co-directrice : Uta Berger – TUD, Dresden, Allemagne.


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Réponse des arbres à l’ouverture de la canopée : caractérisation de la croissance et marquage par les propriétés du bois.

ESTELLE NOYER [email protected]



Défi 1 et 4 – CT4 Les perturbations de la canopée (couvert végétal), comme une éclaircie, engendrent des modifications brutales des conditions de croissance. Localement, nous observons des différences au niveau de la quantité et la qualité de la lumière, la disponibilité en ressources souterraines, des mouvements d’air et de la température couplées à une absence d’arbres voisins. Ces différences se résument en une demande d’évaporation ainsi qu’un niveau de stress mécanique plus élevé chez l’arbre éclairci. Il en résulte une acclimatation au niveau des traits foliaires, hydrauliques et mécaniques. Ce qui engendre alors des modifications aussi bien structurelles que fonctionnelles. L’objet de cette thèse vise à mieux comprendre le processus de la réaction de vieux hêtres à l’ouverture de la canopée mais aussi à trouver parmi les propriétés du bois un ou plusieurs candidats qui pourraient servir comme marqueur rétrospectif des perturbations de la canopée. Les travaux s’organisent autour de 4 volets : (1) Caractérisation de la dynamique de croissance (axiale et radiale) de l’arbre en réponse à éclaircie ; (2) Caractérisation des performances biomécaniques de l’arbre en réponse à l’éclaircie. L’approche intégrative résume les performances biomécaniques de l’arbre en 4 indicateurs qui combinent l’effet des traits mesurés à l’échelle du matériau avec les facteurs de taille et de forme ; (3) Recherche de trace des changements de l’environnement immédiat de l’arbre dans le bois. Une analyse cerne par cerne visant les propriétés anatomiques, hydrauliques et biomécaniques est entreprise. Cette analyse rétrospective du bois formé avant et après l’éclaircie permet de mieux comprendre la dynamique de réponse ainsi que sa mise en place du point de vue fonctionnel ; et (4) Liaison des dynamiques de réponses des différentes caractéristiques du bois. Nous testerons la robustesse des corrélations observées sur des chronologies plus longues dans le but de retrouver les périodes d’ouvertures de la canopée que l’arbre a rencontré au cours de sa vie. Mots-clés : Eclaircie – Bois – Croissance – Biomécanique – Anatomie. Directrices de thèse : Catherine Collet – UMR 1092 LERFoB ; Dlouhá Jana – UMR 1092 LERFoB.

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Les interfaces forêt-prairie comme éléments de conservation de la diversité végétale dans des territoires en mutation.

MAXIME BURST [email protected]


Date de début de thèse : 01/10/2013 Défi 3 et 4 – CT2, CT3 et CT4

En France, la mosaïque paysagère est largement dominée par les forêts, prairies et cultures, ce que les Gallo-romains dénommaient déjà il y a plus de 2000 ans "Sylva, Saltus & Ager". Cette longue période de temps a permis la structuration de pools d'espèces végétales, notamment spécialistes au sein des forêts et prairies. Cependant, un important turn-over spatial des occupations du sol a été décelé par le passé, lequel s'est fortement accru au cours des dernières décennies, menaçant d'autant plus la pérennité de ces espèces. L'objectif principal de la thèse vise à l'identification et la caractérisation des pools d'espèces de forêts, de prairies et de leurs interfaces en tenant compte de la persistance dans l'espace et dans le temps de ces occupations du sol. Pour cela, nous étudions conjointement le rôle des effets lisières et ceux des changements d'occupation du sol dans la distinction de pools d'espèces, puis dans la distinction de groupes fonctionnels. Notre travail se porte sur 2 échelles complémentaires (régionale et locale). A l'échelle régionale, nous supposons que les différences environnementales (altitude, biogéographie, climat, substrat géologique, topographie) peuvent influencer la structure et la composition des pools d'espèces de forêt et de prairie et ce en lien avec leur histoire. A l'échelle locale, la variabilité fine de certains facteurs environnementaux serait à l'origine de la structure et de la composition de ces pools. Les pools d'espèces et groupes fonctionnels identifiés seront mobilisés par la suite pour la mise en évidence et la quantification de dette d'extinction et/ou de crédit de colonisation d'espèces végétales au sein des forêts et prairies. La démarche envisagée nécessite la cartographie de l'histoire de l'occupation du sol pour (1) la comparaison de relevés floristiques de forêts et prairies issus de bases de données, et (2) la comparaison de relevés floristiques réalisés in situ au sein d'interfaces forêt-prairie. Nous ferons appel à des méthodes d'analyses multivariées pour la distinction des pools d'espèces et d'indices de spécialisation pour l'identification des espèces associées à chacun des pools. L'existence de pools d'espèces distincts le long de transects forêt-prairie ainsi qu'entre habitats anciens et récents sont attendues, tandis que l'existence de dette d'extinction et/ou de crédit de colonisation est(sont) espéré(s) au sein des habitats récents. La prise en compte de ces nouvelles données devrait permettre la mise en place d'une gestion conservatoire plus efficace des espèces spécialistes de chacun des pools d'espèces rencontrés. Mots-clés : Ecologie des communautés – Forêt – Prairie – Pools d'espèces – Dette d'extinction. Directeur de thèse : Bernard Amiaud – UMR 1137 EEF. Co-directeurs : Sandrine Chauchard – UMR 1137 EEF ; Jean-Luc Dupouey – UMR 1137 EEF.

