Fascicule de thèses

Département EFPA
Écologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Fascicule de thèses
Février 2007
AVANT PROPOS
Le département Ecologie des Forêts, des Prairies et des milieux Aquatiques
accueille en moyenne 40 nouveaux doctorants par an, et héberge donc environ 120
doctorants simultanément. Ces doctorants sont issus de 20 Ecoles Doctorales, dont
les thèmes reflètent la diversité des objets étudiés au département.
Ce document rassemble les résumés de 126 thèses en cours en 2007.
Il a été rédigé à l’occasion du séminaire des doctorants du département
qui a eu lieu du 13 au 15 février 2007 à Nouan Le Fuzelier.
Il est destiné aux doctorants pour permettre à chacun d’eux de se faire connaître. Il
leur permet aussi de se former à la rédaction d’un résumé destiné à être largement
diffusé et de s’informer sur les travaux des autres étudiants.
Il est également utile à la direction du département, aux différentes unités, aux
responsables de champ thématique et de réseaux, car il présente en condensé
l’ensemble et la diversité des fronts de recherche concrétisés par des thèses en
cours.
Ce document et le séminaire ont vu le jour sous l’impulsion du groupe d’animation
des doctorants du département constitué de
Alain Franc, Anne Jambois, Sophie Gerber, Catherine Bastien et Véronique Jorge.
Ce document est disponible
(http://www.inra.fr/efpa)
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département
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Sommaire
CT1 Fonctionnement des écosystèmes et des cycles biogéochimiques ......... 13
Mitochondria and leaf senescence - Olivier KEECH - UPSC, Umeå, Sweden UMR
EEF, Nancy, France ............................................................................................................... 14
Diversité des traits fonctionnels foliaires relatifs à la photosynthèse d'espèces d'arbre de
forêt tropicale humide guyanaise - Sabrina COSTE - UMR ECOFOG, Kourou............. 15
Effets de l'ozone sur le métabolisme primaire du peuplier (P. tremula x alba) en relation
avec le développement foliaire - Matthieu BAGARD - UMR EEF, Nancy ..................... 16
Etude des mécanismes écologiques determinants les points chauds de biodiversité dans
les dunes grises d'Aquitaine. - Estelle FOREY - UMR BIOGECO, Bordeaux .................. 17
Etude des stratégies biomécaniques de croissance des jeunes arbres de forêt tropicale
humide - Gaëlle JAOUEN - UMR EcoFoG, Kourou .......................................................... 18
Etude de l’impact des polluants atmosphériques issus transports routiers et autoroutiers
sur la végétation en vallée de Maurienne - Xavier LAFFRAY - UMR EEF, Nancy ........ 19
Structure et Diversité du picoplancton eucaryote lacustre - Cécile LEPERE - UMR
CARRTEL, Thonon les bains UMR CNRS 6023 Université Blaise Pascal 63177 Aubière
.................................................................................................................................................. 20
Dynamique des communautés microbiennes et impact de la lyse virale sur les bactéries
hétérotrophes lacustres - Sebastien PERSONNIC - UMR CARRTEL, /Thonon les bains21
Ecotoxicité des produits de traitement du bois. Protection des milieux aquatiques et des
ressources en eau. - Olivier ADAM - USC LBE, Besançon................................................. 22
Impact du réchauffement climatique sur la dynamique de végétation de montagne Jeanne BODIN - UMR EEF, Nancy ...................................................................................... 23
Déterminisme des variations spatiales de la respiration du sol : rôle de la composante
biotique végétale. - Laëtitia BRECHET - UMR ECOFOG, Kourou .................................. 24
Influence des facteurs environnementaux sur la dynamique des clones producteurs ou
non producteurs de toxines chez la cyanobactérie Planktothrix agardhii - Enora
BRIAND - UMR CARRTEL, Thonon ................................................................................... 25
Réactions de semis naturels de hêtre (Fagus sylvatica) et d'érable sycomore (Acer
pseudoplatanus) à l'ouverture du couvert : croissance, interception de lumière et bilan
de carbone - Blandine CAQUET - UMR EEF,UMR LERFOB, Nancy ............................ 26
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Etude des mécanismes de toxicité de l’ozone sur des plantes de type C3 (peuplier, blé) et
C4 (maïs) : relation entre exposition au polluant, pénétration et estimation des
dommages sur la photosynthèse et la croissance. - Emilien DELACOTE - UMR EEF,
Nancy ....................................................................................................................................... 27
Déterminisme moléculaire du fonctionnement des communautés mixtes bactérieschampignons dans les écosystèmes forestiers - Aurélie DEVEAU - UMR IaM, Nancy .. 28
Etude théorique et numérique d’un modèle de croissance structure-fonction
stochastique pour l’arbre adulte. -Véronique LETORT - UMR AMAP, Montpellier...... 29
Etude de l’impact écologique et écophysiologique de la pollution atmosphérique sur la
végétation du parc national de Boukornine.Tunisie (Cas de Pinus halepensis Mill et
Tetraclinis articulata) - Rania MECHERGUI - UMR EEF, Nancy .................................. 30
Effets de l'hétérogénéité de la végétation sur les caractéristiques de propagation du feu François PIMONT - UR FM, Avignon .................................................................................. 31
Variabilité intraspécifique de l’efficience d’utilisation de l’eau chez le chêne pédonculé.
- Magali ROUSSEL - UMR EEF, Nancy............................................................................... 32
Analyse de la composition chimique des cernes du bois en tant que bio indicateur des
variations des conditions environnementales et de la nutrition des arbres - Anny
WEITNER - UMR EEF, Nancy ............................................................................................. 33
Biodisponibilité du phosphore dans les sols landais pour les peuplements forestiers de
pins maritimes - David ACHAT - UMR TCEM, Bordeaux ................................................ 34
Effet des essences et du type de sol sur la minéralisation et la nitrification de l’azote sous
écosystèmes forestiers - Kasaina Sitraka ANDRIANARISOA - UR BEF, Nancy ............. 35
Effet du vieillissement et de la fertilité sur l'allocation du carbone entre croissance,
respiration et stockage chez le chêne et le hêtre : approche expérimentale et
modélisation - Hélène GENET - UMR EEF, Nancy ........................................................... 36
Simulation des impacts du changement climatique sur les prairies et adaptations
possibles - Anne-Isabelle GRAUX - UR Agronomie, Clermont-Ferrand........................... 37
Paramétrisation, développement et évaluation d’un modèle écophysiologique de
diversité fonctionnelle en prairie. - Vincent MAIRE - UR Agronomie, Clermont-Ferrand
.................................................................................................................................................. 38
Effet des contraintes environnementales (Ozone et fort CO2) sur le bois de jeunes arbres
: étude de la formation du bois et conséquences sur ses propriétés en tant que matériau.
- Nicolas RICHET - UMR EEF, Nancy ................................................................................. 39
Etude des conséquences du chaulage sur la structure et le fonctionnement des
communautés d’ectomycorrhizes des forêts des Vosges - François RINEAU - UMR IaM,
Nancy ....................................................................................................................................... 40
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Dynamique et Diversité des communautés microbiennes dans le Réservoir Marne (lac
du Der-Chantecoq) - Anne ROLLAND - UMR CARRTEL, Thonon-les-Bains .............. 41
Fonctions et diversité des communautés microbiennes aquatiques soumises à des
perturbations anthropiques. Liens avec les structures physiques et chimiques du milieu.
- Aurélie VILLENEUVE - UMR CARRTEL, Thonon-les-Bains ......................................... 42
Diversité interspécifique de l’acquisition et de l’utilisation des ressources en eau par des
espèces forestières feuillues en mélange - Marion ZAPATER - UMR EEF, Nancy ......... 43
Rôle des phosphatases sécrétées par les populations microbiennes symbiotiques associées
au Pin maritime dans la mobilisation du phosphore dans l’écosystème landais. Muhammad ARIF ALI - UMR R&S, Montpellier ................................................................ 44
Sensibilité radioécologique des prairies - Benoît BESSON - USC LBE, Besançon ......... 45
Intégration spatio-temporelle des échanges de CO2 de la plante à la région à l’aide de la
biogéochimie isotopique - Marion DEVAUX - UR Ephyse, Bordeaux ............................. 46
Utilisation integree de bioindicateurs (dont mollusques gasteropodes) pour la
surveillance des sols et des ecosystemes terrestres - Clémentine FRITSCH - USC LBE,
Besançon .................................................................................................................................. 47
Phosphatases des champignons ectomycorhiziens. Approches biochimiques et
moléculaires. - Julien LOUCHE - UMR R&S, Montpellier ................................................ 48
Séquestration de carbone et consommation en eau par des plantations tropicales à
croissance rapide : extrapolation de modèles de fonctionnement écophysiologiques en
vue d’estimations robustes et spatialisées des bilans d’eau et de carbone. - Claire
MARSDEN - UMR EEF, Nancy ............................................................................................ 49
Etude de la distribution spatiale, de la migration verticale du radiocésium (137Cs) et de
son transfert à la végétation à l’échelle du bassin versant du Doubs jusqu’au lac de Saint
Point - Guy PIMOU - USC LBE, Besançon ......................................................................... 50
Estimation de la productivité primaire du Pin maritime sous deux climats contrastés par
la méthode allométrique. - Olfa.SHAIEK - UMR EPHYSE, Bordeaux............................. 51
Effets de la sécheresse sur le fonctionnement hydrique de l'Hévea - Mr. Supat
ISARANGKOOL - UMR PIAF, Clermont-Ferrand .............................................................. 52
Variations saisonnières et variabilité interspécifique des échanges gazeux aux niveaux
foliaire et des troncs des arbres en forêt tropicale humide - Clément STAHL - UMR
ECOFOG, Kourou,.................................................................................................................. 53
Synergie entre pollutions chimique et biologique : interactions entre Éléments Traces
Métalliques d'origine atmosphérique et grains de pollen allergisants - Floriane BOSCHCANO - USC LBE, Besançon UMR LCE, Besançon........................................................... 54
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5
Comportement et voies de transfert du tritium organique dans les systèmes biologiques :
Impact sur l’environnement du site de Valduc. - Cécile BOYER - CEA Valduc / USC
LBE Besançon ......................................................................................................................... 55
Qualité des prairies franc-comtoises et contribution à la sécurité alimentaire des
produits de la filière lait. Approche de la vulnérabilité des prairies à la présence
d’éventuels contaminants dans la chaîne « sol-végétation-lait » - Samuel MAAS - USB
LBE, Besançon ........................................................................................................................ 56
CT2 Interactions entre espèces au sein des écosystèmes ............................... 57
Contribution à l'étude du transportome du Peuplier et de ses microorganismes associés
- Jérémy COUTURIER - UMR IaM , Nancy ...................................................................... 58
Rôle des parasites dans les cycles démographiques de rongeurs en Franche-Comté et
conséquences pour les risques de santé humaine - Julie DETER - UMR CBGP,
Montpellier............................................................................................................................... 59
L’interaction Oïdium – Chênes : caractérisation des agents pathogènes, adaptation du
parasite - Amira MOUGOU - UMR BIOGECO, Bordeaux ................................................ 60
Etude de la famille multigénique des transporteurs de phosphate chez le Peuplier Veronica PEREDA CAMPOS - UMR IaM, Nancy .............................................................. 61
Etude de la transmission d’Echinococcus multilocularis dans une grande
agglomération : influence du comportement alimentaire et utilisation de l’espace par le
renard roux (Vulpes vulpes) sur la contamination de l’environnement - Emmanuelle
ROBARDET - USC LBE, Besançon ..................................................................................... 62
Simulation de la réponse d’hydrosystèmes continentaux (mares et rivières) à une
perturbation de type toxique : effet du regroupement des entités taxonomiques sur la
pertinence de l’évaluation des risques écotoxicologiques - Sandrine SOURISSEAU UMR EQHC, Rennes .............................................................................................................. 63
Résistance et résilience des communautés microbiennes du sol face aux changements du
mode de gestion des agro-écosystèmes - Eléonore ATTARD - UMR LEM, Lyon ............. 64
Réhabilitation des sols de site contaminé. - Clémence BES - UMR BIOGECO, Talence 65
Rôle de l'incompatibilité végétative dans la biologie et l'évolution d'une relation hôteparasite - Jérémie BRUSINI - UMR BIOGECO, Bordeaux ............................................... 66
Inventaire et étude de l'expression des protéines sécrétées chez le basidiomycète
ectomycorhizien Laccaria bicolor. - Julien GIBON - UMR IaM, Nancy .......................... 67
Etude de la variabilité naturelle dans la réponse du peuplier aux métaux : bases
physiologiques et exploitation en phytoremédiation - Aude MIGEON - UMR IaM, Nancy
.................................................................................................................................................. 68
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Etude de la dispersion et du contrôle écologique des populations de bactéries fécales
bovines dans les sols des écosystèmes pâturés de montagne ; conséquences en terme de
transferts sols - eaux de surface et de risques de contamination microbiologique des eaux
- Stéphanie TEXIER - UMR CARRTEL, Thonon-Les-Bains ............................................... 69
Ecologie de la transmission de l’échinocoque alvéolaire en Chine. Interactions entre
communautés d’hôtes et paysage: données, modèles et prédictions. - Amélie
VANISCOTTE - USB LBE, Besançon................................................................................... 70
Impact du changement climatique sur les forêts de montagne : Réponses phénologiques
des arbres à la température le long d’un gradient altitudinal - Yann VITASSE - UMR
BIOGECO, Bordeaux ............................................................................................................. 71
Impact des virus et des flagellés hétérotrophes sur les ressources nutritives, la qualité de
la matière organique, la dynamique et structure des communautés microbiennes
lacustres - Lyria BERDJEB - UMR CARRTEL, Thonon-les-Bains ................................... 72
Pression d’herbivorie et évolution des communautés végétales : Influence à court et
moyen termes des populations de cervidés sur la diversité végétale en milieu forestier. Vincent BOULANGER - UMR EEF, Nancy ......................................................................... 73
Identification du gène majeur Rus contrôlant la taille des fructifications lors de
l'interaction peuplier-rouille - Aloïs BRESSON - URGV, Evry ......................................... 74
Hétérogénéité des paysages et dynamique des insectes forestiers - Anne-Maïmiti
DULAURENT - UMR BIOGECO, Bordeaux....................................................................... 75
Vulnérabilité des essences forestières au changement climatique : réponses du hêtre et
des hêtraies planitiaires françaises à la sécheresse - Daniel E SILVA - UMR EEF, Nancy
.................................................................................................................................................. 76
Epidémiologie du dépérissement des aulnes glutineux dû à Phytophthora alni - Chabi
Fabrice ELEGBEDE - UMR LERFOB et UMR IAM, Nancy.............................................. 77
Signalisation redox chez le peuplier - Filipe GAMA - UMR IAM , Nancy ........................ 78
Clonage positionnel des gènes impliqués dans la symbiose ectomycorhizienne chez le
basidiomycète Laccaria bicolor et le Peuplier. - Jessy LABBE - UMR IaM , Nancy ........ 79
Distribution des légionelles dans les milieux aquatiques superficiels et dans les aquifères
du bassin du Lac du Bourget : efficacité des mécanismes naturels d’autoépuration : cas
particulier des émissions liées aux sources contaminées du bassin aixois - Cécile
MAURICE-BLANC - UMR CARRTEL, Thonon-les Bains ................................................ 80
Poplar root development in response to fungal signals during onset of ectomycorrhizae Judith RICHTER - UMR IaM, Nancy .................................................................................. 81
Dynamique et génétique des populations de la cyanobactérie Microcystis aeruginosa Marion SABART - UMR CARRTEL,, Thonon-les-Bains ..................................................... 82
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Réponse des systèmes lacustres aux changements du climat et aux impacts anthropiques
à partir de l'analyse des communautés microbiennes (thécamoebiens) des sédiments Adeline WALL - UMR LBE et LCE , Besançon .................................................................... 83
Mécanismes comportementaux des invasions biologiques : Flexibilité et communication
chez l’Etourneau sansonnet - Alexandra RODRIGUEZ - UMR Scribe, Rennes .............. 84
Le métatranscriptome de microorganismes eucaryotes de sols pollués par les métaux Didier DOILLON - UMRIaM, Nancy .................................................................................... 85
TRACEability of mycorrhizal fungi - Marlis REICH - UMR IaM, Nancy ....................... 86
CT3 Adaptation des organismes et des populations à leurs milieux ............ 87
Contribution à l’étude de la Biologie de la Conservation du cerf de Corse (Cervus
elaphus corsicanus) en enclos dans le cadre de sa réintroduction en Corse - Nicolas
KIDJO - UR CEFS, Toulouse ................................................................................................ 88
Identification et caractérisation de la famille de protéine à domaine LIM chez le
peuplier - Dominique ARNAUD - UAGPF, Orléans ........................................................... 89
Evolution de la variabilité de caractères quantitatifs dans le programme d'amélioration
génétique du Pin maritime - Laurent BOUFFIER - UMR BIOGECO, Bordeaux ........... 90
Evolution, différenciation moléculaire et associations phénotypiques de gènes candidats
à l’adaptation à la sécheresse chez le pin maritime - Emmanuelle EVENO - UMR
BIOGECO, Bordeaux ............................................................................................................. 91
Déterminisme des stratégies d’histoire de vie chez la truite commune (Salmo trutta) :
influences maternelles et rôle de l’habitat - Marie-Laure ACOLAS - UMR EQHC,
Rennes ...................................................................................................................................... 92
Origine et diversification des arbres chez les lignophytes du Paléozoïque - Anne-Laure
DECOMBEIX - UMR AMAP, Montpellier............................................................................ 93
Étude de la dynamique d'hybridation dans le complexe d'espèces des chênes blancs
(chênes pédonculés - Quercus robur, sessiles - Q. petraea, pubescents - Q. pubescens,
tauzins - Q. pyrenaica). - Olivier LEPAIS - UMR BIOGECO, Bordeaux ......................... 94
Effets de substances indicatrices d’un risque de prédation sur la variabilité
phénotypique chez la grenouille rousse (Rana temporaria) et le crapaud commun (Bufo
bufo) Modulation par un herbicide, l’amitrole - Anne-Lise MANDRILLON - UMR
EQHCx, Rennes ...................................................................................................................... 95
Stratégie Mère Porteuse chez Cupressus dupreziana A. Camus (cyprès du Tassili) –
Analyse et conséquence du processus naturel et valorisation pour la production
d'haploïdes - Juana Laura RIVERA NAVA - URFM , Avignon ........................................ 96
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Modalité de transferts de la bromadiolone dans les réseaux trophiques (appâts/sol –
rongeurs – prédateurs), évaluation de l’exposition et impact sur la faune non-cible. Mickaël SAGE - USC LBE, Besançon ................................................................................... 97
Biodiversité associée aux îlots de feuillus dans les payages de plantation de pin maritime
- Inge VAN HALDER - UMR BIOGECO, Bordeaux ........................................................... 98
Dynamique de la régénération chez le pin sylvestre : impact de la structure des
peuplements et des flux de gènes à longue distance sur la diversité génétique - Pascal
ASPE - UAGPF/CGAF Orléans ............................................................................................. 99
Architecture et identification des Orchidées du Laos - Pierre BONNET - UMR AMAP,
Montpellier............................................................................................................................. 100
Influence de la structure paysagère et de la répartition du bois mort sur les
communautés de Coléoptères saproxyliques - Antoine BRIN - UMR BIOGECO,
Bordeaux................................................................................................................................ 101
Profils Migratoires des Civelles d’Anguille en Estuaire. Essai de Définition du Rôle des
Facteurs Internes et Environnementaux - Sarah BUREAU DU COLOMBIER - UMR
ECOBIOP, Saint Pée sur Nivelle......................................................................................... 102
Ingénierie et biologie de la conservation des populations naturelles de truite commune
(Salmo trutta) à grande échelle sur le réseau hydrographique de Haute-Savoie - Arnaud
CAUDRON - UMR CARRTEL, Thonon les Bains ............................................................. 103
Structuration génétique des populations de tordeuse du mélèze (Zeiraphera diniana)
dans l’espace et dans le temps - Sophie DELAMAIRE - URZF, Orléans........................ 104
Risque environnemental lié à l’utilisation de larvicides d’origine biologique dans le
cadre de la lutte anti-culicidés - Approche méthodologique d’évaluation des effets
sublétaux sur les populations d’invertébrés aquatiques - Claire DUCHET - UMR
EQHC, Rennes ...................................................................................................................... 105
Etude du protéome du bois en formation chez le pin maritime - Marcelo GARCES UMR BIOGECO, Bordeaux ................................................................................................. 106
Eco-éthologie et biologie de la conservation du Beira (Dorcatragus megalotis) - Nina
GIOTTO - UR CEFS, Toulouse ........................................................................................... 107
Succès reproducteur et fitness des mâles précoces de saumon atlantique (Salmo salar L.)
: effets des facteurs environnementaux (diversité de l’habitat, température,
contaminants) - David GRIMARDIAS - UMR ECOBIOP, St Pée sur Nivelle ............... 108
Variabilité génétique de la microdensité du bois, conséquences pour l'adaptation au
changement climatique chez le douglas (Pseudotsuga menziesii (Mirb) Franco) et chez le
pin ponderosa (Pinus ponderosa (Dougl) Laws. - Alejandro MARTINEZ MEIER UAGPF, Orléans ................................................................................................................... 109
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Analyse de l’expression d’un gène d’Hémoglobine non-symbiotique chez 2 espèces de
chênes [Quercus petraea L. and Q. robur L.] en réponse rapide à l’ennoyage - Claire
PARENT - USC LBE, Besançon .......................................................................................... 110
Variabilité spatio-temporelle du régime de reproduction du sapin pectiné (Abies alba,
Mill.) - Gwendal RESTOUX - UR FM, Avignon ................................................................ 111
Amélioration des méthodes d’échantillonnage spatialisées pour l’estimation des dégâts
d’insectes forestiers - Jean Charles SAMALENS LAGARDERE - UMR BIOGECO,
Bordeaux................................................................................................................................ 112
Microevolution des arbres en reponse aux changements climatiques - Florian
ALBERTO - UMR BIOGECO, Bordeaux............................................................................ 113
Potentialité de migration des essences forestières dans le cadre des changements
climatiques – Intégration des processus de survie, fructification et dispersion. Annabelle AMM - URFM Avignon [email protected]............................ 114
Analyse de la variabilité génétique quantitative et moléculaire dans le complexe
d’espèces d’arbres tropicaux Eperua en Guyane française. - Delphine AUDIGEOS UMR ECOFOG,Kourou ....................................................................................................... 115
Etude des mécanismes de toxicité de l'ozone chez le Peuplier : approche protéomique
des impacts foliaires. - Sacha BOHLER - UMR EEF, Nancy .......................................... 116
Cartographie comparée chez les Fagacées - Jérôme DURAND - UMR BIOGECO,
Bordeaux................................................................................................................................ 117
Codirecteur de thèse : Catherine Bodénès, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux,
France.Etude de la variabilité de la dispersion dans une population en cours de
colonisation - Julien FAYARD - URFM, Avignon............................................................. 117
Etude de la variabilité de la dispersion dans une population en cours de colonisation Julien FAYARD - URFM, Avignon ..................................................................................... 118
Aspects physiologiques et moléculaires de la formation du bois chez le peuplier lors de
l’interaction entre une contrainte hydrique et une contrainte mécanique - Régis
FICHOT - UAGPF, Orléans................................................................................................. 119
Caractérisation écophysiologique d’espèces d’Acacia australien et sahélien en relation
avec leur distribution le long d’un gradient d’aridité - Nianguiri Moussa KONATE UMR EEF, Nancy ................................................................................................................. 120
Etude de la diversité nucléotidique de gènes candidats impliqués dans la formation du
bois chez le pin maritime et association avec les composantes de la qualité du bois. Camille LEPOITTEVIN - UMR BIOGECO, Bordeaux ..................................................... 121
Variabilité fonctionnelle de gènes canidats impliqués dans la lignification chez
l'eucalyptus - Eric MANDROU - UMR Biogeco , Bordeaux............................................ 122
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Causes et conséquences à l’échelle individuelle du sarcopte de la gale (Sarcoptes scabiei)
chez le bouquetin ibérique (Capra pyrenaica) - Mathieu SARASA - UR CEFS, Toulouse
................................................................................................................................................ 123
CT4 Méthodes pour la gestion des ressources et des milieux naturels ...... 124
Effet d'une pente sur l'architecture et les propriétés mécaniques des systèmes racinaires
de semis d'arbres - Hayfa KHUDER - UMR USBB, Bordeaux........................................ 125
Etude comparative des bois d’okoume (Aucoumeana Klaineana p.) issus de plantations
et de la foret naturelle - Marcel Joachim MEDZEGUE - UMR USBB, Bordeaux ....... 126
Effets d’un gradient d’engorgement hydrique sur la structure et la dynamique d’une
forêt tropicale humide (Paracou, Guyane française) - François MORNEAU - UMR
EcoFoG, Kourou UMR LERFoB, Nancy ........................................................................... 127
Etude des propriétés physique et mécanique des racines et du bois de jeunes plants et
d’arbres adultes d’Acacia senegal et Prosopis juliflora - El Hadji Maodo BA - USBB
Bordeaux................................................................................................................................ 128
Analyse des critères de définition de la zone d'appellation d'origine contrôlée des
résineux du massif du Jura par des facteurs écologiques et application à sa délimitation
- Marc BRIOT - LBE (EA 3184), Besançon ....................................................................... 129
Evolution de la matière organique dans le sol sous plantation d’Eucalyptus au Congo et
hêtraies tempérées en Europe. Comparaison et modélisation. - Rémi D’ANNUNZIO UMR LerFob, Nancy ............................................................................................................ 130
La stabilisation des sols par la végetation - Marie GENET - UMR USBB, Bordeaux .. 131
Reconstitution de l'historique des formes d'un hêtre à partir de l'enveloppe 3D des
cernes -Adelin BARBACCI - UMR LERFoB, Nancy ........................................................ 132
Effet du mélange d’espèce et de la densité sur la croissance et l’architecture de jeunes
Fagus sylvatica et Acer pseudoplatanus - Benjamin FAIVRE-VUILLIN - UMR
LERFOB, Nancy ................................................................................................................... 133
Modélisation de l'anisotropie directionnelle des mesures dans l'infrarouge thermique Britta KURZ - UMR EPHYSE, Bordeaux ........................................................................... 134
Evaluation des changements de flore forestière liés à l'acidification, l'eutrophisation, et
au réchauffement au cours du 20ème siècle en France - Jonathan LENOIR - UMR
LERFOB, Nancy ................................................................................................................... 135
Croissance des accrus de frêne à l’interface environnement/ sylviculture dans les
Hautes-Pyrénées - Ola MDAWAR - UMR DYNAFOR, Toulouse .................................... 136
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Approche comparative de la qualité des plans d’eau par l'étude des peuplements
piscicoles au moyen de la double approche : filets Norme européenne et
hydroacoustique. - Charlotte VERGES - UMR CARRTEL, Thonon-les-Bains .............. 137
Modèles et analyses statistiques spatialisées pour l'étude des communautés biologiques
tropicales hyper-diverses. Application aux communautés d'arbres des forêts tropicales
humides des montagnes du sud de l'Inde - Champak BEERAVOLU REDDY - UMR
AMAP, Montpellier ............................................................................................................... 138
Modélisation tridimensionnelle de la dynamique des peuplements forestiers tropicaux
hétérogènes : relations entre plasticité morphométrique des houppiers et dynamique de
croissance en forêt dense humide sempervirente des Ghâts occidentaux de l'Inde. Cécile MADELAINE - UMR Amap, Montpellier ................................................................ 139
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CT1
Fonctionnement des écosystèmes et des cycles
biogéochimiques
Les recherches portent sur les grands cycles biogéochimiques (C, N, P) et le cycle de
l’eau, considérés séparément ou de manière couplée, ainsi que sur les transferts
d’autres éléments physiques, chimiques ou biologiques (matières en suspension,
contaminants biologiques, polluants, gaz à effet de serre, pollens). Elles relèvent
principalement de l’écologie fonctionnelle et s’appuient largement sur les sites ateliers
et ORE. Il s’agit (i) de quantifier les flux de matière et d’énergie à l’échelle de
l’écosystème, (ii) de préciser le rôle et l’activité des organismes vivants, seuls ou
organisés en populations et communautés, dans ces flux (photosynthèse et respiration,
altération des minéraux, réseaux trophiques, décomposition de la matière organique.