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ANISETTE - ANalyse fonctionnelle d’Images à grande dimension SpEcTrale et TemporellE : application à la caractérisation des

éléments semi-naturels en écologie du paysage.

ANTHONY ZULLO [email protected]

UMR 1201 DYNAFOR, TOULOUSE École Doctorale : MITT

Date de début de thèse : 01/10/2013 Cette première année a été consacrée à l'étude d'images hyperspectrales, grâce à l'adaptation d'outils non-paramétriques fonctionnels et de méthodes de sélection de bandes spectrales. Deux principaux aspects ont été étudiés concernant ces images : la classification supervisée et la régression non-paramétrique. Dans le cadre de la classification supervisée, la construction d'un indice de proximité optimal au sens d'un critère d'erreur (minimisation du taux de mauvais classement), ainsi que l'apport d'un lissage des données, ont été étudiés. La construction de modèles non-paramétriques fonctionnels a permis d'obtenir une erreur de classification d'environ 10% grâce à un lissage préalable des données (au lieu de 13% sans lissage). Concernant la régression non-paramétrique, une sélection des bandes spectrales les plus prédictives permet d'obtenir une plus grande interprétabilité des résultats en conservant toutefois une qualité de prédiction acceptable. Cette méthode de sélection, appliquée à la prédiction de variables biophysiques, a permis de construire des modèles avec seulement 3 bandes spectrales (parmi environ 1700), tout en ne dégradant que légèrement l’erreur de prédiction observée. Mots-clés : Imagerie hyperspectrale – Analyse fonctionnelle – Grande dimension – Modélisation statistique – Télédétection. Directeurs de thèse : Mathieu Fauvel – UMR 1201 DYNAFOR ; Frédéric Ferraty – UMR 5219 IMT.


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Année de de thèse : 2014

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Diversité des arbres et résistance des forêts aux invasions biologiques : application au châtaigner et son complexe de bioagresseurs

exotiques, chancre (Cryphonectria parasitica) et cynips (Dryocosmus kuriphilus).

PILAR FERNANDEZ-CONRADI [email protected]


Date de début de thèse: 01/11/ 2014 Défis 1, 2 et 3 – CT1 et CT2

L’objectif principal de la thèse est d’analyser les relations fonctionnelles entre la diversité des essences forestières et le service écosystémique de régulation des invasions biologiques. Récemment deux espèces exotiques ont progressivement envahi les peuplements de châtaigniers (Castanea sativa), une essence multi-usage jouant un rôle primordial au sein des économies locales (production fruitière, production de bois). La première est l’Ascomycète Cryphonectria parasitica, responsable de la maladie du chancre du châtaignier, introduite en France dans les années 40. Une deuxième espèce invasive est le cynips du châtaignier (Dryocosmus kuriphilus), observé pour la première fois en France en 2007. Cet insecte gallicole est maintenant répandu sur une large proportion du territoire français et menace la production de bois, de châtaignes, voire la survie des arbres en cas de fortes infestations.