(iii) de caractériser leur dynamique à long terme et (iv) d’évaluer la manière dont ces
flux déterminent les services écologiques des écosystèmes (ressource en eau de
qualité, stockage de carbone…). On s’intéresse aux processus biologiques, chimiques
et physiques impliqués dans les flux de matière et d’énergie et à leurs modifications en
réponse aux perturbations naturelles ou induites par les activités humaines.
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Mitochondria and leaf senescence
- Olivier KEECH UPSC, Umeå, Sweden
UMR EEF, Nancy, France
[email protected]
Année de début de thèse : 2001
Leaf senescence is a widespread process often due to the aging of tissues but it may also result
from either biotic or abiotic stresses (pathogens, ozone, cold, shading, etc). This active
process allows the reallocation of valuable nutrients from the senescing organ towards storage
and/or growing tissues. However, the metabolic involvements of both chloroplasts and
mitochondria during the foliar senescence remain poorly understood. In order to investigate
the role of mitochondria during leaf senescence, we developed a protocol for isolation of
those organelles from Arabidopsis leaves. Further on, using both Arabidopsis thaliana leaves
from whole darkened plants and individually darkened leaves, we investigated the fate of
mitochondria and chloroplasts during leaf senescence. Combining an in vivo visualization of
the two organelles by 3-dimentional reconstructions of abaxial parts of leaves with functional
measurements of photosynthesis and respiration, we show that the two experimental systems
displayed major differences during six days of dark treatment. Based on metabolic and
cytological modifications, we suggest the metabolism of leaves from whole darkened plant to
enter a “stand by” mode whereas in individually darkened leaves metabolism privileges
mitochondrial activity most probably for nutrients remobilization. Finally, with regard to the
fate of mitochondria and chloroplasts in the different leaf cell types, we are currently focusing
on the degradation and the rearrangement of organelles during leaf senescence.
Mots clefs : Mitochondria, leaf, senescence, respiration, microscopy
Directeur de thèse : Per Gardeström - UPSC, Umeå, Sweden.
Codirecteur de thèse : Pierre Dizengremel, UHP, UMR EEF, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
14
Diversité des traits fonctionnels foliaires relatifs à la
photosynthèse d'espèces d'arbre de forêt tropicale humide
guyanaise
- Sabrina COSTE UMR ECOFOG, Kourou
[email protected]
Année de début de thèse : 2002
La disponibilité en lumière jouant un rôle majeur dans les capacités de compétition et de
reproduction des espèces, la prise en compte de traits foliaires relatifs aux capacités
photosynthétiques semble donc appropriée pour étudier le rôle de la diversité fonctionnelle
des espèces dans le fonctionnement de l'écosystème. Dans ce contexte, nous avons cherché à
décrire la variabilité des traits fonctionnels foliaires chez différentes espèces, en vue de
déterminer si la typologie des comportements issus de l'étude des traits pouvait être reliée aux
comportements écologiques des espèces. Les objectifs de ce travail étaient: (i) caractériser le
degré de plasticité des espèces en réponse à la disponibilité en lumière et (ii) décrire la
diversité des compromis entre durée de vie et assimilation de carbone entre ces espèces. Cette
étude a été réalisée sur des semis de treize espèces d'arbres (de tolérantes à l'ombre à
héliophiles) de forêt tropicale humide, élevés dans une serre expérimentale de Guyane
française. Les plants ont été disposés dans trois traitements laissant passer 5, 10 et 20 % du
rayonnement incident extérieur. Pendant trois ans, les capacités photosynthétiques, les traits
structuraux, la composition en azote ainsi que les coûts de construction des feuilles ont été
mesurés et une estimation de la durée de vie foliaire a été réalisée. Des mesures ont également
été effectuées en forêt afin d'étudier in situ l'effet de facteurs du milieux ou les effets liés à
l'ontogenèse des plantes sur ces caractéristiques foliaires. L'ensemble des traits étudiés varient
fortement entre les espèces. On observe un effet significatif de la lumière sur toutes les
variables à l'exception de la teneur en azote par unité de surface (Na). Les premiers résultats
montrent que les capacités photosynthétiques diminuent linéairement et significativement
avec le temps, mais plus ou moins rapidement selon les espèces et les traitements lumineux.
Mots clefs : Diversité fonctionnelle, capacités photosynthétiques, allocation azote, durée de
vie, plasticité
Directeur de thèse : Erwin Dreyer, INRA, UMREEF, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Meriem Fournier, ENGREF, UMR ECOFOG, Kourou, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
15
Effets de l'ozone sur le métabolisme primaire du peuplier (P.
tremula x alba) en relation avec le développement foliaire
- Matthieu BAGARD UMR EEF, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2003
Les dernières décennies ont vu une augmentation importante de la concentration en ozone
dans les couches basses de l’atmosphère, augmentation liée aux activités industrielles et aux
transports. Les propriétés oxydantes de l’ozone font de cette hausse une menace pour la santé
humaine et la production agricole, mais aussi pour les écosystèmes forestiers. A l’échelle de
l’arbre, l’ozone peut provoquer des dommages visibles (tâches nécrotiques, chlorose et
sénescence accélérée) et une réduction de la photosynthèse et donc de la production de
biomasse. Si l’impact de l’ozone sur le métabolisme primaire foliaire est relativement bien
documenté (réduction de la photosynthèse, stimulation des voies cataboliques), quelques
zones d’ombre subsistent. La photorespiration, voie métabolique pourtant prépondérante chez
les plantes en C3, reste peu étudiée sous ozone. De même, la plus forte résistance à l’ozone
des feuilles jeunes par rapport aux feuilles matures a souvent été observée, mais les
mécanismes sous-jacents sont mal connus. Pour répondre à ces questions, de jeunes peupliers
(Populus tremula x alba, clone INRA 717-1-B4) ont été exposés pendant 35 jours en
chambres contrôlées à une concentration réaliste en ozone de 120 ppb. Deux fumigations ont
été menées, impliquant à chaque fois une centaine d’arbres (48 témoins, 48 traités) et trois
étages foliaires. Différentes approches ont été mises en œuvre, de la plante entière à la cellule
(mesures de croissance et biomasse, de pigments, suivi des échanges gazeux et d’indices
photosynthétiques, mesures d’activités enzymatiques, western blots, etc…). Parmi les
résultats apportés par cette étude, une relation forte entre la résistance des feuilles à l’ozone et
l’expansion foliaire a été mise en évidence. De plus, la photorespiration est apparue fortement
inhibée par l’ozone, ce qui rend peu probable son implication dans la protection contre le
polluant.
Mots clefs : Ozone, Peuplier, Photosynthèse, Photorespiration, Dévelopement foliaire.
Directeur de thèse : Yves JOLIVET, UHP, UMR EEF, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Pierre DIZENGREMEL, UHP, UMR EEF, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
16
Etude des mécanismes écologiques determinants les points
chauds de biodiversité dans les dunes grises d'Aquitaine.
- Estelle FOREY UMR BIOGECO, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2003
Les dunes grises d’Aquitaine, parties les plus stabilisées des cordons dunaires, sont colonisées
par des écosystèmes de forte biodiversité, retenus comme habitats prioritaires au niveau
européen. Les études préliminaires ont montré que cette forte biodiversité n’était pas répartie
de manière continue mais concentrée en des points précis du littoral. Les modèles théoriques
explicatifs de la mise en place des communautés végétales font intervenir différents filtres :
les facteurs stochastiques (dispersion, histoire), les facteurs environnementaux
(stress/perturbation), et les interactions biotiques (facilitation/compétition). Les travaux
effectués au court de cette thèse ont surtout mis l’accent sur les facteurs abiotiques et
biotiques. Pour déterminer et quantifier la nature des facteurs abiotiques, un suivi de 16
variables environnementales de stress (salin, hydrique, azoté) et perturbation (vent,
ensablement) ont été menés sur 16 communautés végétales réparties le long des 240 Km de
littorale. Ces mesures, couplées à des relevés floristiques, ont permis, par analyses
multivariées de quantifier clairement les différents gradients environnementaux. Des mesures
de traits biologiques de 50 espèces ont été également effectuées afin de relier les conditions
d’habitat aux traits biologiques des espèces végétales. D’autre part, des expérimentations in
situ ont été réalisées pour déterminer l’importance et l’intensité des interactions biotiques
entre espèces végétales. Un volet de cette thèse a également porté sur l’impact des pollutions
azotés sur la richesse en espèces natives et invasives. L’ensemble des données collectées à
permis de hiérarchiser les différents facteurs expliquant la diversité végétale dans les dunes
grises, tant bien à l’échelle locale que régionale. D’un point de vue fondamental, ces résultats
permettent d’affiner les derniers modèles théoriques expliquant les variations de biodiversité
via le jeux des interactions biotiques et abiotiques. D’un point de vue appliqué, ces travaux
devraient permettre une meilleure connaissance et gestion conservatoire de ces «hot spots» de
diversité que sont les dunes grises d'Aquitaine.
Mots clefs : communautés végétales, biodiversité, filtres environnementaux, interactions
biotiques, invasives.
Directeur de thèse : Richard Michalet, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Blaise Touzard, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
17
Etude des stratégies biomécaniques de croissance des
jeunes arbres de forêt tropicale humide
- Gaëlle JAOUEN UMR EcoFoG, Kourou
[email protected]
Année de début de thèse : 2003
L’immense biodiversité des forêts tropicales concerne entre autres les espèces ligneuses. Pour
être capable de protéger à long terme cette grande richesse, il est nécessaire de comprendre
son fonctionnement. Cette notion repose sur l’étude de la diversité fonctionnelle des espèces.
De nombreux modèles existent visant à comprendre les mécanismes permettant la coexistence
d’autant d’espèces mais cette compréhension ne sera que plus complète avec la connaissance
du maximum de traits des espèces et leur modulation en fonction de leur habitat. Dans le
contexte particulièrement contraignant qu’est le sous-bois tropical humide, les jeunes arbres
(moins de 10cm de diamètre) doivent parvenir à survivre malgré le manque de lumière
(seulement 1% de la lumière incidente parvient au sol), l’encombrement physique (forte
densité de tiges sans oublier les lianes et les palmiers, et les chutes de débris de la canopée) et
l’hétérogénéité de la lumière (gradient vertical du à la densité et gradient horizontal du aux
trouées de chablis). Dans un tel contexte, les jeunes arbres, dans le but de progresser vers une
installation durable dans le peuplement, doivent être stables (éviter l’effondrement sous l’effet
de leur poids propre) et répondre aux déséquilibre dans le champ de gravité dus aux
éventuelles réorientations phototropiques. Il est envisageable que la marge de sécurité vis-àvis de cette stabilité varie selon le besoin en lumière propre à l’espèce et donc l’urgence pour
l’arbre d’atteindre un niveau lumineux donné donc une hauteur dans le peuplement. Une
méthode permettant de mesurer la stabilité mécanique de chaque individu, basée sur des
paramètres spécifiques déterminés dans le contexte du sous-bois tropical humide guyanais, a
été mise au point. Elle permet l’étude de la diversité spécifique de ce trait. Cette étude est faite
sur 1500 jeunes arbres dont la taille est la forme ont été mesurées. La diversité des formes
permet ainsi de caractériser les espèces selon leur stratégies de réaction aux contraintes du
milieu de croissance des juvéniles.
Mots Clefs : biomécanique, forêt tropicale humide, stratégies, autoportance, gravitropisme
Directrices de thèse : Meriem Fournier, Engref, UMR LERFoB, Nancy, France.
Codirecteur de thèse: Catherine Coutand, Inra, UMR PIAF, Clermont-Ferrand, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
18
Etude de l’impact des polluants atmosphériques issus
transports routiers et autoroutiers sur la végétation en
vallée de Maurienne
- Xavier LAFFRAY UMR EEF, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2003
Le développement des transports routiers dans les régions alpines et préalpines, à travers
l’ensemble de l’Arc Alpin, est devenu au cours des décennies un problème majeur du fait de
l’importance des niveaux de pollutions et des contraintes imposées à ces vallées aux
écosystèmes fragiles.
La surveillance de la pollution atmosphérique particulaire est assurée actuellement par
la mesure en continu des PM10 et des PM2.5. L’étude réalisée en Maurienne (Dept. 73),
depuis Aiguebelle jusqu’au tunnel routier du Fréjus au cours de deux années (2004 et 2005),
s’appuie sur une méthode d’estimation des niveaux actuels de pollution particulaire dans les
milieux naturels proches d’un axe autoroutier (A43) reposant sur l’échantillonnage de
végétaux bio-accumulateurs implantés ou déjà présents sur l’ensemble de la vallée.
Afin de dresser un bilan réaliste des effets chroniques du trafic autoroutier (VL et PL)
et des influences saisonnières (maintenance hivernale), l’étude porte sur un ensemble de 10
sites mis en place en mai 2004 ; Répartis sur les 70 kilomètres du réseau, ils répondent à
différents critères ayant trait aux types d’infrastructures (aires de repos, péage, pleine voie,
etc…). Ces sites ont permis de tester et de développer sur des résineux une méthode
d’extraction et de concentration sous vide des dépôts particulaires piégés par les cires
épicuticulaires des aiguilles. L’analyse des particules extraites par spectrométrie d’énergie
dispersive (EDS) couplée à la microscopie électronique à balayage (MEB) a permis de
déterminer la morphologie et la composition chimique élémentaire de ces échantillons.
L’analyse statistique des variations des teneurs dans les prélèvements a permis de
mettre en évidence l’existence de liens significatifs entre les variations temporelles du trafic
poids lourds et les concentrations d’éléments traceurs des transports routiers (Fe, Al, etc…) au
sein du dépôt, tout en soulignant l’influence des conditions météorologiques (Précipitations et
Humidité) et de la distance à l’axe routier.
Mots clefs : bio-Accumulateurs, dépôt particulaire, MEB/EDS, pollution, trafic routier, vallée
alpine
Directeur de thèse : Jean-Pierre Garrec, INRA, UMR EEF, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
19
Structure et Diversité du picoplancton eucaryote lacustre
- Cécile LEPERE UMR CARRTEL, Thonon les bains
UMR CNRS 6023 Université Blaise Pascal 63177 Aubière
[email protected]
Année de début de thèse : 2003
Contexte, état de l’art
Ces travaux s’inscrivent dans un contexte général d’étude de la diversité des microorganismes, des interactions trophiques et des facteurs de régulation des communautés
planctoniques lacustres visant in fine à comprendre comment les changements
environnementaux influencent le fonctionnement des systèmes aquatiques.
Les micro-organismes eucaryotes, composants essentiels des réseaux trophiques microbiens
aquatiques, peuvent appartenir à différents groupes fonctionnels (hétérotrophes, autotrophes,
mixotrophes) et ont, de ce fait, des rôles divers en tant que producteurs primaires, prédateurs,
parasites, acteur du recyclage de la matière organique. Ces protistes sont par conséquent
déterminants dans l’organisation des communautés et la productivité des systèmes pélagiques.
Or la connaissance de leur diversité, dynamique, et facteurs de régulation est très incomplète,
en particulier en milieu lacustre.
Question posée et objectifs
Les principaux objectifs de ce travail sont (1) d’étudier la composition de la communauté
pico-eucaryote dans plusieurs systèmes lacustres (2) d’analyser les successions saisonnières
des picoeucaryotes et d’établir une relation entre les variations spatio-temporelle de la
structure des picoeucaryotes et celles des facteurs environnementaux susceptibles de les
réguler.
Expérimentations et/ou modèles
A l’aide d’outils moléculaires (T-RFLP ; clonage séquençage), la diversité génétique des
eucaryotes planctoniques dans la fraction de taille <5µm a été analysée dans plusieurs lacs de
niveau trophique contrasté, afin d’obtenir une première caractérisation de clades lacustres.
Par ailleurs une approche expérimentale a permit de tester l’effet structurant de facteurs de
type top-down (structure des prédateurs) et bottom up (éléments nutritifs minéraux).
Résultats
Ces travaux ont permit de révéler (1) une grande diversité (variété de groupes
phylogénétiques) parmi des cellules de petite taille difficilement identifiables lors des
observations en microscopie en raison de l’absence de différences morphologiques nettes (2)
la présence récurrente de certains groupes tels que les Champignons (Fungi) qui sont, jusqu’à
présent, très peu pris en compte dans les études des réseaux trophiques lacustres (3)
l’importance de certains facteurs de régulation affectant la structure des picoeucaryotes.
Mots Clefs : lac, picoeucaryote, diversité, réseau trophique microbien
Directeur de thèse : Dr Isabelle Domaizon, Université de Savoie, UMR CARRTEL,
Thonon, France.
Co-directeur : Didier Debroas, Université Blaise Pascal - UMR CNRS LBP, Aubière,
France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
20
Dynamique des communautés microbiennes et impact de la
lyse virale sur les bactéries hétérotrophes lacustres
- Sebastien PERSONNIC UMR CARRTEL, /Thonon les bains
[email protected]
Année de début de thèse : 2003
Les virus représentent un intérêt de recherche fondamental de part leur importance
quantitative et leur rôle au sein des milieux aquatiques. Les communautés virales du plus
grand lac naturel d’Europe occidentale (Léman) et des deux plus grands lacs naturels français
(Annecy et Bourget) n’avaient jamais été étudiées avant nos travaux. La question de leur
impact sur la mortalité et la diversité bactérienne, ainsi que sur la dynamique de la matière
organique dissoute reste donc à évaluer pour tenter d’appréhender de façon fine la structure et
le fonctionnement de la boucle microbienne.
Les objectifs principaux de cette thèse ont été d'appréhender l’importance quantitative et le
rôle des virus dans la régulation de l'abondance des bactéries hétérotrophes, mais également
d'évaluer les effets directs ou en cascade repérables au niveau des principaux bactérivores
flagellés et ciliés pour chacun des écosystèmes précités. Le travail a été découpé en deux
approches :
une approche "écosystèmique" afin d’acquérir une image aussi précise que possible de la
structure et de la dynamique des communautés microbiennes (bactéries, virus, cyanobactéries,
petits eucaryotes autotrophes et protozoaires) ;
une approche expérimentale in situ (expériences de fractionnement/enrichissement et
expériences de dilution) à différentes périodes de l’année, afin d’évaluer quantitativement et
qualitativement, sur de courtes durées, l’impact de la lyse virale sur les différentes
communautés.
Les premiers résultats montrent une faible variabilité interannuelle et une forte variabilité
saisonnière de la dynamique des communautés microbiennes dans les trois lacs. Les
approches expérimentales nous ont permis de mesurer un impact des virus sur les bactéries
hétérotrophes très différent selon les saisons, en accord avec la dynamique globale des
différentes communautés. En période estivale les virus et les prédateurs (flagellés) pouvaient
expliquer jusqu’à 70% de la mortalité bactérienne alors qu’en période hivernale il ne semble
pas y avoir d’impact des virus et des prédateurs. La question de la validité de la méthode de
dilution pour apprécier l’impact de la lyse virale sur les bactéries et les autres communautés
est alors discutée.
Mots clefs : Virus, Bactéries, Lyse, Boucle microbienne, Prédation
Directeur de thèse : Stephan Jacquet, INRA, UMR CARRTEL, Thonon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
21
Ecotoxicité des produits de traitement du bois. Protection
des milieux aquatiques et des ressources en eau.
- Olivier ADAM USC LBE, Besançon
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
Afin de les protéger des attaques des champignons et des coléoptères, les bois d’œuvre issus
de résineux sont traités par des fongicides et/ou des insecticides lors d’une ou de plusieurs
étapes de la filière qui les produit. Pour des raisons historiques, les scieries de résineux sont
souvent implantées en tête de bassin, en bordure de petits cours d’eau particulièrement
fragiles. Les bois peuvent également être traitées dès l'abattage sur des aires de stockage en
forêt. Or, plusieurs études ont mis en évidence une réduction nette des communautés
piscicoles et macrobenthiques à l’aval de certaines installations.
Nous développons une méthode visant à caractériser et à quantifier les impacts de la
contamination des milieux aquatiques par les produits de traitements du bois. Nos travaux ont
aussi pour objectif une meilleure connaissance des mécanismes de transfert des pesticides
étudiés, notamment par l’étude de la dynamique spatio-temporelle sur la faune aquatique et
par le suivi de la contamination à l’aval d’une aire de traitement. Le crustacé Gammarus pulex
a été retenu comme taxon bio-indicateur de par ses faibles exigences écologiques d’une part,
et de par son extrême sensibilité aux toxiques d’autre part.
Des tests de toxicité en contrôlées ont été réalisés avec 5 matières actives seules et en mélange
: les fongicides triazolés propiconazole et tébuconazole, le fongicide carbamate IPBC, et les
insecticides cyperméthrine et deltaméthrine de la famille des pyréthrinoïdes de synthèse.
L’extrême toxicité des insecticides pour G. pulex a été quantifiée et une synergie entre ces
substances a été mise en évidence.
Les suivis de populations in natura et les bio-essais in situ ont démontré que l’impact de
certaines aires de traitement était observé toute l’année sur plusieurs kilomètres en aval, avec
des répercussions particulièrement drastiques sur les densités en période estivale.
Une méthode d’extraction et détection de ces substances à très faibles concentrations dans le
sédiment est développée en collaboration avec l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
(Suisse).
Ce travail est soutenu par le Conseil Régional de Franche-Comté, l'Agence de l'Eau Rhône
Méditerranée Corse et grâce à la précieuse collaboration d'acteurs professionnels de la filière
bois.
Mots clefs : traitement du bois, pesticides, Gammarus pulex, écotoxicité
Directeur de thèse : Pierre-Marie Badot, Université de Franche Comté, USC LBE, EA3184,
Besançon, France.
Codirecteur : François Degiorgi, INRA, USC LBE, EA3184, Besançon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
22
Impact du réchauffement climatique sur la dynamique de
végétation de montagne
-Jeanne BODIN UMR EEF, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
L’objectif général est d’analyser l’impact du changement climatique récent sur la biodiversité
végétale dans les Alpes.
Les zones de montagne sont particulièrement intéressantes car les gradients
thermiques y sont fort (0,6°C/100m d’altitude en moyenne). Une faible augmentation de
température pourrait donc se traduire par un déplacement altitudinal significatif.
Nous tenterons de quantifier les mouvements de végétation observés au cours du
XXème siècle, de caractériser les causes de ces mouvements et de tester leur généralité. La
méthodologie utilisée s’appuie sur le rééchantillonnage d’observations anciennes dans les
Alpes suisses et françaises.
Limite inférieure d’aire de répartition
Les réponses des espèces au niveau de la limite inférieure de leur aire de répartition
ont été peu sujettes à investigations. Une remontée de cette limite inférieure signifie pourtant
une rétraction de l’aire de répartition et peut avoir des conséquences importantes sur la
conservation des espèces et la biodiversité. Nous vérifions donc la présence d’espèces de
l’étage alpin à leur ancienne altitude inférieure dans la Bernina, où des relevés du début du
XXème siècle sont disponibles.
Déplacement des espèces dans l’étage montagnard
Un deuxième volet s’effectue en forêt de montagne, où la sylviculture y est moins
intensive qu’en plaine, et où le milieu permet de s’affranchir de l’impact des activités
humaines telle que la recolonisation des pâtures après abandon du pastoralisme.
Le rééchantillonnage est réalisé sur placettes non-permanentes, et les variations
temporelles de l’environnement sont interprétées au sein des communautés végétales à l’aide
de la valeur indicatrice des espèces.
En vallée de la Maurienne, des résultats préliminaires montrent une eutrophisation de
la végétation due à l’augmentation locale du trafic routier ou à une océanisation du climat.
Dans l’ensemble du Sud-Est de la France, on constate l’élévation de l’optimum d’altitude
d’un nombre significatif d’espèces, dont la signification reste à interpréter.
Mots Clefs : Réchauffement climatique, dynamique de la végétation, végétation herbacée,
bioindicateur, montagne
Directeur de thèse : Jean-Luc Dupouey, INRA, UMR EEF, Nancy, France
Codirecteur de thèse : Gian-Reto Walther, Université de Bayreuth, Allemagne
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
23
Déterminisme des variations spatiales de la respiration du
sol : rôle de la composante biotique végétale.