Trois hypothèses principales seront testées au cours de cette thèse : (1) Les deux bioagresseurs invasifs ont une action synergique négative sur la santé des châtaigniers (p. ex., les attaques du cynips peuvent constituer des points d’entrée pour l’infection par le champignon) ; (2) Le mélange du châtaignier avec des essences non-hôtes du chancre et du cynips (conifères) réduisent la densité et l’accessibilité des arbres hôtes, réduisant la probabilité de contamination (« host concentration hypothesis ») ; (3) Le mélange du châtaignier avec des chênes caducifoliés permet le maintien d’une ressource alimentaire de complément (les galles du chêne) pour les ennemis naturels généralistes des Cynipidae, qui peuvent alors mieux contrôler les populations de l’espèce invasive (« natural enemy hypothesis »).

Ces hypothèses seront testées sur des peuplements de châtaigniers établis le long d’un gradient de mélange avec d’autres essences forestières en Italie et dans des comparaisons appariées de peuplements purs vs. mixtes de châtaigniers, par des suivis épidémiologiques et des expérimentations en conditions contrôlées et des études de laboratoire.

Mots-clés : Châtaignier – Biodiversité – Cynips – Chancre.

Directeur de thèse : Hervé Jactel – UMR 1202 BIOGECO. Co-directrice : Cécile Robin – UMR 1202 BIOGECO.


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Etude multi-échelle de la dégradation de pieux de fondation bois par les microorganismes lignocellulolytiques.

QUENTIN KLEINDIENST [email protected]




Les ouvrages dont les fondations sont constituées par des pieux en bois sont nombreux et ce procédé a été largement utilisé dans le passé. Dans le contexte d’une réduction des émissions de CO2, le remplacement de pieux béton par des pieux bois constitue une bonne alternative. Cependant, le bois est un matériau sujet aux attaques biologiques. Notre projet de recherche consiste en la réalisation d’une étude multi-échelle de la dégradation de pieux de fondation bois par les microorganismes lignocellulolytiques. L’objectif final de cette étude est de modéliser la durabilité de pieux de fondation. Le modèle obtenu vise à établir des dispositions constructives permettant le développement l’utilisation de pieux bois dans la construction. En première approche, nous avons étudié l’évolution des propriétés mécaniques du bois en corrélation avec le niveau de l’activité biologique de dégradation sur des éprouvettes de petites dimensions. Pour une partie d’entre elles, ces éprouvettes ont été dégradées par des champignons selon la norme EN113. D’autres éprouvettes sont mises en contact avec un inoculum constitué de bois dégradé broyé et de sol forestier, en conditions extérieures et en conditions de température et d’humidité contrôlées selon les lots. Cette approche en mésocosme nous permet d’appréhender à l’échelle locale, en conditions réelles et accélérées la vitesse de dégradation de différentes essences en contact direct avec le sol. Dans le but de confronter ces résultats à une approche plus globale, nous avons effectué un suivi de la dégradation de mini pieux bois. Le dispositif expérimental vise à simuler les conditions de service de pieux. Il s’agit donc de simuler le niveau de la nappe phréatique et l’attaque par les agents de dégradation du sol. Ainsi, les pieux sont immergés dans leur partie basse et la partie supérieure est maintenue en contact avec le même inoculum forestier composite que celui utilisé dans les mésocosmes. Le suivi de l’évolution de la densité au cours du temps nous a permis de détecter les poches de dégradation. Le niveau de dégradation de ces zones a été évalué en y prélevant des éprouvettes et en soumettant ces dernières à des mesures de compression longitudinale et d’activité enzymatique. Les données obtenues dans ces deux types d’approches devraient permettent i) d’établir un diagnostic précis de l’état d’avancement de l’altération des propriétés du bois, et ii) de er l’établissement d’un modèle de dégradation à l’échelle du pieu. Mots-clés : Activité enzymatique – Dégradation – Propriétés mécaniques – Pieu.

Directeur de thèse : Laurent Bleron – EA 4370 USC LERMAB.

Co-directeur : Arnaud Besserer – EA 4370 USC LERMAB.


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Effet de la salinité des eaux d’irrigation sur le système racinaire du palmier dattier.

ASMÀA MIMOUN [email protected]

UMR 0931 AMAP, MONTPELLIER Université d’Oran


Défis 3 et 4 – CT3 La salinité des sols et de la nappe phréatique sont l’un des principaux obstacles limitant le développement de la végétation ainsi que la production agricole à travers le monde. Les eaux salées constituent la majorité des eaux d’irrigation disponibles dans la région Saharienne d’Algérie. Cet état de salinisation, affecte non seulement le rendement en dattes, mais également la biologie des palmiers dattier, ainsi que la biodiversité génétique de cette espèce. Par conséquent, la croissance, le développement et la productivité des palmiers sont touchés par la salinité des eaux d’irrigation en dehors des contraintes biotiques. L’objectif de notre étude est de décrire l’effet de la salinité des eaux d’irrigation sur le développement et l’architecture racinaire de rejet de palmier dattier par l’évaluation de la réponse des systèmes racinaires aux différentes concentrations de solutions salines. Notre travail est construit sur deux axes principaux, l’un consiste en un suivi dynamique de la croissance racinaire des rejets de deux cultivars, l’un sensible ‘Deglet Nour’ et l’autre ‘Ghars’ tolérant à la salinité des eaux d’irrigation. Les rejets sont cultivés en rhizotron dans une serre. L’autre axe consiste en un suivi par destruction des rejets cultivés. Cette méthode permettra de mesurer et de comparer les paramètres de croissance telle que la densité de ramification, l’histologie des différents axes du système racinaire, ainsi que la circonférence du stipe. Mon hypothèse est que la salinité des eaux d’irrigation a un effet sur le plan morphologique, anatomique et fonctionnel du système racinaire de palmier dattier, mais que cet effet est plus ou moins important en fonction des concentrations en sel. Mots-clés : Ecologie – Ecosystèmes – Environnement – Changement climatique global – Dynamique des populations et des peuplements. Directeur de thèse : Alexia Stokes – UMR 0931 AMAP. Co-directrice : Malika Bennaceur – Université d’Oran.


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Les systèmes dunaires sud-atlantiques – corridor ou archipel ? Etude des facteurs structurant les communautés végétales de la dune grise

par des modèles population et communauté.

BEATRICE SAUZEAU [email protected]


Date de début de thèse : 14/10/2014 Défi 2 à 4 – CT2 à CT4

Les scénarios du changement global mettant l'accent sur le changement climatique et la fragmentation des habitats impliquent des modifications de distribution spatiale des espèces, mais soulignent également la nécessité de la connectivité fonctionnelle des habitats, actuelle ou à restaurer, via l'établissement de corridors. L'identification et la compréhension de l'importance relative des processus sous-jacents à la structure et la dynamique spatio-temporelle des (méta-)communautés végétales est donc un enjeu crucial pour leur conservation. La détermination des filtres (dispersion, conditions abiotiques, interactions biotiques) interagissant à différentes échelles spatiales et temporelles sur l'organisation des communautés végétales peut permettre de répondre à cet enjeu. Si les conditions abiotiques stationnelles et les interactions biotiques semblent jouer un rôle fondamental à l'échelle locale, la dispersion des espèces devient un processus majeur à des échelles régionales. Le cordon dunaire de la côte sud-atlantique française offre une possibilité remarquable de tester le rôle relatif de facteurs locaux et de processus régionaux, en lien avec la dispersion des espèces et la structure paysagère du cordon dunaire, sur la dynamique et la structure des communautés végétales de la dune grise. Deux volets d'étude seront envisagés. Le premier concernera l'étude de la dynamique spatio-temporelle des communautés végétales de la dune grise à travers un suivi temporel et spatialement explicite de la composition spécifique et l'identification du rôle relatif de variables environnementales (variables climatiques et édaphiques, perturbations, prédation). La structure paysagère et l'existence de barrières potentielles seront également prises en compte. Le second volet consistera à évaluer le rôle de la dispersion des espèces en lien avec la structure paysagère du cordon dunaire en mesurant des traits de dispersion de quelques espèces ayant des exigences écologiques et des capacités de dispersion contrastées. La structure génétique des populations de ces espèces sera également étudiée. Mots-clés : Dunes littorales – Communautés végétales – Structure paysagère – Dispersion – Génétique des populations. Directeur de thèse : Didier Alard – UMR 1202 BIOGECO. Co-encadrante : Marie-Lise Benot – UMR 1202 BIOGECO.