- Laëtitia BRECHET UMR ECOFOG, Kourou
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
La contribution des forêts tropicales humides au cycle du carbone global est considérable, ne
serait-ce que par la taille des stocks et des flux de C impliqués. Cependant, leur rôle actuel de
puits de C est controversé. La quantification de leur force de puits requiert une meilleure
caractérisation des divers flux et en particulier de la respiration du sol (Rs), le second flux
d’importance après la productivité primaire brute. L’objectif de ce travail de thèse est
d’améliorer la compréhension du déterminisme du bilan de C dans un sol de forêt tropicale
humide, en Guyane française. Il s’agit particulièrement d’identifier et de caractériser les
déterminants prépondérants de la très forte variabilité spatiale de Rs dans les sols forestiers
tropicaux. Une première phase du travail consiste à déterminer sur le terrain la variabilité
spatiale de la dynamique du système racinaire, incluant l’acquisition de données originales en
milieu tropicale comme la biomasse des racines, leur vitesse de croissance, leur durée de vie
et leur vitesse de décomposition. Les investigations sont menées de façon à renseigner au
mieux la taille des gammes de variation de ces variables, en considérant dans la mesure du
possible la diversité des conditions édaphiques (e.g. type de sol, humidité du sol) et
biologiques (e.g. quantité et qualité des litières). Dans une deuxième phase, les données
acquises permettront de réaliser une étude de sensibilité des principales composantes du bilan
de C du sol, à l’aide d’un modèle de dynamique de la matière organique du sol (modèle de
type CENTURY). Ces étapes seront déterminantes dans la modélisation de la respiration du
sol à l’échelle de la parcelle forestière, bien que la finalité réelle de cette étude dépasse le
cadre de cette thèse. Les premiers résultats montrent un effet de la densité de racines fines sur
les variations spatiales de Rs.
Mots clefs : Bilan de carbone du sol, forêt tropicale humide, modèle CASTASOL, respiration
du sol.
Directeur de thèse : Daniel Epron, UHP, UMR EEF, Nancy, France
Codirecteurs : Stéphane Ponton, INRA, UMR EEF, Nancy, France.
Valéry Ledantec, CNRS, UMR CESBIO, Toulouse, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
24
Influence des facteurs environnementaux sur la dynamique
des clones producteurs ou non producteurs de toxines chez
la cyanobactérie Planktothrix agardhii
- Enora BRIAND UMR CARRTEL, Thonon
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
Les cyanobactéries sont des procaryotes photosynthétiques capables de proliférer dans les
écosystèmes aquatiques lorsque les conditions environnementales leur sont favorables. Ces
proliférations perturbent le fonctionnement des écosystèmes et elles constituent un risque pour
la santé des animaux et de l’Homme, car ces microorganismes sont capables de produire une
grande variété de toxines. Parmi ces toxines, les microcystines qui ont pour cible les cellules
hépatiques, sont les plus fréquemment observées. Pour une même espèce, le niveau de
production de toxines est très variable au cours du temps mais aussi d’un site à l’autre. Il est
donc impossible de prédire le risque toxique associé à la prolifération d’une espèce
potentiellement toxique.
Des travaux récents ont montré que chez les espèces potentiellement toxiques, des clones
toxiques (possédant les gènes nécessaire à la synthèse des microcystines) et des clones non
toxiques (ne possédant pas ces gènes) coexistaient dans des proportions pouvant être
variables. Le but de notre travail est de déterminer quels sont les facteurs et processus
environnementaux influant sur les variations de ces proportions. Pour ce faire nous
développons à la fois des travaux sur une population naturelle de P. agardhii mais aussi des
approches en laboratoire sur des souches isolées.
Les résultats obtenus lors des deux années de suivi de la population naturelle montrent
que la proportion des clones toxiques, déterminée par utilisation de la PCR quantitative, varie
entre 30 et 80 % et qu’elle est négativement corrélée à l’abondance de la cyanobactérie. Une
faible influence des concentrations en nitrate et de l’abondance de prédateurs (cladocères) a
été aussi mise en évidence. Les variations de ces proportions de clones toxiques n’expliquent
que la moitié des variations de concentrations en toxines, ce qui suggère que le niveau
d’expression des gènes de synthèse des toxines joue aussi un rôle important dans la quantité
de microcystines produites. Les premiers résultats de l’approche expérimentale confirment
ces observations en montrant notamment, qu’en conditions optimales de croissance, les clones
non toxiques ont une meilleure fitness que les clones toxiques.
Mots clefs : Cyanobactéries, Planktothrix agardhii, microcystines, dynamique des
populations
Directeurs de thèse : Jean-François Humbert, INRA, UMR CARRTEL, Thonon, France.
Codirecteur de thèse : Catherine Quiblier, MNHN, Paris, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
25
Réactions de semis naturels de hêtre (Fagus sylvatica) et
d'érable sycomore (Acer pseudoplatanus) à l'ouverture du
couvert : croissance, interception de lumière et bilan de
carbone
- Blandine CAQUET UMR EEF,UMR LERFOB, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
La régénération des peuplements mélangés est une phase particulièrement critique de la
gestion de ces peuplements. Sous faible lumière, la croissance des semis est sévèrement
limitée. La photosynthèse et la transpiration sont faibles, en relation avec des capacités
hydrauliques limitées. Notre hypothèse est que, suite à une ouverture du couvert, les semis
initialement présents à l’ombre répondent à l’augmentation de lumière par des changements
morphogénétiques, hydrauliques et trophiques qui affectent le bilan de carbone des semis.
Notre objectif est donc d’évaluer la réponse de semis naturels de hêtre et d’érable durant 2 ans
après l’ouverture du couvert, en terme de croissance et de traits écophysiologiques.
Une ouverture a été réalisée en forêt de Graoully (57) en janvier 2005 dans une régénération
contenant hêtre et érable sycomore. Les 2 espèces montrent une réaction immédiate à
l’ouverture du couvert avec une croissance en diamètre augmentée. La vulnérabilité à la
cavitation augmente de manière transitoire au cours de la première année qui suit l’ouverture
du couvert chez le hêtre. Deux ans après l’ouverture du couvert, les 2 espèces ne montrent pas
de différence significative de l’efficience d’interception de la lumière. Par contre, à partir de
la deuxième année, la mise en place d’un cerne plus gros qui permet une conductance
hydraulique plus importante peut expliquer une augmentation de la photosynthèse et de la
transpiration chez les 2 espèces. Néanmoins, la photosynthèse et la transpiration n’atteignent
pas encore les niveaux de plants acclimatés à la lumière depuis plusieurs années, ce qui
suggère que les plants mis en lumière n’ont pas encore acquis un phénotype de lumière.
En perspective, les caractéristiques écophysiologiques et l’architecture 3D des plants seront
intégrées et permettront de simuler la photosynthèse de la plante entière connaissant le
rayonnement reçu sous couvert et dans les trouées.
Mots clefs : régénération naturelle, ouverture du couvert, croissance, photosynthèse,
propriétés hydrauliques
Directeur de thèse : Epron Daniel, UHP, UMR EEF, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Collet Catherine, INRA, UMR LERFOB, Nancy, France.
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Etude des mécanismes de toxicité de l’ozone sur des plantes
de type C3 (peuplier, blé) et C4 (maïs) : relation entre
exposition au polluant, pénétration et estimation des
dommages sur la photosynthèse et la croissance.
- Emilien DELACOTE UMR EEF, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
L’ozone est un polluant extrêmement phytotoxique sa teneur ne cesse d’augmenter depuis le
début du XX siècle. Les différentes études concernant l’effet de l’ozone sur les plantes sont
réalisées essentiellement sur les plantes C3. Chez les plantes ligneuses de types C3, l’ozone
entraîne une diminution de la biomasse et une réduction de la photosynthèse. Au niveau
enzymatique, l’ozone provoque une chute de l’activité Rubisco et une hausse de l’activité
PEPc. Peu de travaux ont été effectués chez les C4 et depuis une quinzaine d’années on
considère que les C4 sont plus résistantes à l’ozone que les C3 (Heagle et al., 1989).
Afin de comparer les effets d’une pollution par l’ozone, une plante C3 (peuplier) et une plante
C4 (maïs) ont été cultivées en chambres phytotroniques puis soumises à différentes
concentrations d’ozone. Pour les deux expériences, des mesures d’assimilation nette de CO2,
de conductance stomatique et d’activités Rubisco et PEPc ont été réalisées.
Le flux d’ozone pénétrant réellement à l’intérieur de la feuille est calculé en utilisant
l’équation de Rennenberg et al. (1997), ce flux est utilisé pour comparer l’effet de l’ozone sur
le peuplier et le maïs. Pour l’assimilation nette de CO2, le maïs est plus sensible que le
peuplier. Concernant la Rubisco une diminution de son activité est observée pour les deux
espèces, cependant elle est plus prononcée pour le maïs. Pour la PEPc nous avons un
comportement contrasté des deux espèces, avec une augmentation de l’activité PEPc chez le
peuplier et une diminution de cette activité chez le maïs.
En conclusion, pour une même quantité d’ozone qui pénètre dans la plante, le maïs est plus
sensible que le peuplier. Mais du fait de la plus faible ouverture stomatique des C4 par rapport
aux C3, le maïs reçoit moins d’ozone que le peuplier au cours d’une saison de végétation.
Mots clefs : ozone, assimilation, conductance stomatique, RubisCO ,PEPc
Directeur de thèse : Pierre Dizengremel, UHP, UMR EEF, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Didier Le Thiec, INRA, UMR EEF, Nancy, France.
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Déterminisme moléculaire du fonctionnement des
communautés mixtes bactéries-champignons dans les
écosystèmes forestiers
- Aurélie DEVEAU UMR IaM, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
Dans les sols forestiers, les communautés de champignons ectomycorhiziens ne vivent pas
seules ; elles interagissent avec d’autres microorganismes, principalement des bactéries, pour
former des communautés mixtes, complexes, qui jouent un rôle majeur dans la nutrition et la
santé des arbres forestiers. A l’heure actuelle, les mécanismes de fonctionnement de ces
communautés mixtes sont inconnus. Pour les élucider et pouvoir à terme manipuler ces
communautés, l’étude des déterminants moléculaires impliqués dans les interactions
bactéries-champignons s’avère indispensable.
Le projet de thèse a pour but de mettre en évidence les déterminants moléculaires qui
président aux interactions entre le champignon ectomycorhizien L. bicolor S238N et certaines
bactéries mycosphériques qui lui sont associées, que ce soit de manière intracellulaire ou
extracellulaire.
Deux approches différentes et complémentaires ont été choisies pour tenter d’identifier les
déterminants moléculaires qui sont impliqués dans les interactions entre le champignon
ectomycorhizien L. bicolor et certaines bactéries mycosphériques :
1) Une approche « globale », basée sur la comparaison du transcriptome du
champignon L. bicolor mis en présence ou non de la bactérie auxiliaire de la mycorhization P.
flurescens BBc6R8 2) une approche « ciblée », établie à partir de résultats préliminaires
obtenus au sein de l’UMR IaM et par d’autres équipes de recherches : le tréhalose, la
thiamine, le système sécréteur de type III sont soupçonnés d’intervenir dans les interactions
entre bactéries et champignons. L’enjeu de cette approche est de vérifier la pertinence de ces
cibles.
Nous avons montré que le transcriptome de L. bicolor S238N est modifié en réponse à la
présence de la souche bactérienne auxiliaire de la mycorhization P. fluorescens BBc6R8.
Plusieurs gènes marqueurs régulés au cours de l’interaction ont été isolés et leur expression
analysée au cours d’interactions avec d’autres bactéries rhizosphériques. Il a ainsi été montré
que le champignon réagit différemment en fonction de la souche à laquelle il est confronté
(Deveau et al. non publié).
Mots Clefs : champignon ectomycorhizien, bactérie auxiliaire de la mycorhization,
transcriptome, rhizosphère.
Directeur de thèse : Jean Garbaye, INRA, UMR IaM, Nancy, France.
Codirecteurs : Pascale Frey-Klett, INRA, UMR IaM, Nancy, France.
Francis Martin, INRA, UMR IaM, Nancy, France.
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Etude théorique et numérique d’un modèle de croissance
structure-fonction stochastique pour l’arbre adulte.
-Véronique LETORT UMR AMAP, Montpellier
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
Contexte, discipline et état de l’art : Le développement récent des modèles structurefonction a permis d'obtenir des outils de simulation performants pour la croissance des arbres.
Cependant, l'utilisation de ces modèles pour l'optimisation ou la prévision de la croissance de
l'arbre nécessite au préalable un processus d'ajustement des paramètres de ces modèles. Or,
pour la plupart des modèles actuels, ces méthodes d'ajustements sont encore inexistantes ou
bien inadaptées à la complexité de la structure topologique. L'enjeu de ma thèse est donc de
proposer des solutions à ce problème.
question posée : L'objectif de la thèse est l'analyse multi-échelle d'un modèle structurefonction de croissance végétale, avec application en particulier au modèle GreenLab. Il faut
adapter l'écriture du modèle et la simulation aux différents niveaux de description qui nous
sont accessibles en pratique, tout en gardant un maximum de relations d'équivalence avec le
modèle complet.
expérimentations et/ou modèles : Participation au développement du logiciel
Digiplante (C++, labo MAS, ECP) et GreenScilab (Scilab, LIAMA, Pékin). Participation à la
collecte de mesures sur hêtre (INRA Nancy) et Arabidopsis (INRA Montpellier) ; prévue sur
pin sylvestre (AMAP, CIRAD)
premiers résultats éventuels : Définition et implémentation dans le logiciel Digiplante
de 3 principaux niveaux de simplifications de l'architecture et du fonctionnement pour les
plantes à topologie complexe ; définition et écriture des cibles correspondantes pour les
mesures. Début de l'étude des équivalences entre les différents niveaux ; début de cette étude
dans le cas d'un arbre dont certains paramètres de croissance évoluent dynamiquement selon
le rapport offre sur demande de biomasse dans la plante. Implémentation dans le logiciel
GreenScilab d'une méthode d'ajustement d'une plante moyenne à partir de mesures effectuée
sur des plantes à croissance stochastique dont il est possible de compter les nombres d'organes
mais trop fastidieux de décrire la topologie (plantes type arbustes).
Mots clefs : Structure-fonction, calibration, muli-échelle, GreenLab
Directeur de thèse : Philippe de Reffye, CIRAD, UMR AMAP, Montpellier, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
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Etude de l’impact écologique et écophysiologique de la
pollution atmosphérique sur la végétation du parc national de
Boukornine.Tunisie (Cas de Pinus halepensis Mill et
Tetraclinis articulata)
- Rania MECHERGUI UMR EEF, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
Il s’agit d’une thèse en co-tutelle, qui se déroule au sein de l’UMR INRA-UHP Ecologie et
Ecophysilogie Forestières INRA Nancy et de l’Unité d’Etude d’Agro-Sylvo-Pastoralisme
INRGREF Tunisie. Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’étude des contraintes
environnementales (Tel que pollution atmosphérique) sur un écosystème naturel protégé (Cas
du parc national de Boukornine Tunisie). En tenant compte des émissions polluantes; liées
aux développements des secteurs routiers et industriels et des grands pôles urbains à sa
périphérie et des conditions environnementales, une étude de l’impact la pollution
photochimique a été menée. La question qui se pose : quelle méthode utilisée pour détecter ce
polluant secondaire? Quelles mesures peut-on réaliser pour étudier l’impact de ce polluant sur
la végétation ?
Des bio- indicateurs végétaux ont été utilisés pour estimer les niveaux d’ozone dans le parc
(Nicotiana tabacum : Bel B (résistant à O3) et Bel W3 (sensible à O3 )).
Les études physiologiques ont été effectuées sur les aiguilles de pin d’Alep (Pinus halepensis)
âgées de deux ans et sur les feuilles de thuya de berbérie (Tétraclinis articulata).
Les mesures des échanges gazeux ont été faites à l’aide d’un analyseur d’échanges gazeux
(ADC-LCA4). Ces mesures ont été entreprises sur trois sites d’étude caractéristiques pour
leurs niveaux d’ozone pour deux périodes estivales successives.Les premiers résultats
montrent la présence de l’ozone au sein du parc d’après les nécroses foliaires remarquées sur
les feuilles de tabac BEL W3.
Le niveau d’ozone le plus élevé se trouve dans les sites les plus élevés, qui sont également les
plus éloignés des sources de pollution.
Une nette diminution de la photosynthèse et de la conductance stomatique et du taux de
chlorophylle des deux espèces au fur et à mesure de l’augmentation de niveau de l’ozone.
Mots clefs : Ozone troposphérique, tabac Bel W3, bio-indicateurs végétaux, parc national
Directeur de thèse : Jean-Pierre Garrec, INRA, UMR EEF, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Ali Albouchi, INRGREF,Tunis, Tunisie.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
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Effets de l'hétérogénéité de la végétation sur les
caractéristiques de propagation du feu
- François PIMONT UR FM, Avignon
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
La modélisation des incendies de forêts s'est développée depuis la fin des années 1990 autour
d'une nouvelle génération de modèles, dits physiques. Ils résolvent au travers des équations de
Navier-Stokes, les bilans de masse, de quantité de mouvement et d'énergie de la couche
atmosphérique de surface et de la végétation qui s'y trouve immergée. La végétation constitue
un milieu poreux très complexe, définit à la fois au travers de ses caractéristiques physiques et
leur structure spatiale. La description de ces paramètres sur le terrain peut parfois être très
lourde. Le premier objectif de cette thèse est donc de déterminer quelle échelle spatiale de
résolution il est nécessaire d'adopter pour décrire suffisamment précisément la végétation
dans les modèles. Dans un second temps, il s'agit de comprendre les effets induits par les
hétérogénéités de la végétation sur la propagation du feu, mais aussi sur les transferts radiatif
et convectif ou le vent incident. Ces derniers aspects comportent un volet appliqué : ils
permettront de mieux comprendre l'influence de la structure de la végétation des ouvrages de
prévention sur la propagation du feu et ses impacts écologiques (mortalité des arbres
notamment), afin d'en optimiser la conception.
Le modèle de propagation du feu utilisé au cours de cette thèse est FIRETEC, développé au
Los Alamos National Laboratory (New Mexico, USA). Cette thèse est réalisée en
collaboration étroite avec ce laboratoire. Par ailleurs, un code de calcul du rayonnement a été
développé afin d'examiner les effets spécifiques de la structure spatiale de la végétation sur
l'échauffement radiatif. Un certain nombre d'effets de l'hétérogénéité sur ce mode de transfert
ont d'ailleurs été mis en évidence. Enfin, l'influence du recouvrement, de la densité de
végétation et de la taille des hétérogénéités sur la transition feu de surface/ feu de cime a été
étudié.
Mots Clefs : Feu de végétation; Modèle Physique; Hétérogénéité du combustible;
Modélisation; DFCI (Défense des Forêts Contre l'Incendie)
Directeur de thèse : Dominique Morvan, Université de la Méditerranée, Marseille, France.
Codirecteur : Jean-Luc Dupuy, INRA, UR FM, Avignon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
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Variabilité intraspécifique de l’efficience d’utilisation de
l’eau chez le chêne pédonculé.
- Magali ROUSSEL UMR EEF, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
L’efficience d’utilisation de l’eau (WUE) est un caractère complexe décrivant le compromis
entre gain de biomasse par fixation du CO2 atmosphérique et perte d’eau par transpiration. Au
niveau foliaire, WUE est définie comme le rapport entre le taux d’assimilation de CO2 et la
conductance stomatique pour la vapeur d’eau (A/gs). Ce rapport -pouvant être estimé de façon
intégrée dans le temps par une simple mesure de la composition isotopique en 13C de la
matière organique foliaire (d13C)- est influencé par une multitude de facteurs physiologiques
et structuraux qui conditionnent A (quantité de chlorophylle, épaisseur des différents tissus…)
et gs (densité stomatique…). Chez le chêne pédonculé (Quercus robur L.), il existe une grande
variabilité de d13C. Le déterminisme génétique de cette variabilité a été démontré au niveau
intra-famille par une approche de génétique quantitative moléculaire (QTL, Quantitative Trait
Loci). Cette approche QTL est la base du travail en cours et les chênes pédonculés étudiés
sont des boutures issues de cette famille.
Afin d’analyser plus précisément les composantes écophysiologiques expliquant la variabilité
de WUE deux expériences ont été prévues. La première reposait sur l’étude comparée de
phénotypes extrêmes pour le d13C en conditions non-limitantes d’apport en eau. La
conclusion majeure de cette partie est que la conductance stomatique semble fortement
influencer WUE via la densité stomatique.
La seconde partie (en cours) de ce travail porte sur la caractérisation des réponses de
génotypes soumis à deux conditions d’apport en eau (non-limitantes et sécheresse d’intensité
moyenne). Ces génotypes ont été sélectionnés de façon à former quatre groupes qui se
distinguent deux à deux par une région précise du génome et ceci en rapport avec l’étude
QTL. L’étude comparative de chacun de ces groupes contribuera à relier QTL et composantes
écophysiologiques.
Mots clefs : chêne pédonculé, variabilité intraspécifique, efficience d'utilisation de l'eau
Directeur de thèse : Jean-Marc Guehl, INRA, UMR EEF, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Oliver Brendel, INRA, UMR EEF, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
32
Analyse de la composition chimique des cernes du bois en
tant que bio indicateur des variations des conditions
environnementales et de la nutrition des arbres
- Anny WEITNER UMR EEF, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
Au cours de ma thèse, j’ai exploré la composition chimique du bois afin de répondre à
certaines questions écologiques par l’utilisation de méthodes de dosages encore peu utilisées
en dendrochimie telles que l’EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) et SXRF (Synchrotron
X-Ray Fluorescence). Trois problématiques majeures ont ainsi été abordées via la
composition chimique du bois :
- la datation des arbres tropicaux qui reste un enjeu important car la plupart d’entre eux ne
forment pas de cernes annuels de croissance comme les espèces tempérées. Des indicateurs
alternatifs sont utilisés (δ18O, δ13C, 14C) afin d’identifier une cyclicité annuelle notamment
pour des zones présentant des contrastes saisonniers avec saison sèche et saison des pluies.
Pour cette étude, j’ai déterminé la composition chimique d’une espèce de mangrove du Kenya
(Rhizophora mucronata Lam.) dont la présence de cernes annuels de croissance avait été mise
en évidence par marquage cambial. Mes résultats ont montré une cyclicité annuelle pour le
brome, le calcium, le manganèse et le strontium ce qui ouvre la voie à de futures applications
sur des espèces ne présentant pas des cernes annuels de croissance.
- les transferts latéraux d’éléments chimiques dans le bois qui peuvent perturber les signaux
temporels enregistrés par les arbres ont été estimés via une expérience de fertilisation
(NPKCa) sur des hêtres adultes et comparaison avec des arbres témoins non fertilisés. Les
concentrations en éléments chimiques fixés dans le bois avant et après la date de fertilisation
ont été mesurées afin d’évaluer leur possible redistribution dans le bois post-absorption.
- l’effet du site de prélèvement (acide ou calcaire) sur les teneurs en éléments chimiques et
leur répartition dans le bois (aubier, cœur) a été estimé sur un réseau de hêtraies (6 placettes
calcaires, 6 acides). La comparaison entre le contenu en manganèse du bois et de l’écorce et le
pH du sol a mis en évidence son potentiel de bio indicateur spatial du statut nutritif des sols.
Mots clefs : dendrochimie, bioindicateur, inter-site, temporel, méthode analytique
Directeur de thèse : Jean-Luc Dupouey, INRA,UMR EEF, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
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Biodisponibilité du phosphore dans les sols landais pour les
peuplements forestiers de pins maritimes
- David ACHAT UMR TCEM, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Afin de garantir une gestion durable du massif forestier des Landes de Gascogne (maintient
de la fertilité et production élevée), des études sur la biodisponibilité du phosphore (facteur
limitant) et la croissance des pins sont nécessaires. Une évaluation pertinente et fiable de la
biodisponibilité du P passe par l’analyse quantitative des mécanismes d’acquisition par les
racines, les processus d’interception, de transport dans la solution (convection et diffusion) et
de mobilisation à l’interface solide-solution (diffusion, dissolution de minéraux phosphatés,
minéralisation de composés organiques, …).
L’objectif de la thèse est de faire une analyse quantitative et comparative des
processus de réapprovisionnement de la solution en ions phosphates afin de construire une
modélisation intégrée de la biodisponibilité. Les principaux processus considérés sont la
diffusion (transfert d’ions du sol vers la solution du fait d’un gradient de concentration induit
par l’absorption racinaire) et la minéralisation du P organique. La compartimentation du P
(total, organique, microbien, minéral, diffusible et dissous) permet une première approche
dans l’évaluation des processus.
Les quantifications des compartiments du P et du flux de diffusion (par la méthode de
traçage au 32P) ont été réalisées dans 18 sites et à différentes profondeurs comprises ente 0 et
1,20 m.
En surface, la teneur en P total est très faible et variable (37 - 109 mg/kg). Les
proportions des différents compartiments, en % du P total, sont de seulement 1% pour le P en
solution, de 20 à 80% pour le P organique, de 20 à 80% pour le P minéral, de 2 à 27% pour le
P diffusible en 1 semaine et de 2 à 20% pour le P microbien. La proportion moyenne de P
organique diminue en profondeur (de 54 en surface à 26% du P total dans la couche 90-120
cm) et celle du P diffusible augmente (de 11 à 27% du P total).
Ces premiers résultats montrent une importance variable de la diffusion dans le
réapprovisionnement de la solution et suggèrent un rôle plus dominant de la diffusion par
rapport à la minéralisation en profondeur. Des expériences en cours ont pour objectif de
quantifier des flux de minéralisation. Ceux-ci seront ensuite comparés aux flux de diffusion.
Mots clefs : phosphore, biodisponibilité, forêt, podzol, Pin maritime
Directeur de thèse : Mark Bakker, ENITA, UMR TCEM, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Christian Morel, INRA, UMR TCEM, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
34
Effet des essences et du type de sol sur la minéralisation et
la nitrification de l’azote sous écosystèmes forestiers
- Kasaina Sitraka ANDRIANARISOA UR BEF, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
La minéralisation et la nitrification de l’azote sont deux processus essentiels pour la mise à la
disposition de l’azote aux profits des arbres. Elles sont soumises à l’action de divers facteurs
dont : le type de sol, l’essence (via ses parties aériennes et ses racines), la topographie et le
climat.
L’objectif de ce travail est d’essayer de comprendre les mécanismes qui contrôlent le fait que
la minéralisation-nitrification de l’azote soit différente d’un type de sol à un autre ou d’une
essence à une autre. L’effet du sol et de ses caractéristiques ont été étudiés sur 50 placettes
des hêtraies du Nord Est de la France, couvrant une large gamme de sol allant de la rendzine
calcaire au podzol. L’effet de l’essence est étudié dans le site atelier de Breuil Chenue
(Morvan) par des permutations des carottes de sol de 15 cm de profondeur entre les différents
peuplements (douglas, hêtre, chêne, pin, sapin, épicéa et le taillis sous futaie). L’effet des
racines est étudié sur une nouvelle plantation à espacement dense des 6 essences précédentes.
Les premiers résultats montrent que les sols calcaires de plaines dégagent plus de carbone
mais minéralisent moins l’azote. Ils ont une biomasse microbienne riche en azote. Par contre
les sols acides d’altitude dégagent peu de carbone mais minéralisent beaucoup de l’azote. Les
sols bruns restent intermédiaires. Le taux de nitrification est lié avec les variables
caractérisant le taux de saturation et l’acidité du sol : S, S/T, Ca, Mg, pH, acidité d’échange
(respectivement r = 0.66***, r = 0.78***, r = 0.62***, r = 0.7***, r = 0.71***, r = - 0.6***)
et au rapport C/N (r = -0.64***). Les résultats sur l’effet de l’essence seront acquis au cours
de ma deuxième année de thèse.
Mots clefs : minéralisation de l’azote, nitrification, type de sol, essences, racines.
Directeur de thèse : E Dambrine, INRA, UR BEF, Nancy, France
Codirecteur de thèse : B Zeller, INRA, UR BEF, Nancy, France
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
35
Effet du vieillissement et de la fertilité sur l'allocation du
carbone entre croissance, respiration et stockage chez le
chêne et le hêtre : approche expérimentale et modélisation
- Hélène GENET UMR EEF, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
L'influence du statut nutritif sur la croissance du hêtre et du chêne a été montrée à travers
plusieurs essais de fertilisation et leur croissance radiale a été largement étudiée par
dendrochronologie. Parallèment, les connaissances en écophysiologie de ces essences
progressent aux stades jeunes et adultes. Cependant, les mécanismes physiologiques qui
affectent la productivité au cours du vieillissement et selon le statut nutritionnel des sols
demeurent mal connus.
Les objectifs de cette thèse sont d'étudier : (1) comment se répartit le carbone assimilé entre
croissance, respiration et stockage, (2) comment évoluent ces allocations au cours du
vieillissement et (3) en fonction des conditions de fertilité des sols.
Cette étude est menée sur le chêne et le hêtre, deux espèces feuillues majeures mais
d’anatomie, de phénologie et de tempérament contrastés.
Plusieurs hypothèses sont avancées pour expliquer le déclin de productivité au cours du
vieillissement des peuplements : (1) l'augmentation de la biomasse et de la respiration, (2) la
diminution des allocations à la partie souterraine liée à la diminution de la fertilité stationnelle
et (3) l'augmentation des allocations aux réserves en réponse au vieillissement physiologique.
On peut supposer que la fertilisation s'accompagne (1) d'une augmentation de la croissance et
de la respiration, (2) d'une diminution subséquente de l'allocation aux réserves, (3) d'une
augmentation de l'allocation à la partie souterraine liée à une ré-activation racinaire.
Les différences de croissance des deux espèces permet de supposer un investissement plus
important dans les fonctions de survie (les réserves) chez le chêne que chez le hêtre.
Les effets du viellissement sont étudiés sur des chronoséquences. Des essais de fertilisation
seront utilisés pour évaluer l’impact de l’amélioration du statut nutritif sur les allocations. Les
hypothèses seront testées par modélisation.
Les premiers résultats montrent une diminution de l'allocation aux réserves et une diminution
de l'allocation aux racines au cours du vieillissement chez le hêtre.
Mots clefs : Bilan de carbone, allocation, âge, fertilité, modélisation
Directeur de thèse : Nathalie Breda, INRA, UMR EEF, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Eric Dufrêne, Université Paris Sud, Paris, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Simulation des impacts du changement climatique sur les
prairies et adaptations possibles
- Anne-Isabelle GRAUX UR Agronomie, Clermont-Ferrand
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
La préservation des stocks de carbone constitue aujourd’hui un enjeu majeur pour lutter
contre l’augmentation des émissions anthropiques de gaz à effet de serre (GES), responsable
du changement global (CG) du climat. Pour étudier les réponses des écosystèmes au CG, les
prairies apparaissent comme des modèles privilégiés, car faciles à manipuler
expérimentalement, à dynamique rapide, et à forte biodiversité. En outre, les prairies
pourraient constituer un puits modéré de séquestration du carbone atmosphérique (projet
européen GreenGrass), avec cependant une forte variabilité entre sites (climat, modes de
gestion) et entre années. Mieux évaluer la place des prairies dans la séquestration du carbone
atmosphérique, apparaît donc comme un enjeux d’importance. De plus, compte tenu, entre
autres, de la spécificité des conditions environnementales et du contexte politico-économique,
nous pouvons faire l’hypothèse d’une variabilité régionale des impacts du CG. L’un de nos
objectifs est de fournir, à l’échelle européenne, des prédictions régionalisées à long terme des
impacts du changement climatique sur la production, la qualité et le bilan de GES des prairies.
Un second objectif sera de préciser, à l'échelle régionale, quelles adaptations des pratiques
d’élevage seraient nécessaires pour répondre aux impacts (Projet PREVOIR). Cela répond à
l’importance et la diversité des attentes des acteurs locaux vis-à-vis des conséquences
possibles du CG. .
Notre démarche se basera essentiellement sur l’utilisation du modèle d’écosystème
prairial PASIM (Riedo et al., 1998), qui a déjà été utilisé pour simuler à l’échelle de l’Europe
la contribution des prairies au bilan de GES (Vuichard et al., 2007). Dans une première étape
nous améliorerons la version existante pour la rendre compatible avec nos objectifs de
recherche. Nous essaierons d’affiner ces premières estimations 1) en prenant en compte
l’évolution de la dynamique de végétation prairiale afin d'introduire une variabilité du couvert
à l'échelle parcellaire 2) en paramétrisant le modèle à partir de données collectées dans le
cadre de projets Européens (Carboeurope IP et NitroEurope), et 3) en forçant le climat avec
des données à plus haute résolution obtenues par un changement d’échelle appliqué aux
sorties du modèle ARPEGE, pour les scénarios SRES (générés pour le 4ème rapport du
GIEC). L’interprétation des sorties du modèle (flux, variables agronomiques et
environnementales) devrait fournir de nouvelles prédictions de la contribution des prairies au
bilan de GES. Dans une seconde étape, plus finalisée, nous proposerons, à une échelle
régionale, des adaptations envisageables des pratiques d’élevage en tenant compte d’enjeux
environnementaux et d’autres contraintes liées aux systèmes de production. Ce travail se fera
le plus possible en interaction avec les acteurs du milieu agricole et les chercheurs.
Mots Clefs : prairie, changement climatique, modélisation, séquestration de carbone,
biodiversité
Directeur de thèse : Jean-François Soussana, INRA, UR Agronomie, Clermont-Ferrand,
France.
Codirecteur : David Hill, Université Blaise Pascal, LIMOS, Clermont-Ferrand, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
37
Paramétrisation, développement et évaluation d’un modèle
écophysiologique de diversité fonctionnelle en prairie.
- Vincent MAIRE UR Agronomie, Clermont-Ferrand
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
L’objectif scientifique est de comprendre comment l’environnement, les interactions biotiques
et les caractéristiques intrinsèques d’une population végétale conditionnent son
fonctionnement et sa plasticité dans un écosystème de type "prairie permanente gérée". On
cherchera notamment à comprendre les patrons de covariation entre traits fonctionnels,
observés à l’échelle d’une plante entière.
La démarche repose sur la modélisation. L’équipe FGEP a développé un modèle, GEMINI
(Grassland Ecosystem Model with INdividual centered Interactions) qui intègre aux modèles
biogéochimiques une représentation de la diversité, de la plasticité et du rôle fonctionnel des
agents biologiques (producteurs, décomposeurs, consommateurs). Il simule ainsi les
régulations des cycles C et N en prairie à une échelle locale de l’ordre du dm2.
Le modèle GEMINI a été conçu et développé comme un outil de prospection scientifique
avec comme objectif de relier le fonctionnement de l’écosystème prairial avec la dynamique
des communautés végétales qui le composent.
Ma démarche est de faire évoluer ce modèle vers un outil d’évaluation et de prédiction pour
répondre à l’objectif scientifique de la thèse. Sur un aspect technique, il s’agit de :
Prendre le modèle en main en créant une documentation et en corrigeant les différents
problèmes survenus au cours de son développement,
Paramétrer un prototype de test, en utilisant un jeu de données obtenues par l’équipe FGEP
sur un dispositif expérimental de type collection intégrant 14 espèces de graminées prairiales
natives et représentatives des prairies permanentes de moyenne montagne (Thèse L.Pontes,
2006).
Sur un aspect plus scientifique, il s’agit de :
Développer les fonctionnalités du modèle,
en mettant à jour les fonctions déjà existantes
en vérifiant leur pertinence par rapport à un nouvel objectif
en intégrant de nouveaux mécanismes indispensables pour comprendre l’écosystème "prairie
permanente gérée" sous des conditions climatiques tempérées et dans le contexte du
changement global.
Evaluer à partir du jeu de données "graminées" de l’équipe FGEP, dans un premier temps,
puis si possible des jeux de données obtenus via des projets dans lesquels l’équipe est engagée
(ANR DISCOVER ; QDIV). Des collaborations pour le développement et l’évaluation du
modèle sont en cours avec les équipes partenaires de ces projets.
Mes premiers résultats concernent la validation d’une hypothèse de colimitation de la
photosynthèse par la lumière et l’azote. Ils concernent également la paramétrisation et la
calibration de 14 espèces de graminées prairiales où chaque espèce possède une trentaine de
paramètres.
Mots clefs : Modélisation ; Cycles C-N ; Diversité fonctionnelle ; Prairie ; Graminées.
Directeur de Thèse : Jean-François Soussana, INRA, UR Agronomie, Clermont-Ferrand,
France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Effet des contraintes environnementales (Ozone et fort
CO2) sur le bois de jeunes arbres : étude de la formation du
bois et conséquences sur ses propriétés en tant que
matériau.
- Nicolas RICHET UMR EEF, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Depuis le début de l’ère industrielle, les activités humaines ont conduit à des modifications
importantes des facteurs environnementaux. Il s’agit en particulier de l’apparition de
différents polluants atmosphériques dont le plus préoccupant est l’ozone. Même si ce gaz est
connu pour son rôle protecteur vis-à-vis des UV au niveau de la stratosphère, il est toxique
pour les êtres vivants lorsqu’il s’accumule dans la troposphère. Actuellement, les teneurs de
ce gaz augmentent considérablement dans cette partie basse de l’atmosphère. Au début du
siècle précédent, sa concentration avoisinait les 10 ppb (environ 20 µg/m3) tandis qu’elle
atteint actuellement près de 60 ppb (environ 120 µg/m3). Cet accroissement exponentiel ne
semble pas diminuer et cela est principalement le fait de l’augmentation du nombre de
véhicules à moteurs.
Lors de la formation du bois, plusieurs phases se succèdent : division des cellules cambiales,
différenciation, expansion des cellules, formation de la paroi secondaire, lignification. Ces
différentes phases sont des cibles potentielles pour les différents stress environnementaux.
Des modifications de la formation du bois vont entraîner des changements de propriétés du
bois. Indépendamment des contraintes environnementales, les propriétés du bois varient
suivant les espèces, mais aussi le long de la tige pour un même arbre et également du cœur
vers l’écorce. La qualité du bois, qui dépend de sa composition chimique et de sa structure,
conditionne son utilisation dans l’industrie forestière d’un point de vue économique.
Le sujet de thèse consiste à soumettre de jeunes arbres à des contraintes environnementales
proches de celles rencontrées actuellement mais également de simuler les contraintes à venir.
Dans une première partie, nous analyserons la réponse aux contraintes environnementales de
jeunes clones de peupliers. Différentes doses seront appliquées dans une gamme qui va des
conditions actuelles aux doses envisagées dans le futur pour nos forêts. Différentes
expériences permettront dans un premier temps d’évaluer l’impact de contraintes appliquées
séparément puis en combinaison.
Afin de déterminer l’impact de ces contraintes, des mesures de croissance, biomasse seront
réalisées sur l’ensemble du plant ainsi que des mesures d’activités enzymatiques, de niveau
d’expression des gènes de la voie de biosynthèse des lignines.
Mots clefs : Lignine, Bois, Ozone, CO2
Directeur de thèse : Pierre Dizengremel , UHP, UMR EEF, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Mireille Cabané, UHP, UMR EEF, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Etude des conséquences du chaulage sur la structure et le
fonctionnement des communautés d’ectomycorrhizes des
forêts des Vosges
- François RINEAU UMR IaM, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Les racines fines des essences forestières intéressant l’essentiel de la sylviculture française
fonctionnent en symbiose avec une grande diversité de champignons, formant avec la racine
un organe mixte appelé ectomycorhize. Le mycélium du champignon augmente le volume de
sol exploité par la racine et lui fournit de l’eau et des nutriments ; en retour, l’arbre transfère à
son partenaire des composés carbonés issus de la photosynthèse.
Certains peuplements artificiels de résineux à croissance rapide établis sur des sols acides
souffrent de dépérissements liés à des carences magnésiennes. Les travaux de recherche sur
ce problème menés depuis plus de 25 ans ont montré l’efficacité des amendements calcomagnésiens pour corriger ces symptômes. Les objectifs de ce travail sont donc d’étudier si
l’amélioration de l’état nutritionnel des arbres passe par un changement de la structure ou du
fonctionnement des communautés d’ectomycorhizes, par exemple dans le sens d’une
meilleure exploitation des ressources du sol.
Le dispositif d’étude est un essai de chaulage situé dans le massif des Vosges. La structure de
la communauté d’ectomycorhizes est étudiée à l'aide d'outils moléculaires. Différents tests en
microplaque sont ensuite effectués pour évaluer la capacité des ectomycorrhizes à dégrader la
matière organique contenue dans la litière et à altérer les minéraux du sol, mobilisant dans les
deux cas les éléments nutritifs nécessaires à la croissance des arbres.
Les premiers résultats montrent un changement de structure spécifique de la communauté
d'ectomycorhizes dans les placeaux chaulés et une alcalinisation plus forte par les mycorhizes
de Xerocomus sp (espèce particulièrement active et abondante) dans le traitement chaulé,
probablement liée à une assimilation accrue d'ions phosphates. Ces ectomycorhizes
mobilisent significativement le fer ferrique, et cette mobilisation se fait via des sidérophores.
Enfin, la plupart des espèces étudiées présentent des activités de dégradation de la matière
organique différentes dans les placeaux chaulés.
Mots-clés : Ectomycorhizes, chaulage, séquençage ITS, dégradation de la matière organique,
altération des minéraux
Directeur de thèse : Jean Garbaye, INRA, UMR IaM, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Dynamique et Diversité des communautés microbiennes dans
le Réservoir Marne (lac du Der-Chantecoq)
- Anne ROLLAND UMR CARRTEL, Thonon-les-Bains
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Le phytoplancton (ou plancton végétal, c'est-à-dire l'ensemble des espèces autotrophes
flottantes du plancton situées à la base du réseau alimentaire) est un bio-indicateur potentiel
de l’évolution de la qualité des écosystèmes aquatiques dulçaquicoles en proie à des
changements d’ordre local (pollution) ou plus global (réchauffement). De nombreux facteurs
(abiotiques et biotiques) et/ou processus sont susceptibles d’expliquer la régulation de la
structure, de la distribution et de la dynamique du phytoplancton. Etudier la dynamique de la
diversité phytoplanctonique en fonction de l’environnement est donc une étape clef pour
comprendre le fonctionnement des écosystèmes aquatique, pouvant permettre, in fine,
d’apporter des solutions pour atteindre le « bon état écologique » recommandé par la
Directive Cadre Européenne sur l’eau d’ici 2015.
Le travail de thèse, qui sera exposé au cours de ce séminaire, consiste à étudier la dynamique
et la diversité des communautés microbiennes, en particulier le phytoplancton, dans l’un des
plus grands lacs réservoirs d’Europe occidental, le Réservoir Marne ou lac du Der-Chantecoq,
situé en Champagne (France). Plus précisément, nos objectifs sont : i) d’évaluer la diversité et
la dynamique spatio-temporelle des organismes phytoplanctoniques et leur impact sur le
fonctionnement écologique du réservoir et, ii) d’analyser le rôle des différents facteurs et
processus environnementaux impliqués dans la distribution et la régulation du phytoplancton.
Au cours de l’année 2006, le réservoir a été échantillonné une fois par mois en mars et avril et
toutes les deux semaines de mai à fin septembre. Pour évaluer l’hétérogénéité spatiale au sein
de cet écosystème, six stations et plusieurs profondeurs pour chaque station ont été
échantillonnées. Les prélèvements d’eau ont été obtenus à l’aide d’une bouteille de Van Dorn
pour l’analyse des principaux nutriments, de la chlorophylle a, de l’abondance et de la
diversité du phytoplancton et de l’abondance bactérienne et virale. Le zooplancton (c'est-àdire le plancton animal), maillon clef des réseaux trophiques pélagiques, a été récolté au
moyen d’une boite de Schindler-Patalas de notre propre confection. La transparence des eaux
a été mesurée à l’aide d’un disque de Secchi et l’intensité lumineuse avec une sonde LICOR.
La concentration d’oxygène, le pH et la conductivité ont également été déterminés grâce à une
sonde multiparamètre. Enfin, une sonde spectrofluorométrique immergeable
(FluoroprobeTM, bbe-Moldaenke) a été utilisée pour discriminer et quantifier les principales
classes algales in situ.
Nos premiers résultats (préliminaires) révèlent que le réservoir Marne n’est pas « uniforme »
car l’abondance et la structure du phytoplancton varient significativement d’une station de
prélèvement à une autre. D’autre part, une dynamique saisonnière évidente est observée pour
les différents assemblages microbiens. Nos données confirment d’ores et déjà le statut mésoeutrophe du réservoir Marne et les efforts à consentir par les gestionnaires pour les années à
venir afin que cet écosystème réponde aux critères de la DCE. Dans l’avenir, des analyses
multitableaux, encore peu utilisées en écologie aquatique, nous permettront d’obtenir une
représentation précise de l’organisation spatiale et temporelle des assemblages des différentes
espèces.
Mots clés : Phytoplancton, Dynamique, Diversité, Réservoir, Modélisation
Directeur de thèse : Stéphan Jacquet, INRA, UMR CARRTEL, Thonon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
41
Fonctions et diversité des communautés microbiennes
aquatiques soumises à des perturbations anthropiques. Liens
avec les structures physiques et chimiques du milieu.
- Aurélie VILLENEUVE UMR CARRTEL, Thonon-les-Bains
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
L’application de produits phytosanitaires pour l’entretien des vignes provoque une
augmentation de la teneur en polluants dans l’environnement et notamment dans les rivières.
Les microorganismes périphytiques et sédimentaires se développant au sein de ces rivières
sont donc soumis à une forte pression de pollution.
L’exposition de ces organismes aux pesticides peut avoir des conséquences pour l’écosystème
entier en altérant d’une part, la stabilité des populations algales et indirectement bactériennes
(en terme de résistance et de résilience) et d’autre part leurs contributions aux phénomènes
d’auto-épuration des cours d’eau. Il est donc important de caractériser l’impact des
phytosanitaires sur les populations périphytiques et sédimentaires en terme de diversité et de
fonctionnement.
Afin d’évaluer l’effet de deux pesticides de la viticulture (Diuron et azoxystrobine) en milieu
d’eau courante, des communautés périphytiques et sédimentaires naturelles ont été étudiées au
sein de rivières artificielles. L’essai a été mené à des concentrations de pesticide rencontrées
en milieu naturel et sous différents régimes hydrologiques.
L’effet sur la diversité algale et bactérienne a été évalué par microscopie et par une méthode
d’empreinte génétique ; la DGGE (Denaturating Gradient Gels Electrophoresis) sur les gènes
codant pour l’ARN 18s et 16s. La diversité fonctionnelle et le potentiel nitrifiant et
dénitrifiant des deux communautés seront également étudiés par la méthode de la PCR
quantitative. Les productions primaire et bactérienne, la nitrification, dénitrification et
respiration ont été mesurées afin d’estimer les effets sur le fonctionnement.
Les premiers résultats montrent que la diversité périphytique dépend du régime hydrologique
plus que de la présence des polluants. La composition spécifique et l’indice de Shannon ne
varient pas après une exposition à court ou moyen terme au mélange polluant. Cependant, le
fonctionnement du périphyton est affecté par la présence des polluants. Leur impact dépend
du régime hydrologique et est plus marqué dans les zones de faible courant.
Mots Clefs : pesticides, périphyton, sédiment, diversité, fonction
Directeur de Thèse : Bernard Montuelle, CEMAGREF, Lyon, France.
Codirecteur : Agnès Bouchez, INRA, UMR CARRTEL , Thonon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
42
Diversité interspécifique de l’acquisition et de l’utilisation
des ressources en eau par des espèces forestières feuillues
en mélange
- Marion ZAPATER UMR EEF, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Après les récents accidents climatiques (sécheresses de 2003, 2004 et 2005) les forestiers
s’interrogent sur le fonctionnement futur des forêts mélangées.
A ce jour, la majorité des données concernant le fonctionnement écophysiologique comparé
des arbres a été acquise en conditions contrôlées ou dans des peuplements mono-spécifiques.
Dans ce contexte, notre travail vise à mieux comprendre le fonctionnement des peuplements
mélangés, notamment au niveau de l’acquisition, de l’utilisation de l’eau et de sa régulation.
Nous avons donc mené différentes expérimentations dans un jeune peuplement mixte (20-25
ans), issu de régénération naturelle.
•
Nous avons suivi le fonctionnement hydrique par des mesures de flux de sève
(proportionnels à la quantité d’eau transpirée) et de potentiels hydriques de base (indicateurs
de la contrainte hydrique subie par l’arbre) chez 5 espèces : bouleau, saule, hêtre, chêne
pédonculé, charme) lors de la sécheresse estivale de 2006. Les résultats montrent une
régulation des flux de sève contrastée selon les espèces :
Diminution des flux chez le bouleau, le hêtre et le charme
Faible régulation chez le saule et le chêne.
L’absence de régulation chez le saule et le chêne peut s’expliquer soit par un accès à l’eau
favorisé par un enracinement profond, soit par l’absence de régulation de la transpiration à ce
niveau de contrainte hydrique.
•
Parallèlement, nous avons mené deux opérations afin de mieux cerner les paramètres
liés à l’acquisition de l’eau chez différentes espèces :
Expérience de double marquage isotopique du sol (Deutérium en surface et 18O en
profondeur) afin de déterminer les profondeurs de prélèvement d’eau chez le chêne pédonculé
et le Hêtre, soumis à un dessèchement du sol.
Profils racinaires jusqu'à 150 cm de profondeur chez chacune des espèces étudiées.
Le chêne et le saule montrent de plus fortes capacités de prospections racinaire profondes.
Mots clefs : forêt mélangée, sécheresse, comportement hydrique
Directeur de thèse : André Granier, INRA, UMR EEF, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Nathalie Bréda, INRA, UMR EEF, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
43
Rôle des phosphatases sécrétées par les populations
microbiennes symbiotiques associées au Pin maritime dans la
mobilisation du phosphore dans l’écosystème landais.
- Muhammad ARIF ALI UMR R&S, Montpellier
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
La symbiose ectomycorhizienne, qui s’établit entre un ligneux forestier et un champignon
supérieur, a un effet bénéfique sur le statut phosphaté de la plante hôte. Cet effet est
attribuable en partie à l’excrétion de phosphatases qui peuvent provenir du partenaire
fongique mais aussi des bactéries associées au champignon dans les ectomycorhizes. L’effet
majeur de la sécrétion de ces enzymes est d’augmenter le pool d'orthophosphate disponible
dans la solution du sol. Malgré l'importance de ce phénomène dans les sols pauvres en P, la
question du rôle de ces enzymes sur l’hydrolyse de P organique (Po) reste posée (Read &
Perez-Moreno, 2003, New Phytol. 157 : 475-492). Trois hypothèses seront abordées au cours
du travail de thèse, qui sont : (1) les phosphatases devraient être capables d’hydrolyser le P
organique du sol des Landes, (2) la sécrétion de phosphatases pourrait être régulée par la
disponibilité en Pi et/ou en P organique et (3) les phosphatases sécrétées par les bactéries
pourraient être différentes de celles des cellules fongiques. Pour étudier ces hypothèses, on se
propose d'utiliser différentes approches expérimentales qui sont (1) la culture de jeunes plants
de Pin maritime en rhizotron sur du sol des Landes non désinfecté, (2) la production de
banque d’ADNc à partir d’ectomycorhizes récoltées in situ, (3) la RMN appliquée à des
extraits de sol des Landes. L’approche 1 permettra de quantifier l’effet de la mycorhization
sur la nutrition P du Pin et d’étudier les activités phosphatases sécrétées dans la rhizosphère
des points de vue biochimique et moléculaire. La seconde approche permettra d’identifier les
gènes des phosphatases et des phytases fongiques et bactériennes. La troisième approche
permettra d’identifier les composés de P organique extraits du sol et leur susceptibilité à
l’hydrolyse enzymatique.
Mots Clefs : Phosphatases extracellulaires, phosphore organique, champignons
ectomycorhiziens, bactéries associées aux ectomycorhizes, rhizotron.
Directreur de thèse : Claude Plassard, INRA, UMR R&S, Montpellier, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Sensibilité radioécologique des prairies
- Benoît BESSON USC LBE, Besançon
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Dans le cas des zones de prairies permanentes, on fait classiquement l’hypothèse que les
transferts de contaminants radioactifs entre le sol et l’herbe, puis dans le lait et dans les
fromages sont linéaires. Cependant, une évaluation précise de l’impact des polluants nécessite
la prise en compte de la spécificité des transferts dans ces compartiments, liée aux
caractéristiques régionales d’un territoire. Dans la thèse proposée et menée en cotutelle avec
l’IRSN (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire), il s’agit de comprendre dans
quelle mesure certaines caractéristiques naturelles des terroirs, liées à la nature du sol, à la
présence de certaines espèces végétales, aux pratiques agricoles ou encore à certains procédés
de fabrication des fromages d’AOC sont susceptibles d’accentuer la sensibilité de zones de
prairies, vis à vis des polluants radioactifs.
L’objectif de ce travail de thèse est d’identifier les facteurs de la sensibilité des zones de
prairie permanente, en comparant leur sensibilité radioécologique ainsi que celle des filières
laitières associées, aux différentes étapes des chaînes de transfert et de production, et in fine
de hiérarchiser ces facteurs pour définir si la sensibilité des zones de prairie est d’avantage le
fait des transferts en leur sein (facteurs pédologiques, minéralogiques, morphologiques,
climatiques etc.) ou des pratiques zootechniques ou des procédés de fabrication fromagère,
selon les types de radioéléments.