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Controlling for up-scaling uncertainty in assessment of forest aboveground biomass in the Western Ghats of India.

SOURBAH PARGAL [email protected]




Estimating forest aboveground biomass (AGB) is one of the most critical steps in the quantification of forest carbon stocks. This research focuses on the humid forests of the Western Ghats (WG) of India and is a collaborative project between UMR AMAP and National Remote Sensing Center (NRSC), Hyderabad, India, backed by Indo-French Centre for the Promotion of Advance Research (IFCPAR). The research work is within the framework of the National Carbon Project (NCP), India and United Nations program on Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation (UN-REDD). The study area is a forest landscape in North Karnataka, which comprises of different forest types such as primary and secondary wet evergreen forests, moist deciduous forests and dry deciduous forests in different level of degradations. Recent development in the domain of canopy texture analysis of very high resolution optical images using Fourier transform in combination with 3-D forest simulations have proved to improve stand level extrapolations of AGB estimates. The method called FOTO (Fourier-based textural ordination) combines 2-D Fourier Transform of canopy images and Principal Component Analysis (PCA) of Fourier spectra, which characterizes the canopy images with respect to canopy grain and allows the quantification of repetitive patterns as present in the forest canopies. From the canopy texture analysis of the indian satelite Cartosat-1 imagery, we obtained the canopy texture map of the study area. The aim is to set up a network of 1-ha plots in the study area covering the whole gradient of canopy texture from coarse to fine and different forest types in different levels of degradation. Biomass at the plot level will be calculated based on the plot data i.e. tree diameter, tree height, wood specific gravity, using the available allometric equations. The biomass data from plot level will be regressed with the texture indices obtained from FOTO analysis and a model for estimating AGB from canopy images will be developed. Although at each step of the observation whether at plot level measurements or in satellite data acquisition, there is always some uncertainty or in other words an error is induced at each processing step. The goal of this PhD research is to develop an upscaling technique which would reduce the uncertainty in the estimations of forest AGB and carbon stock assessments when we move from plot level estimates to large scale regional extrapolations.

Mots-clés : Tropical forest biomass – Canopy texture – Carbon – VHSR image – 3D modeling. Directeurs de thèse : Pierre Couteron – UMR 0931 AMAP.

Co-directeur : Raphaël Pélissier – UMR 0931 AMAP.


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Etude de la sensibilité des populations lorraines de hêtre à un événement climatique extrême - Quels rôles des métabolismes

carboné et azoté dans la mort des arbres ?

PIERRE-ANTOINE CHUSTE [email protected]

UMR 1137 EEF, NANCY Université de Lorraine




Les évolutions du climat exposent les forêts à des sécheresses représentant un risque majeur pour leur survie. Les mécanismes physiologiques entraînant la mort des arbres sous l’effet d’une sécheresse sont mal connus. Les arbres meurent-ils de dysfonctionnement hydraulique ou d’un manque de carbone et/ou d’azote ? Notre premier objectif sera d’analyser les changements morphologiques et physiologiques induits par un manque drastique en carbone et en azote et d’évaluer les conséquences en terme de survie. Le deuxième objectif sera d’identifier des marqueurs de mortalité en comparant arbres morts et vivants de différentes populations de hêtre, et de quantifier des niveaux seuils de ressources carbonée et/ou azotée en dessous desquels la mort est observée. Le corollaire de ce dernier objectif sera l’identification possible de traits morphologiques et/ou physiologiques qui confèrent une meilleure résistance aux arbres et/ou aux populations d’arbres. Les hypothèses testées seront les suivantes : (1) Effet population: Les populations lorraines de hêtre ont des saisons de végétations variables qui leur confèrent des capacités différentes à résister à la sécheresse ou à la défoliation. Les fortes contraintes accélèrent le vieillissement des arbres ; (2) Mortalité et ses causes : Le hêtre peut mourir en raison d’une forte perturbation de son fonctionnement carboné ou azoté. Nous analyserons la variabilité des seuils physiologiques de survie entre 14 populations de Lorraine. L’expérience proposée dans ce projet vise à induire des mortalités en manipulant les statuts carboné ou hydrique des arbres. Pour cela, 1000 arbres ont été mis sous exclusion de pluie. Les 2/3 de ces arbres sont irrigués et la moitié de ces arbres irrigués sera soumise à de sévères défoliations de manière à perturber les métabolismes carboné et azoté. Il s’agira d’identifier quelles sont les propriétés qui permettent à certains arbres de survivre et si ces propriétés sont population-dépendantes. Mots clés : Ecophysiologie – Changement climatique global – Arbre – Organes de réserves. Directrice de thèse : Pascale Maillard – UMR 1137 EEF. Co-directrice : Catherine Massonnet – UMR 1137 EEF.