L'étude s'articule sur l’analyse et la valorisation de données nécessaires pour comparer et
expliquer les taux de rémanence des radioéléments dans les sols et l’intensité des transferts
sol/herbe/lait /fromage opérant sur trois régions aux caractéristiques naturelles et fromagères
variées.
Mots Clefs : radionucléïdes, transfert sol, herbe, lait,
Directeur de thèse : Pierre-Marie Badot, Université de Franche Comté, USC LBE, EA3184,
Besançon, France.
Codirecteur : Laurent Pourcelot, CEA, ISRN, Cadarache, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Intégration spatio-temporelle des échanges de CO2 de la
plante à la région à l’aide de la biogéochimie isotopique
- Marion DEVAUX UR Ephyse, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Dans le cadre du projet européen CARBOEUROPE IP et du projet régional CAP Forest
« Durabilité de la Forêt de Pin maritime» l’unité Ephyse est responsable des mesures de flux
de CO2 échangés par les écosystèmes (forestiers) continentaux et leur intégration spatiale sur
la région sud-ouest de la France. La disponibilité en eau du sol d’une part et les facteurs
climatiques d’autre part sont deux contraintes majeures du fonctionnement de cet écosystème
et ils présentent tous deux une forte hétérogénéité spatiale. Les signaux isotopiques permettent
de retracer les processus de réponse des arbres à ces contraintes avec une échelle spatiale
allant de l’arbre à la région.
L’objectif de la thèse est la mesure et l’analyse des effets microclimatiques et hydrologiques
sur les échanges gazeux de CO2 et H2O entre la forêt et l’atmosphère à deux échelles
spatiales, la parcelle (10-2 km2) et la petite région (102 km2) à partir de la mesure des échanges
de chaque isotopomère du CO2 : 13CO2, 12CO2 et 12C18O16O.
L’approche conduite comprend principalement une caractérisation expérimentale des effets
microclimatiques et hydriques sur la discrimination isotopique du CO2 échangé par la
végétation forestière (Pin maritime du site du Bray). Cette étape comprendra un suivi continu
des échanges isotopiques du CO2 par des arbres en forêt qui permettra de quantifier les effets
des facteurs climatiques et du régime hydrique du sol sur la photosynthèse et la respiration
végétale et sur la composition de la cellulose du cerne annuel. Elle mobilise en particulier une
technique de spectroscopie optique très innovante : la diode laser modulable (TDL). Ces
données seront intégrées dans le modèle complet de fonctionnement et de croissance des
arbres MuSICA développé au laboratoire qui sera appliqué à la prédiction des effets du climat
et de la sylviculture sur la production forestière et leur intégration spatiale.
Mots Clefs : échanges gazeux, écosystème forestier, isotopes, modélisation, spectroscopie
Directeur de thèse : Denis Loustau, INRA, UMR EPHYSE, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Jérôme Ogée, INRA, UMR EPHYSE, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Utilisation integree de bioindicateurs (dont mollusques
gasteropodes) pour la surveillance des sols et des
ecosystemes terrestres
- Clémentine FRITSCH USC LBE, Besançon
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Les différentes approches de bioindication (active ou passive) permettent d’acquérir des
données (souvent des concentrations internes), utilisées en évaluation du risque pour les
écosystèmes (ERE). Dans ce cadre, l’exploitation optimale de ces données est limitée par le
manque de prise en compte de la dimension spatiale (hétérogénéité de la contamination des
sols), les connaissances partielles des relations concentrations internes / effets ainsi que le
manque de contextualisation des bioindicateurs utilisés dans un système fonctionnel au sein
des écosystèmes (relations trophiques ou non avec les autres organismes, notamment).
L’objectif de la thèse est d’étudier in situ des bioindicateurs de la qualité des sols (végétaux,
invertébrés et vertébrés) dans un contexte écosystémique et à différentes échelles spatiales. Le
projet est organisé en 2 objectifs :
- (1) déterminer la répartition spatiale de la contamination des sols en cadmium (Cd) et en
plomb (Pb) du site pollué étudié (40km2) et compléter cette caractérisation par bioindication
passive, c'est-à-dire prélèvements et analyses d’organismes autochtones (mollusques,
micromammifères).
- (2) intégrer l’étude des bioindicateurs dans une approche systémique in situ en prenant en
compte d’autres organismes réseaux trophiques et quantifier la contribution des invertébrés
dans le transfert des métaux vers les vertébrés (micromammifères et oiseau à cette échelle
spatiale). Les stations d’étude envisagées pour cet objectif sont 3 parcelles d’environ 0,25
km2 réparties sur un gradient de pollution.
Outre la meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans les transferts et les effets
de polluants métalliques chez les organismes étudiés, ce projet apportera des outils
(bioindication active / passive) et des données qui contribueront à l’amélioration et/ou à la
validation des procédures d’ERE ainsi qu’au suivi de l’efficacité de la remédiation engagée
sur le site. Ce projet s’inscrit dans un programme de recherche concernant la biodisponibilité,
les transferts et les effets d’ETMs dans les réseaux trophiques terrestres (programme ANR05-ECCO-004).
Mots clefs : Invertébrés du sol, vertébrés, réseaux trophiques, relations concentrations
internes / effets, éléments trace métalliques
Directeur de thèse Annette de Vaufleury, Université Franche Comté, LBE, Besançon.
Co-directeur : Michaël Coeurdassier, Université Franche Comté, LBE, Besançon.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Phosphatases des champignons ectomycorhiziens. Approches
biochimiques et moléculaires.
- Julien LOUCHE UMR R&S, Montpellier
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Dans un écosystème forestier, les ligneux sont pratiquement toujours associés à des
partenaires fongiques à travers la formation de mycorhizes. La symbiose mycorhizienne a un
effet bénéfique sur l’amélioration du statut phosphaté des plantes hôtes. Cette amélioration de
la nutrition phosphatée est attribuable en partie à l’excrétion de phosphatases fongiques.
L’effet majeur de cette sécrétion est d’augmenter le pool d’orthophosphate (Pi) disponible
dans la solution du sol. Si les effets de la biodisponibilité en Pi sur la régulation des activités
phosphatases sont bien connues avec une augmentation de l’activité mesurée en conditions
limitantes en Pi, très peu de données sont néanmoins disponibles sur les mécanismes de
régulation de la synthèse de ces enzymes. La question posée est de savoir comment le
champignon gère la synthèse de ces phosphatases dans des conditions représentatives de la
rhizosphère. Deux hypothèses seront principalement étudiées au cours du travail de thèse, qui
sont (1) les enzymes synthétisées en conditions carencées ou non carencées en Pi sont
similaires et (2) les mécanismes moléculaires de régulation de la synthèse de ces enzymes
sont transcriptionnels. Pour étudier ces hypothèses deux approches expérimentales seront
utilisées qui sont (1) une approche biochimique pour séparer et caractériser les différentes
phosphatases acides sécrétées par Hebeloma cylindrosporum cultivé en conditions carencées
ou non carencées en Pi ; ce basidiomycète ectomycorhizien constitue une espèce fongique
modèle qui a été choisi pour sa forte capacité de sécrétion des activités phosphatases dans son
milieu de culture et (2) une approche moléculaire qui permettra de suivre spécifiquement
l’expression des gènes codant les phosphatases secrétées par ce même partenaire fongique en
association avec le pin maritime.
Mots Clefs : phosphatase acide, régulation, ectomycorhize, orthophosphate, Hebeloma
cylindrosporum
Directeur de thèse : Claude Plassard, INRA, UMR R&S, Montpellier, France.
Codirecteur de thèse : Hervé Quiquapoix, INRA, UMR R&S, Montpellier, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
48
Séquestration de carbone et consommation en eau par des
plantations tropicales à croissance rapide : extrapolation de
modèles de fonctionnement écophysiologiques en vue
d’estimations robustes et spatialisées des bilans d’eau et de
carbone.
- Claire MARSDEN UMR EEF, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
UPR CIRAD Fonctionnement et Pilotage des Ecosystèmes de Plantations, Montpellier
Dans le cadre de l'application du protocole de Kyoto, une des pistes explorées par les
industriels de l'acier pour réduire leur “facture carbonique” est celle du remplacement dans les
hauts fourneaux du charbon fossile par du charbon de bois. Celui-ci pourrait être produit à
partir de plantations d'arbres à croissance rapide, localisées dans des pays tropicaux concernés
par les Mécanismes de Développement Propre. Avant d'appliquer cette option il faut
néanmoins s'assurer d'une part qu'elle ait réellement un impact positif sur le bilan de carbone
global, et d'autre part qu'elle ne mette pas en péril le développement durable dans les pays
concernés. Une des questions majeures est de savoir si les plantations, en plus de fournir de la
biomasse combustible, séquestrent du carbone dans les arbres et le sol à l'échelle plurirotationnelle, et ce sans mettre en péril les ressources hydriques locales.
Cette thèse vise à mesurer, modéliser et quantifier les flux de carbone et d'eau dans des
couverts d'Eucalyptus de l'état de Sāo Paulo au Brésil, en les reliantà la croissance et donc à
la production, aux caractéristiques des parcelles (âge, densité de plantation, clone), et à des
grandeurs variables spatialement et mesurables par télédétection.
Pour cela, un modèle des flux de CO2 et d'eau sera paramétré pour les clones utilisés, grâce à
un ensemble de mesures écophysiologiques, et relié à un modèle de croissance. Le modèle
pourra être validé au niveau de la parcelle grâce à un ensemble de suivis de croissance et de
mesures de flux par la méthode des covariances turbulentes. On cherchera alors à appliquer le
modèle à l'échelle du massif entier en le forçant avec des données issues de télédétection.
L'objectif du projet est de permettre l'établissement de cartes de bilans de carbone et d'eau
pour l'ensemble du massif.
Mots clefs : modèle écophysiologique, flux d'eau et de carbone, eddy covariance,
spatialisation, Eucalyptus
Directeur de thèse : Daniel Epron , UHP, UMR EEF, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Yann Nouvellon, CIRAD, Pointe-Noire, Congo.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
49
Etude de la distribution spatiale, de la migration verticale du
radiocésium (137Cs) et de son transfert à la végétation à
l’échelle du bassin versant du Doubs jusqu’au lac de Saint
Point
- Guy PIMOU USC LBE, Besançon
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Les évènements tels que l’explosion de la centrale nucléaire de Tchernobyl en avril 1986 ou
les essais d’armes atomiques des années 50-60 ont provoqué le rejet dans l’atmosphère de
particules et de gaz radioactifs qui se sont déposés sur l’ensemble du continent européen. Le
dépôt de ces polluants atmosphériques a provoqué une contamination en radioéléments de
l’ensemble des compartiments des systèmes écologiques.
Le césium 137 est d’autant plus dangereux qu’il contamine durablement les milieux pollués
du fait de sa demi-vie relativement longue.
Des travaux récents (Badot et al. 2004, Lamarque et al. 2005) sur le devenir du
radiocésium dans les écosystèmes faiblement contaminés, qui représentent de grandes
surfaces dans le monde ont été effectués à fin de comprendre les facteurs présidant à la
distribution du 137Cs à une échelle spatiale large (région Franche-Comté).
On se propose d’étudier dans le cadre de cette thèse :
l’activité et la migration du 137Cs dans les différents types de sol grâce à une
cartographie de la contamination au niveau du sol, adaptée à la région étudiée, le bassin
versant du Doubs jusqu’au lac de Saint Point (une trentaine de communes).
la migration verticale du radiocésium à différentes profondeurs du sol.
La stratégie d’échantillonnage adoptée est basée sur une approche écologique et
fonctionnelle du milieu étudié. Le but ici est d’évaluer si la stratégie d’échantillonnage
utilisée permet de décrire plus précisément la variabilité spatiale de la contamination qui
aurait pu échapper à un échantillonnage systématique et optimiser ainsi l’effort
d’échantillonnage.
Le choix des sites d’échantillonnage pour l’étude de la spatialisation de la contamination s’est
fait à partir de la superposition des grands ensembles géologiques, des grands ensembles
topographiques et de représenter les différents modes d'occupation du sol (écosystèmes
forestiers ou agrosystèmes).
Le but ultime est l’obtention d’une carte des unités géopédologiques fonctionnellement
homogènes qui permettra de spatialiser la contamination en césium-137.
Mots Clefs : radiocésium, distribution spatiale, migration verticale, transfert, unités
fonctionnelles homogènes
Directeur de thèse : Pierre-Marie Badot, Université de Franche Comté, USC LBE, EA3184,
Besançon, France.
Codirecteur : Dr. Eric Lucot, Université de Franche Comté, USC LBE, EA3184, Besançon,
France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
50
Estimation de la productivité primaire du Pin maritime sous
deux climats contrastés par la méthode allométrique.
- Olfa.SHAIEK UMR EPHYSE, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
La France et la Tunisie représentent respectivement les marges Nord et Sud de l’aire naturelle
du Pin maritime. Le sujet envisagé consiste à estimer et comparer la productivité primaire
nette du Pin maritime dans ces deux zones biogéographiques contrastées.
Cette estimation se fera de façon comparative entre les peuplements de Pin maritime de
Tunisie et ceux des plaines atlantiques du sud-ouest du territoire français métropolitain par
une méthode allométrique. Après établissement d’équations de biomasse reliant la
circonférence à la biomasse de l’arbre et de chacun de ses compartiments à partir d’un
échantillonnage des deux zones concernées (aire tunisienne et sud ouest de la France), la
productivité primaire nette annuelle en biomasse sera calculée à partir des données
d’inventaire en diamètre des arbres. Une question à laquelle on s’efforcera ici de répondre est
la généricité des relations diamètre-biomasse qui sera testée ici pour deux populations et deux
zones biogéographiques contrastées de la même espèce.
L’approche allométrique sera répétée à l’identique dans l’aire française pour plusieurs sites de
fertilité contrastée. Les données déjà disponibles (Porté et al. 2001, 2002, Shaiek 2004, et
d’autres) seront mises à disposition la comparaison des équations de biomasse dans le cadre
de ce travail de thèse. Les équations mises au point et les éventuels effets de la fertilité
stationnelle, de l’âge et sylviculture, seront appliquées sur les données de l’inventaire forestier
national. Ce travail sera partie intégrante du volet Regional Experiment du projet européen
CARBOEUROPE – IP (http://carboregional.mediasfrance.org/).
Les variations de productivité au cours des 5 dernières années seront estimées par une
approche dendroécologique qui sera appliquée sur quelques parcelles homogènes en Tunisie
et en France. Des carottes de bois comprenant les 10 derniers cernes seront prélevées et la
largeur du cerne et son accroissement annuel seront reconstitués pour la période 1995-2005.
Mots clefs : Pin maritime, allométrie, productivité primaire, variations géographiques.
Directeur de thèse : El Haouni, Université 7 novembre de Carthage, Faculté de Bizerte.
Codirecteur de thèse : Denis Loustau, INRA, UR EPHYSE, Bordeaux, France.
Céline Meredieu, INRA, UR EPHYSE, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
51
Effets de la sécheresse sur le fonctionnement hydrique de
l'Hévea
- Mr. Supat ISARANGKOOL UMR PIAF, Clermont-Ferrand
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
•
La sécheresse édaphique est l'une des principales contraintes qui limite actuellement
l'extension de la culture de l'Hévea dans les zones du nord-est de la Thaïlande où les
précipitations sont inférieures à 1500mm. Par ailleurs, la contrainte hydrique semble associée
à une maladie émergeante se traduisant par un dessèchement de la zone productrice de latex
(Taping Panel Dryness = TPD). Mais le lien direct entre le stress hydrique et le TPD n’a pas
encore été démontré. Toutefois, des résultats préliminaires suggèrent une origine liée à un
dysfonctionnement hydraulique de l’arbre.
•
L’objectif de la thèse sera d’analyser les effets d’une contrainte hydrique sur le
fonctionnement hydrique et hydraulique de l’Hévéa en conditions de plantation et d’établir
l’existence d’une relation causale éventuelle entre le stress hydrique subi par l’arbre pendant
une sécheresse et la risque de développement de la maladie TPD. L’hypothèse d’une origine
hydraulique de la maladie sera testée. Un second objectif sera d’analyser l’impact d’une
irrigation contrôlée en plantation pendant la saison sèche sur la croissance et la physiologie de
l’Hévéa. On testera l’hypothèse d’un croissance accrue par l’apport d’eau, et donc d’un
raccourcissement de la phase d’installation de la plantation.
•
Les expérimentations sont conduites dans une plantation mature d’Hévéa en
Thaïlande. Une partie de la plantation est irriguée, l’autre exposée à une sécheresse naturelle.
Le fonctionnement hydrique des arbres est analysé avec une approche de type
écophysiologique via la mesure de paramètres de flux et d’état : variables microclimatiques,
teneur en eau du sol, potentiel hydrique foliaire, flux de sève, variation de diamètre du tronc,
conductance stomatique, indice foliaire etc. Une détection acoustique des phénomènes de
cavitation sera mise en place avec une technologie innovante. Une modélisation du
fonctionnement hydrique et carboné de l’Hévea en condition de stress hydrique sera effectuée
par une approche de type RER/RATP.
•
La thèse (débutée en 2006) est en co-tutelle entre la France et la Thaïlande. Le
doctorant a effectué une visite de 3 mois en France au début de son travail pour des
recherches bibliographiques et pour se former à certaines techniques écophysiologiques. Une
première campagne de mesure est en cours.
Mots clefs : Hévea, Sécheresse, Dépérissement, Fonctionnement hydrique
Directeur de thèse : Frédéric Do, IRD UR060, Bangkok, Thailand.
Codirecteur de thèse : Hervé Cochard, INRA, UMR PIAF, Clermont-Ferrand, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
52
Variations saisonnières et variabilité interspécifique des
échanges gazeux aux niveaux foliaire et des troncs des
arbres en forêt tropicale humide
- Clément STAHL UMR ECOFOG, Kourou,
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
La forêt tropicale humide renferme presque la moitié de la biomasse terrestre aérienne, donc
du stock de carbone. Les études réalisées à l'échelle du globe suggèrent que le bilan de
carbone de l’Amazonie est nul voir légèrement négatif ("puits de carbone"). La mise en place
de dispositifs de suivi sur le long terme, basés sur des mesures in situ des échanges de CO 2 ou
H 2 O entre l’écosystème et l’atmosphère à confirmé le rôle de puits de carbone pour des sites
forestiers non perturbés. Ces approches - méthode des corrélations turbulentes - nous
renseignent sur le fonctionnement global de l’écosystème. Mais il importe également de
comprendre les variations intra- et inter-annuelles du fonctionnement des différents
compartiments qui le composent, en particulier dans l’objectif d’envisager une modélisation
de ce fonctionnement en réponse aux changements climatiques envisagés.
Mon projet de thèse consiste à s’intéresser aux variations saisonnières (contraste saison sèche
/ saison des pluies) des échanges gazeux (CO 2 et H 2 O) entre les compartiments foliaires et
ligneux aériens des arbres de cet écosystème et l’atmosphère, et d’étudier si les différentes
espèces présentent des réponses divergentes. Je chercherai à comprendre également les
déterminismes de ces différences.
Nous faisons l’hypothèse qu’il existe une variabilité interspécifique forte des échanges gazeux
foliaires et ligneux pour les arbres adultes en forêt tropicale humide, et que les variations
saisonnières du climat (principalement la disponibilité en eau dans le sol) pourraient
engendrer des modifications du fonctionnement de certaines espèces (en saison sèche :
régulation stomatique, diminution de la transpiration, de la photosynthèse, de la respiration et
de la croissance, augmentation de l’efficience d'utilisation de l'eau), pouvant être à l'origine
des variations épisodiques des échanges gazeux entre l’écosystème et l'atmosphère.
Nous proposons de caractériser la variabilité saisonnière et interspécifique des échanges
gazeux des arbres adultes structurant la canopée, en conditions in situ, à l’aide d’un
échantillonnage important d’espèces dans l’empreinte de la tour à flux appelée Guyaflux,
située en forêt non-perturbée de Paracou, en Guyane Française. Nous nous intéresserons plus
précisément aux espèces accessibles depuis la tour (6-7 arbres) avec des mesures continues de
ces échanges (cinétique journalière ; variations saisonnières). Nous voulons également savoir
si les espèces regroupées suivant leurs tempéraments a priori, basés sur des traits, présentent
des réponses similaires, notamment au stress hydrique.
Mots clefs : photosynthèse, respiration, transpiration, forêt tropicale humide, sécheresse,
Directeur de thèse : Bernard Thibaut, CNRS, UMR ECOFOG, Kourou, France.
Codirecteurs : Damien Bonal, INRA, UMR ECOFOG, Kourou, France.
André Granier, INRA, UMR EEF, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
53
Synergie entre pollutions chimique et biologique :
interactions entre Éléments Traces Métalliques d'origine
atmosphérique et grains de pollen allergisants
- Floriane BOSCH-CANO USC LBE, Besançon
UMR LCE, Besançon
[email protected]
Année de début de thèse : 2007
L’intérêt porté aux allergies a coïncidé avec le début de l’ère industrielle, l’allergie est passée
du 6ème au 4ème rang des pathologies au cours des 20 dernières années. Dans les pays
occidentaux, la prévalence croissante des allergies et notamment les allergies au pollen – ou
pollinoses - est devenue un véritable problème de santé publique. L’allergie résulte de
multiples interactions entre le système immunitaire et l’environnement, mais les
connaissances scientifiques actuelles ne permettent pas de préciser le rôle respectif des
facteurs environnementaux et génétiques. Cependant, il a déjà été démontré que les allergies
respiratoires sont plus fréquentes en milieu urbain ; actuellement, l’hypothèse émise est que la
prévalence des pollinoses est plus forte en milieu urbain à cause des polluants
atmosphériques, de nature et de concentrations différentes en ville et en campagne. Ainsi,
lorsque pollutions chimique et biologique sont cumulées, les effets délétères sur la santé
augmentent et peuvent de surcroît se potentialiser car les polluants atmosphériques peuvent
faire varier l’allergénicité du pollen en modifiant la quantité d’allergènes présents dans les
grains et la capacité de ces allergènes à être libérés. Les études sur ce sujet portent
essentiellement sur les grains de pollen exposés à des polluants atmosphériques gazeux ; les
interactions entre éléments traces métalliques (ETM) et pollen sont très peu appréhendées à
notre connaissance dans la littérature.
Les objectifs de cette recherche sont d’étudier les interactions entre des polluants
atmosphériques de type ETM et des grains de pollen allergisants, et d’appréhender
l’allergénicité de la structure pollen/ETM chez l’homme. Pour cela, l’approche retenue
consiste à comparer les flux polliniques dans des milieux atmosphériques différemment
pollués, étudier la réponse de grains de pollen exposés à des ETM in situ et en conditions
contrôlées, et enfin quantifier chez l’homme le degré d’allergénicité des grains de pollen mis
en contact avec des ETM artificiellement et in natura.
Mots clefs : pollen, éléments traces métalliques, interactions, allergénicité, ville/campagne
Directeurs de thèse : Pierre-Marie Badot, Université Franche Comté, USC LBE, EA3184,
Besançon, France
Codirecteur de thèse : Hervé Richard, LCE, UMR 6565, Besançon, France.
Nadine Bernard, Université Franche Comté, USC LBE, EA3184, Besançon, France
Pascale Ruffaldi, LCE, UMR 6565, Besançon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Comportement et voies de transfert du tritium organique
dans les systèmes biologiques : Impact sur l’environnement
du site de Valduc.
- Cécile BOYER CEA Valduc / USC LBE Besançon
[email protected]
Année de début de thèse : 2007
Sous-produit des réacteurs nucléaires, le tritium, radio-isotope de l’hydrogène, a aujourd’hui
un aspect très médiatique du fait de la future mise en place des technologies de fusion. De par
sa fixation possible dans l’environnement, le tritium doit être pris en compte dans les études
de sûreté des installations nucléaires, dans le cadre de leur fonctionnement de routine comme
en prévention de relargage accidentel.
Dans les organismes vivants, le tritium est soit librement associé aux molécules d’eau (HTO),
soit présent sous forme de tritium organique échangeable (liaisons O-H et N-H) soit sous
forme de tritium organiquement lié à la structure carbonée (liaisons C-H). L’analyse de
chacune de ces fractions dans les végétaux donne des informations complémentaires. Le
tritium libre, évacué en quelques jours par les phénomènes de transpiration, donne une
estimation de sa teneur dans l’atmosphère et dans le sol au moment du prélèvement, tandis
que l’étude du tritium organiquement lié, au temps de séjour biologique plus long, permet de
suivre l’intégration de ce radionucléide dans l’écosystème de façon rétrospective.
De nombreuses études ont porté sur la détermination du coefficient de transfert du tritium
libre en tritium organique dans divers végétaux soumis à une exposition de tritium. Des études
préliminaires réalisées au CEA Valduc indiquent que la disparité des résultats obtenus dans la
littérature pourrait s’expliquer par l’évolution de ce coefficient de transfert au cours de la
croissance du végétal. Il s’agit donc à présent de caractériser précisément cette évolution sur
un matériau de référence : la laitue.
Après détermination des facteurs d’influence dominants par des manipulations en enceinte
thermostatée (maîtrise des paramètres de température, d’hygrométrie, d’intensité lumineuse,
contrôle de l’activité atmosphérique nocturne et diurne), des expériences permettront
d’étudier les processus biocinétiques (notamment photosynthétiques) relatifs à l’incorporation
de tritium dans la laitue en conditions climatiques réelles.
Mots Clefs : tritium – tritium organiquement lié - végétaux – coefficient de transfert –
croissance.
Directeur de thèse : Pierre-Marie Badot, Université de Franche Comté, USC LBE, EA3184,
Besançon, France.
Codirecteurs de thèse : Laurent Vichot, CEA Valduc, France.
Michel Fromm, Université de Franche Comté, UMR UFC/CEA E4 LMN-AC, Besançon,
France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
55
Qualité des prairies franc-comtoises et contribution à la
sécurité alimentaire des produits de la filière lait. Approche
de la vulnérabilité des prairies à la présence d’éventuels
contaminants dans la chaîne « sol-végétation-lait »
- Samuel MAAS USB LBE, Besançon
[email protected]
Année de début de thèse : 2007
La région de Franche-Comté et ses milieux naturels préservés véhicule une image très
positive, qui bénéficie aux produits agro-alimentaires régionaux : les produits franc-comtois
(denrées alimentaires, bois,…) bénéficient auprès des consommateurs d’une image de «
produits de terroir et de qualité » issus d’écosystèmes non pollués. Dans la région, le poids
économique de la filière lait est important puisqu'elle concerne environ 3250 exploitations
agricoles. La qualité sanitaire des produits alimentaires est au cœur des préoccupations
sociales actuelles. Les terroirs franc-comtois constituent donc un élément important de
valorisation qui participe à la santé économique de la filière.
Le travail entrepris a pour objectif d'étudier la qualité des prairies franc-comtoises et d'y
rechercher d'éventuelles traces de substances potentiellement toxiques. La finalité générale de
cette thèse est de déterminer l'état des contaminations susceptibles d'exister dans les sols
franc-comtois et d'évaluer les éventuels risques de transferts à la végétation prairiale et au lait
produit en Franche-Comté.
Le premier objectif opérationnel consiste à déterminer si des traces de substances
potentiellement dangereuses sont présentes dans les sols, la végétation prairiale et le lait.
Le second objectif opérationnel réside dans l'identification des voies de transfert qui
pourraient conduire à la contamination du lait en cas de pollution environnementale. Des
études de biodisponibilité des polluants dans les sols permettent de quantifier les transferts de
polluants susceptibles de survenir en cas de contaminations.
Le troisième objectif opérationnel consiste à mobiliser ces connaissances concernant les voies
de transfert et la biodisponibilité des polluants pour établir des cartes de vulnérabilité des sols,
de la végétation et de la production laitière aux contaminations et de proposer ainsi des
mesures adaptées de gestion et préservation des zones prairiales.
Les contaminants étudiés sont :
des éléments traces métalliques (ETM) : Cd, Cu, Pb et Zn sur une large échelle et un
nombre conséquent d’échantillons à l'aide d'une stratégie d'échantillonnage raisonnée : 22
fruitières retenues avec 3 stations par fruitières,
des polluants organiques persistants (POP) : PCDD/Fs et PCB-DL dans une zone plus
restreinte avec des sites potentiellement influencés.
Mots Clefs : contaminants chimiques, transfert sol, herbe, lait,
Directeur de thèse : Pierre-Marie Badot, Université de Franche Comté, USC LBE, EA3184,
Besançon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
56
CT2
Interactions entre espèces au sein des écosystèmes
Les recherches portent sur la biodiversité spécifique dans les communautés et sur des
associations plus durables et intimes entre hôtes et agents symbiotiques ou pathogènes
(microparasites, champignons, bactéries, virus). Elles se concentrent sur les patrons
d’assemblage des communautés et sur les interactions biotiques entre traits de vie. Les
principaux objets et phénomènes étudiés concernent : les réseaux trophiques; la
structure, la diversité et la dynamique des communautés ; les symbioses
(ectomycorhiziennes) ; les bioagressions et les relations hôtes – parasites. On
s’intéresse aux processus démographiques (mortalité, reproduction, dispersion) et
d’interaction (compétition, résistance et virulence, mutualisme, prédation). Plusieurs
types de communautés sont étudiées : (i) les peuplements d’insectes forestiers et des
milieux ouverts adjacents (valeur patrimoniale, impact sur la santé des forêts, rôle
d’auxiliaire des cultures) ; (ii) les communautés microbiennes et fongiques (effet sur la
santé de populations d’intérêt [parasitologie, épidémiologie, pathologie forestière],
contribution au fonctionnement des écosystèmes [productivité, cycles
biogéochimiques], valeur intrinsèque [champignons comestibles]) ; (iii) les
communautés d’invertébrés aquatiques (rôle dans le fonctionnement trophique) ;
(iv) les peuplements végétaux, prairiaux, forestiers ou aquatiques, et les peuplements
de
vertébrés,
terrestres
et
aquatiques
(ressource
exploitée).
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
57
Contribution à l'étude du transportome du Peuplier et de ses
microorganismes associés
- Jérémy COUTURIER UMR IaM , Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
Dans les écosystèmes forestiers des régions tempérées, l’azote et le phosphore sont avec l’eau,
les éléments limitant la productivité forestière. L’ammonium et le nitrate constituent les
principales sources d’azote pour la croissance des plantes. L’ammonium est également un
intermédiaire important généré au cours de différents processus métaboliques. L’assimilation
de l’ammonium conduit principalement à la formation d’acides aminés qui constituent la
principale forme de transport d’azote entre les différents tissus de la plante. Fonction de
l’élément considéré, les systèmes de transport permettent l’absorption au niveau des racines
mais également une bonne répartition des différents éléments entre les tissus de la plante.
De nombreuses études, aussi bien sur les transporteurs d’ammonium que d’acides aminés, se
sont focalisées sur les plantes herbacées annuelles et notamment Arabidopsis thaliana.
Concernant les plantes pérennes et plus précisément le Peuplier, peu de connaissances sur les
systèmes de transport de composés azotés existent. Les espèces pérennes se distinguent
notamment par les phénomènes automnal et printanier de remobilisation des réserves ainsi
que le stockage de ces réserves dans les organes pérennes durant la période hivernale. D’autre
part, les arbres peuvent également former des associations symbiotiques, notamment avec des
champignons ectomycorhiziens. Ces différents phénomènes laissent penser que les
mécanismes de transport, notamment des composés azotés, sont vraisemblablement différents
des mécanismes utilisés par les plantes annuelles. Les objectifs principaux des études
entreprises sont notamment de mettre en relation les expressions tissulaires des différents
transporteurs avec le pool d’acides aminés des tissus incriminés. Des études de caractérisation
fonctionnelle et de localisation cellulaire de certains transporteurs sont également envisagées.
Les premiers résultats ont permis de démontrer certaines analogies entre le Peuplier et
Arabidopsis thaliana mais aussi certaines différences notamment en ce qui concerne des
phénomènes propres aux arbres décrits précédemment.
Mots clefs : Peuplier, transport, ammonium, acides aminés
Directeur de thèse : Michel Chalot, UHP, UMR IaM, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Damien Blaudez, UHP, UMR IaM, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
58
Rôle des parasites dans les cycles démographiques de
rongeurs en Franche-Comté et conséquences pour les risques
de santé humaine
- Julie DETER UMR CBGP, Montpellier
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
En Franche-Comté, le campagnol terrestre Arvicola terrestris est considéré comme nuisible
car il montre des pullulations cycliques (tous les 5 à 8 ans) et occasionne des dommages aux
prairies. D’autres rongeurs vivant en prairie ou en forêt comme le campagnol des champs
Microtus. arvalis, le campagnol roussâtre Clethrionomys glareolus, le mulot à collier
Apodemus flavicollis et le mulot sylvestre A. sylvaticus sont également cycliques dans cette
région, et de façon relativement synchrone. Ces rongeurs étant réservoirs de maladies pour
l’homme, les pullulations sont également associées à des problèmes croissants de santé
publique (fièvres hémorragiques avec syndrome rénal, échinococcose alvéolaire). Le but de
cette thèse est de rechercher si les parasites sont impliqués dans la synchronie et dans le
déterminisme des cycles. Pour cela, nous avons sélectionné les parasites suivants: nématodes
(Trichuris arvicolae, Syphacia sp), cestodes, coccidies (Frenkelia microti et glareoli), et virus
(Hantavirus et Pox virus).
Plusieurs questions se posent: Quel est le rôle des parasites dans la dynamique des hôtes ? Y a
t il un lien avec la densité des hôtes ou la phase du cycle ? Les parasites peuvent-ils se
transmettre entre espèces de rongeurs ? Les effets pathogènes des parasites diffèrent-ils selon
l’espèce hôte ? Un gène de l’immunité (DQA) pourrait-il avoir un rôle dans la susceptibilité
ou résistance à des parasites ?
Les premiers résultats apportent une bonne connaissance des prévalences des différents
parasites selon la saison. La présence des hantavirus Tula et Puumala a été montrée pour la
première fois en France. De même, la présence de Cowpox virus est prouvée pour la première
fois en France et dans deux nouveaux réservoirs : le campagnol terrestre et le campagnol des
champs. Il semble que certaines formes du gène DQA confèrent une résistance ou
susceptibilité à certains parasites. Enfin, un modèle mathématique montre que le nématode T.
arvicolae peut être un régulateur de ses populations d’hôtes de façon plus ou moins
importante selon l’espèce hôte. Cependant, il ne semble pas capable en théorie de produire
des cycles.
Mots-clefs : régulation; immunité; virus; maladies émergentes
Directeur : Serge Morand, CNRS, UMR CBGP, Montepellier, France.
Co-directeur : Jean-François Cosson, INRA, UMR CBGP, Montepellier, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
59
L’interaction Oïdium – Chênes : caractérisation des agents
pathogènes, adaptation du parasite
- Amira MOUGOU UMR BIOGECO, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
L’émergence brutale de l’oïdium en Europe au début du siècle dernier a fait l’objet
d’observations alarmistes, de fortes mortalités étant attribuées à la maladie. L’impact de la
maladie sur la dynamique et la génétique des populations de chênes n’ont jamais été abordés.
D’une façon générale, l’interaction chêne – oïdium a été très peu étudiée. Ce travail a pour
objectif de caractériser cette interaction au plan phénotypique et génétique, dans une
perspective de compréhension du rôle de l’interaction dans la dynamique de la biodiversité
des espèces concernées.
Le premier axe de ce travail concerne la caractérisation de l’agent responsable de cette
maladie. En effet, plusieurs espèces de champignons pourraient être associées à cette maladie.
Les outils moléculaires offrent un potentiel intéressant pour la discrimination des espèces et
leurs relations phylogénétiques. Les premiers résultats montrent que, outre les espèces déjà
décrites comme associées à l’oïdium du chêne, on retrouve également Oïdium heveae, agent
pathogène de l’oïdium de l’Hevea. Des études récentes faites sur cette espèce ont montré que
O. heveae présentait 100% d’identité de séquence avec des souches d’Erysiphe isolées au
Japon sur Quercus phillyraeoides. Une étude sur des échantillons de mycélium de manguier
(originaire d’Asie) avait d’autre part montré une séquence d’ITS identique à celle de Erysiphe
alphitoides. Ces résultats pourraient contribuer à une meilleure compréhension de l’origine de
l’oïdium du chêne en Europe. Une origine asiatique plutôt qu’américaine pourrait être
suspectée, ainsi que des introductions multiples avec des agents différents
Le deuxième axe est consacré à l’étude des composantes de la compatibilité hôte – parasite et
notamment l’étude de l’adaptation de l’agent pathogène aux génotypes de l’hôte (ou
spécialisation parasitaire). La spécialisation parasitaire d’E. alphitoïdes est étudiée en
comparant la performance (après inoculations contrôlées) de souches isolées de différents
hôtes sur leur hôte d’origine par rapport à d’autres hôtes. Les résultats préliminaires de notre
expérimentation in vitro ont montré que les souches d’oïdium étaient significativement plus
agressives sur les descendants de l’arbre dont elles proviennent que sur les descendants
d’autres arbres.
Mots clefs : Oïdium - chêne - Intercation - ITS – Adaptation
Directeur de thèse : Marie Laure Desprez Loustau, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux,
France
Codirecteur de thèse : Cyril Dutech - INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Etude de la famille multigénique des transporteurs de
phosphate chez le Peuplier
- Veronica PEREDA CAMPOS UMR IaM, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
To get a better understanding of phosphorus (P) cycling in forest ecosystems, investigate the
different mechanisms of adaptation to phosphate starvation of Poplar and its endo and
ectomycorhizal symbionts.
Characterizing the expression and regulation of all gene members of the inorganic phosphate
(Pi) transporter family in the model tree: Populus.
Analyzing the spatial expression of all the Populus Pi transporter genes under normal
conditions, phosphate starvation and fungal symbiosis.
Another aim is to decipher the mechanisms that regulate the uptake and distribution of Pi in
mycorrhizal trees to understand the adapation of plants to Pi starvation. We have investigated
the tissular expression of the poplar Pht1 family, under different growth conditions, including
Pi starvation, and upon ecto- and endomycorrhiza development.
Genetic variability of P. trichocarpa x deltoides to phosphate starvation using a 28k cDNA
microarray
To study the genetic variability of Populus to Pi starvation, we have used a Populus pedigree
(POP2) produced by the AGPF Unit of INRA-Orleans, (Bastien et al. ). We utilized: P.
trichocarpa (father) clone 101-74 and P. deltoides (mother) clone 54B14 from the so-called
54 Poplar INRA Family, as well as ten hybrid clones chosen randomly from the crossing of
parents, getting a total of 12 different clones.
Twice weekly the watering system was interrupted and a nutrient solution was added to
obtain plants under Pi starvation. Roots were harvested after thirty days. A cDNA chip
holding 28.000 Poplar ESTs from different sources (root, leaf and wood) was used for the
analysis of the gene expression patterns. Individual ESTs were spotted in duplicates on
commercially available glass slides.
We harvested roots from Populus trichocarpa (father) Populus deltoides (mother) and
Populus trichocarpa deltoides cv B060 after 30 days of Pi starvation directly into liquid
nitrogen. Different root samples from each plant were pooled for RNA extraction.. Pi
starvation trigered the upregulaton of most members of the Pht1 family: PtrPht1 ;9 and
PtrPht1 ;11 showed the highest upregulation.
Tissue expression experiment using qRT-PCR method
A hundred mg of fresh weigh tissus of endo and ectomycorhiza, flower, fruit, xylem, petiole,
stem, bark, root and young, mature and senescent leaves of Populus trichocarpa were
harvested for RNA isolation. All tissue expression experiments were repeated three times
independently. Each sample represented plant material from three plants. Gene-specific
primers for PtrPht1;1 - PtrPht1;12 were designed in order to quantify gene expression
levels.We observed a striking upregulation of PtrPht1;9 and PtrPht1;12 in ectomycorhizas,
whereas PtrPht1 ;10 was the only transcripts induced in endomycorhizal roots. Yeast
complementation and inmmunocytolocalisation of poplar Pht1 members are currently
underway.
Mots cléfs : Pi, mycorrhiza, transport, poplar,
Directeur de thèse : Francis Martin, INRA, UMR IaM, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Etude de la transmission d’Echinococcus multilocularis dans
une grande agglomération : influence du comportement
alimentaire et utilisation de l’espace par le renard roux
(Vulpes vulpes) sur la contamination de l’environnement
- Emmanuelle ROBARDET USC LBE, Besançon
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
L’Echinococcose Alvéolaire est une zoonose mortelle transmise à l’Homme par l’ingestion
des œufs du tænia Echinococcus multilocularis. Le renard roux (Vulpes vulpes) est considéré
comme le principal hôte définitif, responsable de la contamination environnementale. Depuis
une vingtaine d’années, les observations de plus en plus fréquentes de renards urbains ont
suscité de nombreuses questions sur l’augmentation du risque de transmission à l’homme lié à
la proximité des renards. Des études récentes ont montré la présence d’E. multilocularis chez
le renard urbain avec des prévalences très variables. Cependant, les conditions du
développement de ce parasite dans les milieux urbanisés sont peu documentées.
Les travaux présentés proposent d’améliorer la compréhension du cycle d’E. multilocularis
dans de tels milieux. Cette étude est réalisée sur le territoire de l’agglomération de Nancy, en
Lorraine, région endémique de l'infection. L’approche épidémiologique présentée côtoie à la
fois les thèmes de l’écologie et de l’éthologie afin de souligner les facteurs prédominants dans
la transmission du parasite par le renard roux. Un suivi de l’infestation vulpine par collecte de
cadavres a mis en évidence un gradient d’infection décroissant du milieu rural au milieu
urbain. Le long de ce gradient, différents milieux sont régulièrement échantillonnés afin de
préciser l’influence du paysage de l’agglomération sur :
la distribution de population des rongeurs prairiaux avérés hôtes intermédiaires principaux
dans la transmission du parasite au renard roux;
la répartition des fèces et plus précisément des fèces infectantes.
L’utilisation de la ressource disponible en rongeurs prairiaux par le renard roux est également
étudiée afin de déterminer les modifications du comportement alimentaire entre le milieu rural
et le milieu urbain.
Enfin, l’étude de trajectoires de renards par utilisation de colliers GPS permet de définir
l’utilisation de l’habitat urbain et ainsi de déterminer les sites attractifs pour cette espèce et
présentant donc un risque potentiel de présence du parasite.
Mots Clefs : Echinococcus multilocularis, renard roux, milieux urbanisés, éco-éthologie,
épidémiologie
Directeur de thèse : Frank Boue, AFSSA, LERRPAS, Nancy, France.
Codirecteur : Patrick Giraudoux, Université de Franche Comté, USC LBE, EA3184,
Besançon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
62
Simulation de la réponse d’hydrosystèmes continentaux
(mares et rivières) à une perturbation de type toxique :
effet du regroupement des entités taxonomiques sur la
pertinence de l’évaluation des risques écotoxicologiques
- Sandrine SOURISSEAU UMR EQHC, Rennes
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
Pour répondre aux besoins des industriels et des gestionnaires de l'environnement quant à la
mise en œuvre de l'évaluation du risque écotoxicologique au niveau des écosystèmes, divers
outils de modélisation ont été développés. Certains permettent d'élaborer plusieurs
représentations conceptuelles d'un même écosystème en faisant varier la nature des
compartiments modélisés et les relations entre ces compartiments. Toutefois, les modèles
correspondants n'ont généralement pas été validés, notamment en ce qui concerne leur
pertinence écologique.
Le regroupement des informations relatives à certains des groupes biologiques présents dans
les écosystèmes permet de simplifier leur représentation conceptuelle. Ce regroupement peut
être envisagé d’un point de vue taxonomique, fonctionnel ou en fonction de la sensibilité au
toxique considéré. Il est essentiel d'évaluer jusqu'où cette agrégation peut être réalisée sans
remettre en cause la pertinence du modèle. Inversement, il convient de déterminer le meilleur
compromis entre la pertinence du modèle et la difficulté d'acquisition des informations
nécessaires à son utilisation.
Le cas retenu est celui de la contamination d'un écosystème aquatique par un insecticide, la
deltaméthrine. Les prévisions de deux outils préconisés pour l'évaluation de risque au niveau
de l'écosystème (AQUATOX 2.1 et TerraSys) ont été confrontées avec des résultats obtenus
lors d'expérimentations réalisées dans des mésocosmes lentiques (U3E, INRA, Rennes) et
lotiques (Total Petrochemicals, Lacq). Les modèles ont été définis en fonction des groupes
taxonomiques présents et des connaissances disponibles sur leur écologie. Divers niveaux et
modes de regroupement ont été testés. Des simulations satisfaisantes du fonctionnement des
deux types d'écosystèmes ont été obtenues. L'utilisation de niveaux d’agrégation variés a
permis de montrer que la prise en compte des différences de sensibilité entre organismes était
essentielle pour pouvoir représenter convenablement les effets des toxiques sur les milieux
aquatiques mais qu'une représentation très agrégée ne permet pas simuler certains
phénomènes comme des effets indirects par exemple.
Mots Clefs : Evaluation des risques écotoxicologiques, écosystème aquatique continental,
pesticide, modélisation.
Directeur de thèse : Thierry Caquet, INRA, UMR EQHC, Rennes, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Résistance et résilience des communautés microbiennes du
sol face aux changements du mode de gestion des agroécosystèmes
- Eléonore ATTARD UMR LEM, Lyon
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Sous l’effet de contraintes environnementales et socio-économiques, les systèmes agricoles
sont de plus en plus sujets à des changements de modes de gestion (mise en jachère,
fertilisation réduite, moindre travail du sol…). Actuellement, un des verrous majeurs pour
bien prédire les impacts de ces changements sur la qualité des sols et les flux de carbone/azote
est notre manque de compréhension de la réponse des communautés microbiennes du sol, et la
nature et l’intensité du couplage entre flux de C/N et caractéristiques de communautés
microbiennes.
Les objectifs sont donc, (i) d’évaluer les capacités de résistance et résilience des
communautés eubactériennes nitrifiante et dénitrifiante (en terme de diversité génétique,
activité, effectif) et des flux bruts d’azote après changements de modes de gestion (ii) de
déterminer les liens existant entre les variations de fonctionnement du sol (flux) et les
variations de diversité-effectifs des communautés eubactériennes et (iii) de déterminer quelles
variables environnementales expliquent les variations des communautés eubactériennes
observées.
Durant 2 ans, 2 situations ont été analysées:
(i) l’implantation de prairie sur un sol initialement en culture et le scénario inverse de mise en
culture sur un sol initialement en prairie (ORE INRA, Lusignan)
(ii) la mise en labour de sols initialement en semis direct et le scénario inverse de mise en
semis direct de sols initialement labourés (Arvalis Institut du végétal, Boigneville).
Dans les 2 situations de labour (de prairie ou de semis direct), des effets majeurs ont été
observés sur les variables mesurées. L’implantation de prairie et la mise en semis direct n’ont,
quant à elles, causé que de faibles changements de ces mêmes variables.
Les changements de pratiques agricoles ont également entrainé un découplage entre
fonctionnement-effectif-diversité des communautés eubactériennes étudiées.
Enfin, certaines variables environnementales clés (ex : carbone organique dissout, azote
minéral) pourraient expliquer les variations observées sur les communautés eubactériennes, et
notamment, la sélection de populations (ex : nitratants) spécifiques du mode de gestion.
Mots clefs : Résistance, Résilience, Nitrification, Dénitrification, Mode de gestion des agroecosystèmes
Directeur de thèse : Xavier LE ROUX, INRA, UMR 5557, USC 1193, Villeurbanne, France.
Codirecteur de thèse : Sylvie Recous, INRA, Unité d'Agronomie, Laon , France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
64
Réhabilitation des sols de site contaminé.
- Clémence BES UMR BIOGECO, Talence
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
En Aquitaine l’industrie du bois est très développée et compte plus de 150 entreprises,
parmi elles des sites de traitement du bois. Ces sites utilisent actuellement en majorité de
l’arséniate de cuivre chromé (CCA) pour traiter les bois d’extérieurs. Sur ce site d'étude, des
analyses antérieures ont mises en évidence une contamination du sol et des eaux.
La contamination du sol est à l’origine d’un stress pour les animaux et les végétaux. Dans
les zones contaminées, les communautés végétales sont les moins développées et les moins
diversifiées. La contamination du sol est également à l’origine de bouleversements pour les
communautés bactériennes et fongiques. Sur ces sites contaminés la question de leur
réhabilitation se pose.
Il existe des techniques à base de plantes qui peuvent permettre de diminuer l'exposition des
êtres vivants et la dispersion des contaminants, ce sont les biotechnologies végétales. Celles-ci
sont moins coûteuses, non destructives et plus respectueuses de l’environnement que les
techniques de génie civil (Gonzalez & Gonzalez-Chavez 2005, Mench et al. 2005). Il existe
des techniques telles que la phytoextraction qui consiste à récolter des plantes tolérantes
accumulant les contaminants dans les parties aériennes (Baker et al. 2000, Puschenreiter &
Wenzel 2005) et telles que la phytostabilisation qui vise à diminuer les sources d’exposition
dans le sol par l’implantation de plantes tolérantes et accumulant dans les racines et en
ajoutant des amendements au sol pour diminuer la disponibilité du contaminant dans le cas de
la phytostabilisation aidée.
Sur le site d'étude une première étape va consister à évaluer le niveau de contamination et
ces impacts pour l'écosystème. Puis plusieurs types d'amendement (matière organique, chaux,
cendres…) et de plantes (arbres vs. herbacées) seront testés sous serre. Pour finir la meilleure
combinaison amendement plus plante sera testée in situ pour déterminer l'efficacité de ces
biotechnologies en terme de restauration de l'écosystème et de diminution de l'exposition des
êtres vivants.
Mots clefs : phytoremédiation, exposition, amendement, arbre, herbacée.
Directeur de thèse : M. Mench, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
65
Rôle de l'incompatibilité végétative dans la biologie et
l'évolution d'une relation hôte-parasite
- Jérémie BRUSINI UMR BIOGECO, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Cryphonectria parasitica est un champignon parasite responsable de la maladie du chancre du
châtaignier. En Amérique du Nord, les effets dévastateurs de ce champignon sur les
populations de châtaignier ont fait passer cette essence d’espèce dominante de la canopée
nord américaine à une espèce marginale en moins de 100 ans. Les effets de C. parasitica sur
les populations de châtaignier européen ont été moins importants, notamment grâce à la
présence d’un hypovirus qui infecte le champignon et réduit son pouvoir pathogène. La
transmission du virus peut se faire verticalement, via les spores du champignon, ou
horizontalement, via anastomose. L’anastomose est un phénomène de fusion des mycéliums
bien connu chez les ascomycètes. Chez C. parasitica la fusion entre deux individus est régie
par des gènes d’incompatibilité végétative (gènes vic). La fusion d’un mycélium avec un autre
n’étant possible que si les deux individus possèdent les mêmes allèles au niveau de ces
différents locus caractérisant ainsi des groupes de compatibilité végétative (GCV).
Le but de cette thèse est de comprendre les conséquences des gènes vic sur la biologie et
l'évolution de cette association champignon/virus, notamment en répondant aux questions
suivantes : Ces gènes vic, constituant des barrières à la transmission horizontale du virus,
peuvent-ils favoriser la mise en place d’interactions privilégiées entre un virus et un GCV ?
Comment une population virale se distribue t’elle dans une population naturelle de
champignon présentant des GCV différents ? Quels peuvent être les conséquences de la
modification du taux de transmission horizontale du virus sur l’évolution de sa virulence ?
Mots clefs : Cryphonectria, hypovirus, incompatibilité végétative, interaction, adaptation,
virulence
Directeur de thèse : Alain Franc, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Cécile Robin, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Inventaire et étude de l'expression des protéines sécrétées
chez le basidiomycète ectomycorhizien Laccaria bicolor.
- Julien GIBON UMR IaM, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Les champignons sont des protagonistes majeurs des écosystèmes terrestres. La plupart de ces
eucaryotes sont saprophytes, symbiotes en association avec les racines des plantes ou
pathogènes des plantes provocant des maladies dévastatrices. Ces champignons partagent une
origine phylogénétique commune suivie d’une longue co-évolution avec les plantes. Il est
donc probable qu’ils ont des fonctions communes impliquées dans l’interaction avec les
plantes. Ainsi, une classe particulière d’effecteurs fongiques correspond à des protéines
secrétées (SFP) qui pourraient jouer un rôle dans les interactions plantes/champignons. Le
projet de recherche « FungEffector », financé par l'Agence Nationale pour la Recherche
(ANR), s'intéresse à ce groupe de protéines fongiques. Les travaux préliminaires des équipes
du projet « FungEffector » suggèrent l’importance des SFPs dans la pathogenèse ou la
symbiose chez trois modèles fongiques : les ascomycètes Magnaporthe grisea, pathogène
foliaire du riz, et Leptosphaeria maculans, agent de la nécrose du collet du colza, et le
basidiomycète Laccaria bicolor, un symbiote des racines de nombreux arbres dont le
peuplier.