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Genetic determinism of resistance to drought-induced cavitation in plants.

BRUNO LAVIGNE [email protected]


Défi 3 et 4 – CT3 Global surface temperature has increased by about 0.8°C during the period from 1861 to 2005 and the group of the Intergovernmental Panel on Climate Change predicts a worsening of the situation. The climate warming recorded in France in the 20th century is about 30% greater than mean global warming levels. It has been particularly marked in south-western France, where temperatures have risen by 1.1°C mostly during the second half of the 20th century. In the next 40 years, the temperature could rise by two degrees warmer in the southern part of Europe. This temperature increase has been accompanied by an increase in precipitation during the autumn and winter and lower levels of precipitation in the summer, exacerbating the summer drought period. These extreme events can result in widespread mortality of trees. A recent study indeed reported a global drought-induced forest mortality that could be explained by the high vulnerability to drought of trees. As these extreme events are predicted to be more intense, more frequent, and longer in the 21st century, there is an urgent need to better understand the mechanisms of plant survival under drought. Hydraulic failure is one of the main causes of tree mortality reducing the forest primary productivity under severe drought. Drought induced mortality in woody plants is mainly due to hydraulic failure. Water is transported under large negative pressures in specialized conduits: xylem tissue. It’s a metastable liquid when its pressure is negative but it can suddenly change to a more stable gaseous phase. The embolism causes breakage of the water column in the tree. Drought stress induces embolism and several studies have demonstrated experimentally that the vulnerability to embolism was related to the survival of trees in drought conditions. The hydraulic safety margin defined as the difference between the intrinsic hydraulic safety of death and the present value experienced by the species can quantify vulnerability of cavitation. The study by Choat and colleagues showed that the majority of trees operate very close to a hydraulic safety threshold, which leaves them highly vulnerable to drought induced mortality. Most importantly, the vulnerability is the same across all forest biomes, most likely because of similar adjustments in the structure and physiology of plants. Therefore, this study provided an important explanation into why we are seeing drought induced decline and mortality across all forest biomes. At the species level, this adaptive trait has been described as highly variable in a wide range of tree species. However, to our knowledge, little is known about the variability of cavitation resistance at the intra-specific level. Yet, some populations may be able to evolve quickly enough to keep pace with a dryer climate in one location. Survival is largely dependent on populations having enough time to respond to changes in the environment. Lamy and al. showed no genetic differentiation between maritime pine populations from the entire distribution range for cavitation resistance. At the infra-species level, studies are small. It is therefore important to quantify the genetic variation and the factors involved in vulnerability to drought at various levels to select the most resistant genotypes. At the genetic level, mapping of quantitative trait loci (QTL) is used to detect the genomic regions that control variation in quantitative traits. However, QTL detection requires the phenotyping of a large number of individuals. Lauri et al. did not detect any QTL for the quantitative trait P50 for Malus domestica. It is therefore important to quantify the genetic variation and the factors involved in vulnerability to drought at various levels to understand and select the most resistant genotypes. Directeurs de thèse : Sylvain Delzon – UMR 1202 BIOGECO ; Christophe Plomion – UMR 1202 BIOGECO ; Hervé Cochard – UMR 0547 PIAF.


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