Mon projet de thèse se propose de réaliser une analyse systématique des protéines sécrétées
de Laccaria bicolor, en particulier, celles je developpe une double approche:
Ia) Un inventaire bioinformatique des protéines sécrétées et des effecteurs potentiels présents
dans la séquence génomique de L. bicolor (http://genome.jgi-psf.org/Lacbi1/Lacbi1.home.html),
Ib) Une caractérisation des protéines pariétales et sécrétées par électrophorèse 2D-PAGE et
protéomique. Une extraction et une pré-purification des protéines pariétales et sécrétées de L.
bicolor produites par du mycélium en culture ainsi que des structures aériennes (carpophore)
sera réalisée. Ces extraits seront analysés par électrophorèse bi-dimensionelle et les protéines
séquencées (LC-MS/MS; MALDITOFF-TOFF) en collaboration avec l'équipe de C. Plomion
(UMR BIOGECO, INRA de Bordeaux).
II) Comparaison de ces deux approches (bioinformatique et protéomique) afin de sélectionner
les gènes candidats.
III) Analyse de l'expression des gènes candidats lors du développement de la symbiose
ectomycorhizienne. Sélection des candidats gènes régulés.
IV) Une analyse fonctionnelle des gènes candidats régulés de L. bicolor est également prévue
en produisant certaines SFPs dans des hôtes hétérologues afin d'obtenir des quantités
suffisantes de protéines pour leur analyse biochimique, biologique et la production d'anticorps
polyclonaux. Ces anticorps polyclonaux seront utilisés pour une localisation cellulaire des
protéines fongiques régulées au cours de l'interaction avec la plante hôte par
immunocytologie.
Mots Clefs: ectomycorhize, Laccaria bicolor, Small-Secreted Protein (SSP), transcriptomique, bioinformatique.
Directeur de thèse: Francis Martin,INRA, UMR Iam, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
67
Etude de la variabilité naturelle dans la réponse du peuplier
aux métaux : bases physiologiques et exploitation en
phytoremédiation
- Aude MIGEON UMR IaM, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Chez les végétaux, les éléments traces comme le Zn, Fe, Cu, Co, Mn, Mo et Ni sont
nécessaires aux processus biologiques mais leur accumulation excessive peut être toxique.
D’autres éléments non essentiels comme le Cd et le Pb peuvent également être absorbés par
les végétaux, et donc constituer un danger potentiel puisqu’ils entrent ainsi dans la chaîne
alimentaire. La phytoremédiation est l’utilisation de plantes et de leurs microbes associés pour
la dépollution de l’environnement. Dans le cadre de cette étude, il a été confirmé que le
peuplier (Populus spp.) pouvait accumuler de relativement fortes concentrations de certains
métaux (Cd, Zn) par rapport à d’autres espèces ligneuses, par exemple 30-50 µg/g de matière
sèche de Cd. Combiné à la production d’une forte biomasse qui peut être utilisée pour
produire de l’énergie, ce caractère fait du peuplier un excellent candidat pour la
phytoremédiation. Différents clones de peuplier sont testés sur culture hydroponique et les
teneurs en métaux par ICP-AES sont mesurées afin de sélectionner les clones les plus
accumulateurs. Ceux-ci seront alors plantés sur des sols pollués afin de vérifier leur potentiel
accumulateur. Afin de mieux comprendre au niveau fondamental comment s’effectue le
transport des métaux chez le peuplier, nous étudions plus spécifiquement une famille
importante de protéines transportant les métaux : les CDF (Cation Diffusion Facilitator). Les
études de l’expression des gènes CDF, de la caractérisation et de la localisation de ces
protéines sont menées afin de mieux comprendre leur fonction et leur spécificité.
Mots Clefs : phytoremédiation, Populus spp., caractérisation fonctionnelle, métaux lourds,
culture hydroponique
Directeur de thèse : Michel Chalot, UHP, UMR IaM, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
68
Etude de la dispersion et du contrôle écologique des
populations de bactéries fécales bovines dans les sols des
écosystèmes pâturés de montagne ; conséquences en terme
de transferts sols - eaux de surface et de risques de
contamination microbiologique des eaux
- Stéphanie TEXIER UMR CARRTEL, Thonon-Les-Bains
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
L’exploitation des prairies alpines en tête de bassin versant pour les activités de pâturage
représente un risque potentiel de pollution fécale des sols et de l’eau. Comme les ressources
en eaux se constituent en tête de bassin versant, l’impact des pratiques pastorales sur la qualité
des sols (et donc sur la qualité des eaux) mérite d’y être étudié. Notre objectif est de
déterminer si la rhizosphère représente un réservoir environnemental pour les bactéries fécales
dans les prairies subalpines pâturées et également d’identifier les facteurs impliqués dans le
maintien et la dispersion de ces bactéries fécales dans différents sols d’un alpage. Cette
recherche représente une démarche pluridisciplinaire associant sciences du sol, écologie
pastorale et écologie microbienne.
Escherichia coli a été choisi comme modèle bactérien indicateur de contamination fécale. Les
Pseudomonas fluorescents ont été retenus comme modèles de populations bactériennes
telluriques. Des techniques de microbiologie classique et de biologie moléculaire sont mises
en œuvre pour étudier la survie de ces populations bactériennes dans le sol et l’eau ainsi que
l’adaptation et la dissémination de ces populations dans le sol (état physiologique et diversité
génétique).
Les premiers résultats montrent une omniprésence d’E. coli (103 à 104 cellules/g) dans la
rhizosphère de l’alpage tout au long de l’année et quelque soit le sol considéré. La rhizosphère
représente donc bien un environnement favorable à la survie d’E. coli. Les propriétés physicochimiques des sols semblent influencer dans le maintien des bactéries fécales en profondeur.
Les Pseudomonas fluorescents, quant à eux, présentent des teneurs stables et plus élevées (105
à 106 cellules/g) tout au long de l’année justifiant ainsi leur statut de population de référence.
Ce travail pourrait aboutir à la définition de zones à risques pour la qualité microbiologique de
l’eau en aval des sols et pour la conduite des pratiques pastorales.
Mots-clefs : Pollution fécale, Escherichia coli, survie, transfert, sol
Directeur de thèse : Pierre Faivre, Université de Savoie, UMR CARRTEL, Thonon, France.
Codirecteurs de thèse : Dominique Trévisan, INRA, UMR CARRTEL, Thonon, France.
Claire Prigent-Combaret, CNRS, UMR LEM, Lyon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
69
Ecologie de la transmission de l’échinocoque alvéolaire en
Chine. Interactions entre communautés d’hôtes et paysage:
données, modèles et prédictions.
- Amélie VANISCOTTE USB LBE, Besançon
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
L’échinococcose alvéolaire humaine est une zoonose parasitaire engendrée par la
transmission du stade larvaire d’un parasite cestode, Echinococcus multilocularis (Em) des
canidés (hôte définitif) aux micro-mammiféres (hôtes intermédiaires) et accidentellement à
l’homme. A l’échelle régionale, le paysage conditionne la dynamique de population des
communautés des hôtes intermédiaires en modifiant leurs ROMPA (Ratio of Optimal to
Marginal Patch Area); intervenant alors dans l’intensité et la dynamique de la transmission du
pathogène. Ainsi, les perturbations anthropiques du milieu (déforestation, surpâturage)
peuvent augmenter le risque de transmission. En Chine, le Plateau tibétain constitue une zone
de forte endémie où le chien domestique semble constituer le principal réservoir pour le
parasite. L’objectif est de modéliser les relations entre les perturbations anthropiques d’un
écosystème et la transmission d’un pathogène animal. Il s’agira de mettre en évidence, à
diverses échelles spatiales, les paramètres écologiques et socio-économiques qui expliquent
au plus près la transmission entre les différents hôtes. Pour cela nous nous intéresserons à i)
modéliser les distributions spatiales des communautés de micro-mammiféres ii) évaluer le
rôle du chien dans la transmission du parasite comme prédateur du réservoir sauvage et
vecteur de transmission à l’homme.
Sur de vastes aires géographiques, des éco-transects seront réalisés pour évaluer la
distribution des populations des principaux hôtes (Ochotona et Microtus). A une échelle plus
fine (dizaine de km2), des campagnes de piégeage standard nous renseigneront sur les
distributions spatiales des densités relatives de micro-mammiféres. La modélisation des
occurrences des espéces en fonction de variables paysagéres quantitatives et contiguës dans
l’espace nous permettra de définir les habitats optimaux des espéces/communautés, de les
prédire et les cartographier. A cette même échelle, les aires d’activités des chiens seront
estimées à l’aide de colliers émetteurs GPS. Les distributions spatiales des faeces seront
relevées et leur dissection permettra d’identifier les espèces-proies potentiellement impliquées
dans la transmission.
Mots Clefs : Echinococcose alvéolaire, micro-mammiféres, habitats, prédation, modélisation
spatiale.
Directeur de thèse : Patrick Giraudoux, Université de Franche Comté, USC LBE, EA3184,
Besançon, France.
Codirecteurs : Francis Raoul, Université de Franche Comté, USC LBE, EA3184, Besançon,
France.
David Pleydell, Université de Franche Comté, USC LBE, EA3184, Besançon,
France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
70
Impact du changement climatique sur les forêts de
montagne : Réponses phénologiques des arbres à la
température le long d’un gradient altitudinal
- Yann VITASSE UMR BIOGECO, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Depuis l’ère pré-industrielle, l’atmosphère terrestre a connu un réchauffement de 0,6°C. Ce
réchauffement rapide a un impact sur la productivité des écosystèmes et la répartition des
espèces végétales. La phénologie des arbres caducifoliés, étroitement corrélée à leur
productivité a été particulièrement affectée avec une avancée significative des dates
d’initiation foliaire de 2,9 j/décade sur les 50 dernières années. La réponse phénologique des
arbres à la température constitue donc un outil prometteur et intégrateur que nous avons choisi
pour appréhender l’impact du réchauffement climatique.
3 questions ont été adressées dans cette étude : (1) Les réponses phénologiques à la
température sont elles dépendantes des espèces ? (2) Ces réponses sont-elles sous contrôle
génétique ? (3) Quelles sont les conséquences du changement climatique sur la phénologie
des espèces et leurs aires de répartition ? Nous avons suivi les dates d’initiation et de
sénescence foliaire de 6 espèces forestières durant 2 années le long de gradients altitudinaux
correspondant à un gradient thermique important (8°C). Afin de caractériser le déterminisme
environnemental et/ou génétique de la phénologie, nous avons également mis en place un test
de provenance, c'est-à-dire plantation dans un environnement commun des descendants des
populations suivies in situ. Enfin, nous utiliserons des modèles phénologiques paramétrés à
partir des données réalisées in situ, afin de simuler l’évolution de la saison de croissance lors
d’un réchauffement climatique.
Les premiers résultats de mesure in situ montrent une forte réponse phénologique du chêne
sessile à la température, à l’inverse le hêtre modifie légèrement sa phénologie avec la
température. Ces résultats montrent que le changement climatique va modifier la longueur de
saison de croissance de manière très différente selon les espèces et par conséquent pourrait
changer les équilibres compétitifs.
Mots Clefs : changement climatique, phénologie, test de provenance, gradient altitudinal.
Directeur de thèse : Richard Michalet, Université de Bordeaux, UMR BIOGECO, Bordeaux,
France.
Codirecteur : Sylvain Delzon Université de Bordeaux, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
71
Impact des virus et des flagellés hétérotrophes sur les
ressources nutritives, la qualité de la matière organique, la
dynamique et structure des communautés microbiennes
lacustres
- Lyria BERDJEB UMR CARRTEL, Thonon-les-Bains
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Ce projet de thèse s’inscrit dans le cadre d’une meilleure compréhension du fonctionnement
du réseau trophique pélagique en milieu lacustre. Il pose les questions de savoir si (i) l’effet
conjoint ou séparé de la lyse virale et de la prédation par les flagellés hétérotrophes influent
fortement sur la diversité phylogénétique et fonctionnelle du bactérioplancton et, (ii) comment
virus et prédateurs contribuent de manière significative dans le recyclage des nutriments et la
composition de la matière organique dissoute.
Deux approches (éco-systémique et expérimentale) ont été considérées afin de répondre à ces
questions. L’approche éco-systémique consistera en un suivi dynamique de l’abondance
bactérienne et virale ainsi que celle des protistes flagellés et ciliés. Ce suivi sera réalisé tous
les quinze jours durant les trois prochaines années pour les trois plus grands lacs alpins
français : Léman, Annecy et Bourget. Un suivi mensuel de la diversité eucaryotique,
procaryotique et viral sera également réalisé pour le lac d’Annecy et du Bourget uniquement.
Des expériences seront réalisées à partir d’échantillons provenant de deux milieux aux
caractéristiques trophiques différentes : Bourget (mésotrophe) et Annecy (oligotrophe). Afin
d’avoir un représentativité de la colonne d’eau, les prélèvements seront réalisés à 2 m et 50 m.
Ces expériences consisteront en une fragmentation des communautés microbiennes pour ne
garder que les virus, bactéries hétérotrophes, picocyanobactéries et flagellés hétérotrophes
(sans les ciliés) d’une part et d’autre part pour n’avoir que les virus et les bactéries
hétérotrophes (sans prédateurs). Afin de s’affranchir de l’effet des radiations solaires sur la
communauté autotrophe, un traitement au noir sera également réalisé. Les échantillons ainsi
traités vont être incubés in situ dans des bouteilles de 2 litres en polyéthylène, pendant
plusieurs jours. Des prélèvements seront réalisés dans ces bouteilles avec un pas de temps de
deux jours afin de mesurer les différents paramètres considérés.
L’analyse cytométrique permettra de réaliser le suivi dynamique des différentes
communautés microbiennes. La diversité globale et ciblé des bactéries sera appréhendée par
DGGE et TSA-FISH, respectivement. La viabilité des cellules bactériennes définis par leurs
potentiel et intégrité membranaire sera suivie par marquage au DIBAC et LIVE/DEAD
Baclight. La spectrofluorométrie 3D et l’estimation de l’indice d’aromaticité permettront
d’évaluer les changements potentiels de la composition de la matière organique dissoute. La
production bactérienne et virale, la vitesse de décroissance virale et enfin la fraction
bactérienne lysogénique seront également mesurées.
Mots clefs : Virus, Bactéries, Prédation, Diversité, qualité de la MOD
Directeurs de thèse : Stéphan JACQUET , INRA, UMR CARRTEL, Thonon, France.
Codirecteurs de thèse : Isabelle Domaizon, Université de Savoie, UMR CARRTEL,
Thonon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
72
Pression d’herbivorie et évolution des communautés
végétales : Influence à court et moyen termes des
populations de cervidés sur la diversité végétale en milieu
forestier.
- Vincent BOULANGER UMR EEF, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Dès l'apparition de l'agriculture (vers -6500 BP en France), l'homme a contribué à modeler les
paysages en entretenant les zones ouvertes de cultures et de pâturage.
L'éradication des prédateurs des forêts de plaine (depuis des siècles) couplée au contrôle de la
chasse et au développement des cultures d'hiver a engendré une forte augmentation des
populations de cervidés.
A l'heure où la perte de biodiversité est une inquiétude majeure, quelle influence peuvent
avoir les cervidés sur la composition du sous-bois des forêts de plaine en milieu tempéré ?
En 2000, le "Forest Ecology Group of the British Ecological Society" (Fuller & Gill, 2001)
présente à l'occasion d'un colloque les différents effets des cervidés sur la biodiversité et
conclut que les études précises manquent en Europe.
Quatre questions de recherche se posent :
i) L'effet des cervidés reste-t-il identifiable et important une fois que d'autres facteurs du
milieu sont pris en compte ?
ii) Cette pression entraîne-t-elle la disparition ou l'apparition d’espèces ? Peut-on alors
identifier les traits spécifiques associés des espèces gagnantes ou perdantes ?
iii) Quelle est la résilience des communautés face à la pression d'herbivorie ?
iv) Les espèces et les communautés végétales présentent-elles des seuils de résistance à
l’herbivorie ?
Nous disposons pour répondre à ces questions de données issues de deux dispositifs.
La forêt domaniale d'Arc-en-Barrois a fait l'objet d'études couplant phytosociologie et
herbivorie par l'INRA (Allain et Commeau, 1977, 1000 placettes; Ningre, 1982, 300
placettes). Nous disposons ainsi de deux jeux de données floristiques, stationnelles et
d'abroutissement sur l'ensemble de cette forêt ainsi que des données de flore et de croissance
ligneuse dans 10 enclos suivis pendant 5 années. Durant ces deux dernières années nous avons
rééchantillonné 330 placettes.
Les enclos des placettes du réseau RENECOFOR ont été implantés en 1995. Leur suivi
quinquénal offre ainsi trois séries de relevés floristiques (enclos / exclos). Certaines placettes
bénéficient d'un suivi annuel pour plus de finesse dans l'observation des évolutions.
Mots clefs : cervidés, diversité, évolution, herbivorie, végétation
Directeur de thèse : Jean-Luc Dupouey, INRA, UMR EEF, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
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73
Identification du gène majeur Rus contrôlant la taille des
fructifications lors de l'interaction peuplier-rouille
- Aloïs BRESSON URGV, Evry
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
La rouille foliaire causée par le champignon Melampsora larici populina est une maladie
affectant les peupleraies européennes. L’étude d’une population en ségrégation de Populus
deltoides x P. trichocarpa, montre que Rus, hérité de P. trichocarpa, contrôle la taille des
fructifications. Ce caractère est un paramètre de la résistance quantitative. Des microsatellites
ont permis de localiser Rus sur le groupe de liaison XIX (Jorge et al. New Phytologist, 167,
113-127, 2005).
La thèse vise à identifier Rus et à valider sa fonction pour progresser dans la compréhension
des mécanismes de résistance.
La première étape est le clonage positionnel de Rus. J'ai à ma disposition une descendance de
1400 individus pour la création d'une carte génétique fine. J'ai aussi à ma disposition deux
ressources génomiques : la séquence du génome d’un individu de l’espèce P. trichocarpa qui
est disponible et une banque d'ADN en grands fragments (BAC). Elle a été construite à partir
de l'individu P. trichocarpa pour la création d'une carte physique locale.
L'alignement des marqueurs génétiques sur la séquence du génome me permet de cibler une
zone à une extremité du groupe de liaison. J'en ai déduit, après réannotation, des gènes
candidats positionnels.
Le criblage de la banque BAC avec les marqueurs génétiques m'a permis la construction des
premiers contigues de BAC. Le BAC porteur du facteur génétique d'intérêt sera séquencé
pour obtenir la séquence de Rus.
Par ailleurs, pour valider la fonction de Rus, j'envisage une étude de génétique d'association.
De façon à optimiser le génotypage des gènes candidats positionnels, je développe
l'EcoTILLING. Cette technique permet de révéler le polymorphisme d'individus sans recourir
au séquençage systématique. Cette étude sera effectuée sur une collection de 300 individus
phénotypés pour le caractère d'intérêt (C. Bastien, V.Jorge, INRA Orléans).
L'étape finale sera la validation fonctionnelle des gènes candidats par transformation
génétique.
Mots clefs : Peuplier, résistance, génomique, clonage positionnel, génétique d'association
Directeur de thèse : Boulos CHALHOUB, INRA, UR GV, Evry, France
Codirecteur de thèse : Patricia FAIVRE RAMPANT, INRA, UR GV, Evry, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
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Hétérogénéité des paysages et dynamique des insectes
forestiers
- Anne-Maïmiti DULAURENT UMR BIOGECO, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Les peuplements forestiers mélangés subissent en général moins de dégâts d’herbivores que
les peuplements purs. A l’échelle du paysage cette relation diversité–herbivorie se traduirait
par une moindre infestation des mosaïques hétérogènes (assemblages de peuplements de
différentes compositions forestières) que des monocultures d’une essence.
La relation entre hétérogénéité et résistance à l'herbivorie dépendrait notamment de la
composition des paysages (habitat/non habitat pour les herbivores ou leurs ennemis naturels)
et de leur fragmentation (barrière à la dispersion).
Afin de valider ces hypothèses, les niveaux d’infestation de la processionnaire du pin
(Thaumetopoea pityocampa) seront échantillonnés dans la forêt des Landes de Gascogne, une
monoculture de pin maritime (Pinus pinaster) de plus d’un million d’hectares, parsemée
d’îlots de feuillus et de zones de milieu ouvert. Les niveaux d’attaque seront comparés au sein
de triplets de parcelles de pin de même type mais situées au centre soit d’une mosaïque
homogène de pin maritime, soit d’une mosaïque hétérogène caractérisée par la présence de
nombreux feuillus, soit d’une mosaïque hétérogène caractérisée par la présence de nombreux
milieux ouverts. Les premiers résultats montrent que les niveaux d’infestation sont plus élevés
dans les parcelles inclues dans une mosaïque homogène. Une étude spatiale de la composition
du paysage autour des parcelles échantillonnées montre que le taux d’attaque de la
processionnaire est corrélé à la proportion de feuillus, ainsi qu’à la distance au boisement de
feuillus le plus proche.
Deux mécanismes écologiques fondamentaux expliquent la relation diversité des écosystèmes
- résistance aux herbivores: l'effet de la concentration des ressources et l’impact des ennemis
naturels. Ainsi les parasitoïdes ou les prédateurs de la processionnaire pourraient être
favorisés par la présence de feuillus qui leur fourniraient un abri, une nourriture
complémentaire ou bien des hôtes / proies alternatifs. Des expérimentations seront menées
afin de valider ces hypothèses en manipulant l'abondance et la localisation des proies au sein
de mosaïques plus ou moins hétérogènes.
Mots clefs : Thaumetopoea pityocampa, Landscape diversity, Enemies hypothesis
Directeur de thèse : Hervé Jactel, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Jean-Pierre Rossi, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
75
Vulnérabilité des essences forestières au changement
climatique : réponses du hêtre et des hêtraies planitiaires
françaises à la sécheresse
- Daniel E SILVA UMR EEF, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’une collaboration entre gestionnaires et scientifiques. La
réflexion porte sur la réponse des espèces forestières au changement climatique annoncé. Les
dépérissements observés ces dernières années poussent à accroître notre compréhension des
mécanismes de réponses et à identifier les risques écologiques. L’originalité de ce projet
réside dans les différents niveaux d’intégration des réponses des ligneux, qui vont de l’arbre à
l’aire biogéographique. Ce travail s’intéressera principalement aux limites sud de l’aire du
hêtre, susceptibles d’être le lieu de modifications importantes : ces zones constituent des
terrains privilégiés pour tester certaines hypothèses d’évolution de l’aire.
Les principaux objectifs de cette thèse sont, tout d’abord, de définir les contraintes
écologiques s’exerçant sur le hêtre et de comprendre de quelles manières ces contraintes
s’expriment sur l’arbre, sur le peuplement et sur l’aire biogéographique. Ensuite, nous
porterons nos efforts sur la problématique de la compensation de facteurs : existe-t-il des
facteurs environnementaux, notamment édaphiques, qui permettent au hêtre de persister dans
des zones climatiquement défavorables ? Enfin, nous réfléchirons sur l’évolution possible du
hêtre dans les zones limites de son aire de répartition.
L’analyse de données existantes (bases de données IFN, AURELHY, etc…) nous permettra
de répondre en partie aux objectifs énoncés ci-dessus et de définir des régions de travail. Des
peuplements seront sélectionnés dans ces zones, sur des critères climatiques, édaphiques et
topographiques, en répondant à un gradient essentiellement hydrique. Les peuplements feront
l’objet d’une caractérisation écologique et leur croissance sera étudiée. Grâce à des mesures
dendrométriques, des relevés floristiques et des études de sol, nous pourrons comprendre les
mécanismes de limitation de l’espèce, en intégrant les effets des différents facteurs agissant
sur la présence, la croissance, la densité et l’état des hêtraies, et ce pour modéliser l’évolution
possible de sa distribution en France.
Dans le but d’évaluer la diversité de traits liés au fonctionnement hydrique du hêtre, nous
avons effectué une campagne de récolte de faines sur les plateaux lorrains en échantillonnant,
le long d'un gradient géographique, 10 paires de stations constituées chacune de 2
peuplements aux conditions hydriques contrastées. Une plantation comparative de
provenances de hêtre est en cours de réalisation. Les plants semés feront l’objet de mesures de
croissance, de mortalité, de débourrement et d’efficience de l’utilisation de l’eau. Nous
pourrons ainsi mettre en évidence des différences de comportements, comprendre à quelles
échelles s'exprime la diversité de ces traits (échelle spatiale fine ou géographique) et émettre
des hypothèses sur les potentialités adaptatives du hêtre à la sécheresse.
Mots clefs : changement climatique, limite d’aire, contrainte hydrique, hêtre, écotype
Directeur de thèse : Jean-Luc Dupouey, INRA, UMr EEF, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
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76
Epidémiologie du dépérissement des aulnes glutineux dû à
Phytophthora alni
- Chabi Fabrice ELEGBEDE UMR LERFOB et UMR IAM, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Depuis quelques années une maladie parasitaire causée par Phytophthora alni est
responsable d’un dépérissement majeur de l’aulne le long des rivières. Les enquêtes menées
en France montrent de fortes prévalences et taux annuels de mortalité. L’évolution de la
maladie s’avère préoccupante pour les gestionnaires des cours d’eau car l’aulne joue un rôle
important dans l’écologie des ripisylves. Ce travail a pour but d’étudier le rôle de
Phytophthora alni dans le dépérissement des aulnes sur un dispositif constitué d’environ 3000
aulnes recensés entre 2002 et 2006 le long de la Sarre (Moselle).
Nous souhaitons acquérir des connaissances de base sur l’épidémiologie de la maladie afin de
définir des conseils de gestion des ripisylves. Notamment, nous souhaitons décrire
précisément comment les différents symptômes (chancres sur le tronc et symptômes de
dépérissement du houppier) interagissent afin d’évaluer les différentes étapes d’évolution
d’un arbre durant la maladie. Pour comprendre l’infection, nous étudions les probabilités
d’attaque individuelle en précisant la manière dont les caractéristiques propres d’un arbre
(distance à la rive, diamètre du tronc…) influent sur sa probabilité d’être attaqué. Aussi, un
modèle spatialisé de type SIR dont la validation par des techniques d’analyse de survie est en
cours de réalisation. L’utilisation d’un tel modèle nous permettra d’étudier les taux de
contamination, de mortalité et la détermination, à des fins de prédiction et de gestion, d’un
seuil éventuel en dessous duquel l’épidémie pourrait s’éteindre.
En dernière partie, il sera nécessaire de comprendre les patrons de dispersion de la maladie.
Une question est de déterminer si la dispersion se fait de façon prépondérante localement ou à
grande échelle via la rivière étant donné que le Phytophthora alni se dissémine principalement
par l’eau et par le transport de sol ou de plants infectés.
Mots clefs : Epidémiologie, phytophthora, aulne, ripisylve, modélisation, statistique spatiale
Directeur de thèse : Benoit. Marçais , INRA, UMR IaM, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Jean-Claude. Pierrat, INRA, UMR LERBoB, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
77
Signalisation redox chez le peuplier
- Filipe GAMA UMR IAM , Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Les variations de l’environnement des végétaux les contraignent à posséder une forte
capacité d’adaptation et peuvent influer sur le métabolisme de la plante, notamment à travers
la formation des composés réactifs tels que les espèces oxygénées réactives (EOR) (peroxyde
d’hydrogène, l’anion superoxyde, ou des radicaux hydroxyles). Ces EOR, pouvant entrer dans
les processus de signalisation cellulaire à concentration physiologique, sont nocifs à forte
concentration.
Afin de prévenir l’oxydation de molécules de la cellule, celle-ci a mis en place des
systèmes enzymatiques qui vont pouvoir dégrader les EAO mais également des systèmes de
réparations de molécules oxydées par ces réactifs. Ces systèmes sont composés notamment
des peroxydases, les glutathion peroxydases utilisant les thiorédoxines comme donneur
d’électron, et les peroxyrédoxines pouvant utiliser les glutarédoxines et le thiorédoxines pour
leur régénération. Ces deux systèmes sont capables de dégrader les peroxydes, leur mode
d'action s'appuyant sur des échanges dithiols-disulfures (réactions d'oxydo-réduction). Dans
tous les cas le pouvoir réducteur des différentes voies provient initialement du NADPH,H+.
De plus, les superoxydes dismutases dégradent l'ion superoxyde et les catalases sont capables
de réduire le peroxyde d'hydrogène.
Le principal axe d'étude de ma thèse concerne les glutarédoxines et leur interactions avec
les peroxyrédoxines. Ces systèmes sont d'autant plus complexes qu'il existe une forte
redondance présumée, liée à l'existence de familles multigéniques. On dénombre 36 gènes
codant pour les glutarédoxines chez le peuplier. Outre leur fonction de réducteurs, les
glutarédoxines pourraient participer aux à la signalisation par le mécanisme de
glutathionylation, impliqué dans la protection de cystéines critiques par fiction d'une molécule
de glutathion.
Les méthodes expérimentales utilisées sont basées sur les techniques de production de
protéines recombinantes dans Escherischia coli dans le but d'effectuer des études
enzymatiques biochimiques et structurales. L'obtention de protéines permettra également de
produire des anticorps spécifiques, utilisables pour effectuer des études localisation au niveau
cellulaire et pour suivre les variations d'expression de protéines dans différentes conditions
environnementales.
Mots clefs : ROS, Glutarédoxines, protéines recombinantes, glutathion, peuplier
Directeur de thèse : Eric Gelhaye, UHP, UMR IAM, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Nicolas Rouhier, UHP, UMR IAM, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
78
Clonage positionnel des gènes impliqués dans la symbiose
ectomycorhizienne chez le basidiomycète Laccaria bicolor et
le Peuplier.
- Jessy LABBE UMR IaM , Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Les champignons ectomycorhiziens ont une influence importante sur l’état général et la
diversité des écosystèmes forestiers : Ces micro-organismes interagissent dans une symbiose
avec les racines des arbres, permettant ainsi une meilleure nutrition minérale de l’arbre. Le
développement de la symbiose ectomycorhizienne est sous le contrôle génétique des deux
partenaires. Ce contrôle s'exerce sur les processus de reconnaissance plante-hôte-champignon,
la pénétration et l'infection des tissus racinaires, la morphologie de la racine et des tissus
fongiques et la réorganisation du métabolisme des symbiotes. La compréhension des
mécanismes moléculaires induisant et accompagnant l’établissement de l’ectomycorhize
constitue l’objectif majeur des études conduites dans l’un des programmes de recherche
prioritaire de l’UMR IaM. Différentes approches, dont l’analyse holistique du transcriptome,
l’analyses ciblées sur plusieurs gènes marqueurs et l’analyse du génome du champignon
ectomycorhizien
Laccaria
bicolor
(collaboration
avec
le
DOE
américain, http://mycor.nancy.inra.fr/IMGC/LaccariaGenome/), ont permis d’identifier une
centaine de gènes candidats dont l’expression est fortement régulées par la symbiose
(Duplessis et al., 2005 ; Morel et al., 2005). Néanmoins à ce jour, aucun gène nécessaire et
suffisant au développement de la symbiose n’a encore été identifié.
Cependant, sous l’hypothèse des gènes régulateurs contrôlant le développement de la
symbiose ectomycorhizienne, il est possible de cloner ces gènes par une approche
complémentaire efficace : le clonage positionnel. Cette méthode utilise les techniques de
cartographie et de séquençage, pour identifier un gène dont la mutation est responsable d'un
phénotype : travail de focalisation progressive qui, grâce aux cartes du génome, permet
d'identifier et de réduire progressivement un intervalle contenant le gène muté ou
polymorphe. Une fois une telle région définie, on recherchera les gènes qui y sont localisés et,
parmi ceux-ci, lequel est impliqué dans la formation de la symbiose.
Dans le cadre d’une collaboration avec nos collègues généticiens, la co-localisation chez le
Peuplier de Quantitative Trait Loci de mycorhization a été démontrée (Tagu et al. 2004). En
bénéficiant des progrès réalisés par V Jorge et C Bastien dans la cartographie fine des QTLs
de résistance à la rouille du Peuplier, un des objectifs de mon travail de thèse sera de
confirmer la co-localisation des QTLs de mycorhization, puis de localiser les gènes
correspondant sur le génome de Populus trichocarpa. Simultanément l’autre objectif sera
d’identifier les QTLs de gènes impliqués dans le développement et le fonctionnement de la
symbiose chez L. bicolor, puis de localiser les gènes correspondant sur le génome de ce
champignon par clonage positionnel. La construction d’une carte génétique du champignon
Laccaria bicolor S238N a été entreprise afin de faciliter l’assemblage de la séquence
génomique générée par le DOE américain en collaboration avec l’UMR IaM
(http://mycor.nancy.inra.fr/IMGC/LaccariaGenome/). A ce jour, j’ai donc développé à partir
d’une descendance de 91 souches monosporales monocaryotiques (haploides) de Laccaria
bicolor S238N, une centaine de marqueurs moléculaires dont la moitié intègrent la première
carte génétique qui sera prochainement saturée.
Mots Clefs : Symbiose ectomycorhizienne, Carte génétique, QTL, Clonage positionnel,
Directeur de thèse : François Le Tacon, INRA, UMR IaM, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Francis Martin, INRA, UMR IaM, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
79
Distribution des légionelles dans les milieux aquatiques
superficiels et dans les aquifères du bassin du Lac du
Bourget : efficacité des mécanismes naturels
d’autoépuration : cas particulier des émissions liées aux
sources contaminées du bassin aixois
- Cécile MAURICE-BLANC UMR CARRTEL, Thonon-les Bains
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Legionella pneumophila, bactérie potentiellement responsable de la maladie du Légionnaire, a
été isolée en 1977 suite à une crise survenue lors d’un congrès de la légion américaine en
1976 causant le décès de 29 personnes. Mais parmi les 15 sérogroupes de cette espèce, seules
les bactéries appartenant aux sérogroupes 1 et 6 peuvent être pathogènes.
On trouve des légionelles dans les lacs et les rivières, généralement au sein de biofilms, bien
que leur concentration dans ces habitats naturels soit généralement basse. Legionella
pneumophila peut se multiplier dans certaines amibes au sein de phagosomes réplicatifs puis
être libérées dans le milieu, processus qui s’accompagne parfois d’un accroissement de la
résistance de la bactérie aux antibiotiques. De plus, comme un grand nombre de bactéries
Gram-négatives, Legionella pneumophila est capable d’entrer dans un état viable mais noncultivable (VBNC), dont elle peut ressortir après ingestion par une amibe et souvent avec une
virulence accrue.
L’étude sera organisée autour de trois volets. Le premier consiste en un inventaire de
Legionella pneumophila dans les affluents du Lac du Bourget.
Le deuxième volet doit permettre d’évaluer l'importance relative des principaux facteurs de
régulation de cette espèce au sein des biofilms, en particulier l’effet de la lumière, des autres
microorganismes, de l’âge du biofilm, de la température et de la vitesse de l’eau. Dans ce
contexte, nous chercherons en particulier l'existence dans les conditions environnementales,
de développements intracellulaires au sein d’amibes ou d’autres protistes.
Le troisième volet consistera à mettre en place un modèle mathématique du transport de
charges particulaires, et donc de légionelles, dans l’un des cours d’eau du bassin aixois en
fonction du contexte hydrologique.
Mots clefs : Legionella pneumophila, biofilm, facteurs de régulation, relations
interspécifiques.
Directeur de thèse : Dominique Fontvieille, Université de Savoie, Chambéry, France.
Codirecteur : Professeur Raffaele Peduzzi, Université de Genève, Genève, Suisse.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
80
Poplar root development in response to fungal signals during
onset of ectomycorrhizae
- Judith RICHTER UMR IaM, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Ectomycorrhizal fungi interact symbiotically with most temperate forest trees and contribute
thus to growth and health of the forest ecosystem.
When tree roots get into contact with ectomycorrhizal fungi, even before a functional
ectomycorrhiza is formed, changes in the plant’s root development occur, such as formation
of lateral roots (LR), arrest of root hair growth and of root apical meristem activity as well as
a reduced root cap.
As a diffusible molecule, auxin released by the fungal partner is a good candidate as signal
molecule in the early molecular cross-talk between both species. In plants, auxin regulates
many aspects of growth and development, including lateral root initiation. Some studies
suggest that fungal IAA could be involved in particular morphogenetic processes controlling
alteration of root morphology.
During my PhD project I will investigate the early cross-talk between the ectomycorrhizal
fungus and the plant, using the model tree Populus tremula x P. alba (INRA clone 717-1B4)
and the basidiomycete Laccaria bicolor. I will determine whether auxin is involved in this
interaction and investigate the components present in the plant roots that translate the fungal
signal into lateral root formation.
In a first part of my PhD I will describe in a spatio-temporal manner the morphological
changes occurring in poplar roots during the early contact with the fungus. Based on this
description, I will, in a second step, carry out analyses elucidating the molecular processes,
which are induced in the root cells upon the presence of fungal signals. The approaches used
(q-PCR, in situ hybridisation) will permit to examine the expression of root development and
auxin response genes as an answer to the presence of fungal signals. In a third part we plan to
discover by a micro-arrays other genes, which are involved in the early plant fungus
interaction. The role of identified genes for the cross-talk will be investigated by generating
poplar mutants.
Mots Clefs : mycorrhization, poplar, root development, auxin
Directeurs de thèse : Francis Martin, INRA, UMR IaM, Nancy, France.
Codirecteurs : Klaus Palme, University of Freiburg, Freiburg, Allemagne.
Valérie Legue,UHP, UMR IaM, Nancy, France.
Annegret Kohler, INRA, UMR IaM, Nancy, France.
Franck Ditengou, University of Freiburg, Freiburg, Allemagne.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
81
Dynamique et génétique des populations de la cyanobactérie
Microcystis aeruginosa
- Marion SABART UMR CARRTEL,, Thonon-les-Bains
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
La cyanobactérie Microcystis aeruginosa est l’une des espèces les plus fréquemment
observées dans les écosystèmes aquatiques continentaux. Elle peut former, lorsque les
conditions environnementales sont favorables, des biomasses très importantes qui perturbent
le fonctionnement des écosystèmes et représentent quelque fois un risque pour la santé
animale et humaine. En effet, cette espèce coloniale est capable de synthétiser des toxines, les
microcystines qui sont des petits peptides hépatotoxiques. La quantité de microcystines
produites dépend à la fois de l’expression des gènes nécessaires à leur synthèse mais aussi de
la proportion de clones possédant ces gènes. Il existe donc dans les populations de
cyanobactéries une diversité génétique dont l’importance et les variations spatio-temporelles
sont, à ce jour, très mal évaluées.
La retenue de Grangent (Loire) connaît depuis de nombreuses années des
proliférations récurrentes de M. aeruginosa dont il est difficile de prévoir la dynamique et le
niveau de toxicité. Les objectifs de ce travail de thèse sont 1) de suivre la dynamique
temporelle de la taille des colonies, 2) de déterminer s’il existe un lien entre production de
toxines et taille des colonies, 3) d’évaluer la diversité génétique au sein de plusieurs
populations de M. aeruginosa de la retenue de Grangent et à l’aval en 3 points du fleuve
Loire, 4) de mieux comprendre la dynamique des clones producteurs et non producteurs de
toxines, 5) de déterminer s’il existe des successions temporelles dans la dynamique de ces
clones et enfin 6) d’évaluer s’il existe une structuration spatiale des populations.
Pour ce faire, un suivi de la taille des colonies est réalisé selon un pas mensuel ou bimensuel
par des dénombrements de colonies et de cellules. Nous avons développé à la fois une
approche par PCR et PCR quantitative pour évaluer la proportion de clones toxiques dans les
populations de cyanobactéries et une approche de séquençage du fragment ITS1 de l’ADN
ribosomal pour évaluer leur diversité génétique. Le dosage des microcystines sera effectué sur
les mêmes échantillons par le test enzymatique PP2A.
Mots clefs: Microcystis aeruginosa, microcystine, taille des colonies, diversité génétique,
clones toxiques
Directeur de thèse : Jean-François Humbert, INRA, UMR CARRTEL, Thonon, France.
Codirecteur : Delphine Latour, Université Blaise Pascal, Clermont-Ferrand, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
82
Réponse des systèmes lacustres aux changements du climat
et aux impacts anthropiques à partir de l'analyse des
communautés microbiennes (thécamoebiens) des sédiments
- Adeline WALL UMR LBE et LCE , Besançon
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
La compréhension de la modification passée des climats est une préoccupation qui prend toute
son importance dans le contexte du réchauffement actuel. Or, l'étude des paléoclimats
nécessite l'utilisation d'outils physiques, chimiques ou biologiques complémentaires et variés.
Les thécamoebiens (protistes, rhizopodes) sont des organismes unicellulaires benthiques
abondants fabriquant des thèques rigides qui persistent dans les sols et les sédiments après
leur mort. Ces protozoaires sont utilisés pour l'étude des tourbières car ils constituent de bons
indicateurs de la qualité de ces milieux et peuvent permettre notamment de mieux comprendre
les activités humaines passées et leur impact sur l'environnement. En revanche, peu de
travaux ont été consacrés à l'intérêt des thécamoebiens sub-fossiles dans les sédiments
lacustres anciens. Pourtant, dans ces milieux, l'étude des thécamoebiens sub-fossiles pourrait
devenir un outil complémentaire des autres outils classiquement utilisés permettant de mieux
identifier la part de variations de l'écosystème lacustre dues aux oscillations des climats et
celle engendrée par les perturbations d'origine anthropique.
Ce travail a pour intérêt principal le développement d'un nouvel outil de diagnostic et de
gestion des milieux lacustres. L'objectif est de déterminer la structure des communautés de
thécamoebiens actuels dans des lacs de différentes régions, dont les lacs jurassiens, de
niveaux trophiques différents et les relations existant entre ces organismes et les conditions du
milieu. Cette première approche permettra de calibrer le signal livré par les assemblages de
thécamoebiens sub-fossiles issus des remplissages sédimentaires tardiglaciaires et holocènes
de lacs situés dans les mêmes zones géographiques. Des prélèvements de carottes de
sédiments actuels et passés seront nécessaires pour déterminer et dénombrer les
microorganismes (thécamoebiens et autres communautés microbiennes benthiques) au moyen
d'un microscope optique inversé et à épifluorescence. De plus, un suivi de la physico-chimie
des eaux et une analyse de la qualité de la matière organique dans les lacs actuels seront
réalisés en parallèle. Enfin, les résultats obtenus par l'étude paléoenvironnementale seront
croisés avec ceux livrés par d'autres marqueurs habituellement utilisés pour recontituer
l'histoire du climat et de l'impact anthropique.
Mots clefs : Thécamoebiens - paléoenvironnement - lacs - benthique - communautés
microbiennes
Directeur de thèse : Daniel Gilbert, Université de Franche Comté, USC LBE, EA3184,
Besançon, France.
Codirecteur de thèse : Michel Magny, Université de Franche Comté, LCE, UMR CNRS
6565, Besançon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Mécanismes comportementaux des invasions biologiques :
Flexibilité et communication chez l’Etourneau sansonnet
- Alexandra RODRIGUEZ UMR Scribe, Rennes
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Les invasions biologiques, qu’elles soient spontanées ou liées à des introductions par
l’homme, sont devenues l’objet d’une recherche d’autant plus urgente que le phénomène
s’accroît et génère des problèmes importants pour la biodiversité et l’économie. La
connaissance des mécanismes qui sous tendent le processus d’invasion s’avère indispensable
pour prédire et gérer les invasions. Les capacités d’ajustements comportementaux ont été
soulevées depuis longtemps mais c’est seulement très récemment que quelques travaux ont
démontré l’intérêt de la flexibilité comportementale et de la réduction des néophobies (peur de
la nouveauté) chez différents vertébrés invasifs. Il est notamment suggéré que les populations
en cours d’invasion (installation ou propagation) qui sont confrontées à des milieux nouveaux
parfois sub-optimaux expriment plus de comportements d’innovation que des populations
installées dans un site depuis de nombreuses générations.
Problématique : Le succès d’un vertébré invasif est-il lié à une flexibilité comportementale,
à une prise de risque et à une transmission d’information importantes chez les populations en
front de propagation ?
Hypothèses :
Les populations en front de propagation seraient plus innovantes en ce qui concerne
l’alimentation, le choix des sites de dortoir et de nidification.
Ces populations seraient moins néophobes et plus exploratrices que les populations anciennes.
Les individus en front de propagation seraient plus réceptifs aux informations produites par
leurs congénères car les milieux nouveaux sont moins prédictibles.
La néophobie des individus diminue en présence de congénères.
Matériel et méthode :
L’Etourneau sansonnet, premier oiseau ravageur des cultures en Europe et aux USA, s’avère
être un modèle grégaire très intéressant pour aborder ces questions. L’expression de plusieurs
comportements sera analysée dans un milieu habituel pour l’espèce (rural) et dans un milieu
inhabituel et perturbé (urbain) ainsi que par des expérimentations en nature et en laboratoire.
La démarche sera essentiellement comparative et visera à détecter les différences entre des
populations anciennes de la Bretagne et des populations récentes du front de propagation au
sud de l’Italie. Sur le terrain on testera l’attractivité visuelle et acoustique à l’aide de leurres
empaillés et de la diffusion de vocalisations d’étourneaux et on relèvera les types de supports
utilisés pour les dortoirs et la nidification.
Au laboratoire des tests de néophobie et de socialité seront réalisés sur des jeunes
prélevés au sein des différentes populations.
Mots clefs : Sturnus vulgaris, invasion, front de propagation, innovation alimentaire,
néophobie
Directeur de thèse : Philippe Clergeau, INRA Scribe, Rennes, France.
Codirecteur : Martine Hausberger, CNRS, UMR Ethologie, Ecologie, Evolution, Rennes,
France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Le métatranscriptome de microorganismes eucaryotes de
sols pollués par les métaux
- Didier DOILLON UMRIaM, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2007
Les sols sont affectés par l'apport de très nombreux polluants provenant essentiellement des
activités humaines qu'elles soient industrielles, agricoles ou urbaines. Ces polluants affectent
l'activité biologique des sols en modifiant la richesse et la diversité des différents organismes
vivants qui résident dans cet écosystème mais aussi en modifiant les activités biologiques que
chacun de ces différents organismes expriment.
On estime que 99 % de ces espèces sont non cultivables en conditions de laboratoire.
Dans un contexte d'écotoxicologie et de réponse des milieux naturels, dont le sol, à l'apport de
toxiques, il apparaît aujourd'hui nécessaire de ne plus limiter les études à quelques espèces
microbiennes cultivables modèles mais d'élargir l'analyse à l'ensemble des organismes du sol
qu'ils soient ou non cultivables individuellement au laboratoire.
Le but du projet de thèse est d'établir et d'utiliser une nouvelle approche expérimentale
permettant d'évaluer la capacité de réponse ainsi que la réponse elle-même de l'ensemble
d'une communauté microbienne d'un sol à l'apport d'un composé toxique.
Plus précisément, l'objectif est de caractériser la diversité des gènes susceptibles de conférer
une résistance aux métaux lourds exprimés par les différents microorganismes colonisant un
sol pollué (par du zinc et du cadmium) et de les comparer aux gènes exprimés par les
microorganismes colonisant un sol témoin non pollué.
Ce projet met en œuvre une approche expérimentale innovante basée sur l'étude du
métatranscriptome, c’est-à-dire de l'ensemble des gènes exprimés par les différents
microorganismes eucaryotes présents au sein d'un même échantillon environnemental. Pour
cela les ARN de l'ensemble des microorganismes sont extraits directement d'échantillons de
sol et les ARN messagers polyadénylés eucaryotes sont convertis en ADN complémentaires et
clonés dans un vecteur d'expression de levure. Les gènes d'intérêt seront recherchés au sein
des banques d'ADNc par complémentation fonctionnelle de différents mutants de levure
(Saccharomyces cerevisiae) sensibles aux métaux lourds.
Mots clefs : Métatranscriptomique, Pollution, Métaux lourds, Microorganismes eucaryotes
Directeur de thèse : Michel Chalot, UHP, UMR IaM, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Damien Blaudez, UHP, UMR IaM, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
85
TRACEability of mycorrhizal fungi
- Marlis REICH UMR IaM, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2007
Mycorrhiza is a wide-spread symbiosis between land plant roots and fungi. The fungi provide
their plant partner with water and nutrients and obtain in return carbohydrates. Until now,
several kinds of mycorrhiza are described, differing in structure and interaction partners. As
mycorrhiza has a large impact on the distribution, stress tolerance and health of plants,
research work focuses more and more on their agricultural and forestal application. For that it
is important to describe the fungal communities in different ecosystems. Furthermore,
technics have to be developed, with which the development and maintanance of in field
brought strains can be traced.
The goal of my research project is (i) to design high-throughput molecular tools for detection
of mycorrhizal fungi, (ii) to describe the genetic structure of mycorrhizal fungi communities
in selected field and forest sites with the drafted molecular tools, (iii) to create a detection
database for certain mycorrhizal strains and (iiii) to investigate the survival and dissemination
of introduced strains. Hereby, I will focus only on the ectomycorrhiza (ECM) and the
arbuscular mycorrhiza (AM), as they are wide-spreaded in the temperate climate zone.
Fungal communities can be described by molecular technics as array methods, which
allow to detect several fungi at the same time, independent from their morphological
appearance. On an array, short specific DNA-sequences (oligonucleotide) for each species are
spotted, which will hybridise with the species DNA. As target sequence for the
oligonucleotide design, I used the internal transcribed regions (ITS), as they vary on the
species level. The trace back of in field brought strains will be made by fingerprinting of
microsatellites, small repetitive sequences, specific in number and nucleotide order for each
strain. With these technics, I will describe mycorrhizal communities, their distribution and the
maintanance of in field brought strains.
Mots clefs : mycorrhiza, fungal community, array technic, microsatellites
Directeur de thèse : Francis Martin, INRA, UMR IaM, Nancy, France.
Codirecteurs de thèse : Marc Buée INRA, UMR IaM, Nancy, France.
Andrea Polle, University of Göttingen, Allemagne.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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CT3
Adaptation des organismes et des populations à leurs milieux
L’objectif est de comprendre la structuration et l’évolution de la diversité génétique
des populations (arbres, poissons, mammifères, invertébrés et microorganismes
terrestres ou aquatiques) et son implication dans la définition de méthodes de gestion
et de conservation des populations et de leurs ressources génétiques. Les recherches
s’appliquent aux niveaux d’organisation du vivant de l’individu à la population et à la
métapopulation. Elles relèvent de l’écologie des populations, de la génétique, de la
physiologie végétale, de l’écophysiologie et de l’éthologie. Elles sont caractérisées (i)
par une dimension génétique et/ou l’étude de mécanismes et (ii) par des approches à
diverses échelles fonctionnelles : de la biologie intégrative à la biologie évolutive ; de
la description des mécanismes au rôle fonctionnel de la diversité génétique et à la
dynamique adaptative des populations. Les processus pris en compte concernent la
structure et le fonctionnement du génome et la construction du phénotype, le
comportement animal et les processus cognitifs, les stratégies d’histoire de vie, les
dynamiques adaptatives, les processus stochastiques et directionnels d’évolution des
populations, les régulations par les facteurs du milieu, des populations et des fonctions
physiologiques qui déterminent les traits de vie et la valeur sélective des individus.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Contribution à l’étude de la Biologie de la Conservation du
cerf de Corse (Cervus elaphus corsicanus) en enclos dans le
cadre de sa réintroduction en Corse
- Nicolas KIDJO UR CEFS, Toulouse
[email protected]
Année de début de thèse : 2000
Les derniers cervidés en Corse ayant disparu vers 1968, le Parc Naturel Régional Corse a
entrepris en 1985 la réintroduction du cerf de Corse (Cervus elaphus corsicanus). Ce
programme de conservation de cette espèce menacée d’extinction comporte trois phases :
la constitution d’une population souche à partir de 13 individus provenant de Sardaigne
le développement de trois populations en enclos ayant pour objectif de produire des animaux
à des fins de relâcher in natura
le lâcher de groupes d’individus sur différents sites propices au développement des
populations
Par une approche pluridisciplinaire, en étudiant les 3 populations captives, nous avions pour
objectifs de :
caractériser d’un point de vue phénotypique, génétique et sanitaire les populations captives
analyser les facteurs influant sur la dynamique démographique et l’organisation sociale de ces
populations
en tirer des enseignements pratiques permettant d’optimiser le fonctionnement des enclos de
reproduction.
Entre 2002 et 2006, nous avons réalisé des campagnes de capture dans les enclos afin
d’effectuer des prélèvements et des mesures morphométriques. Les animaux étaient alors
marqués individuellement (collier et boucle) pour un suivi par des observations régulières
selon un protocole standardisé.
Nos résultats montrent que l’espèce cerf élaphe réintroduite en Corse présente deux
particularités phénotypiques : une taille plus petite et des vocalisations différentes pour les
mâles. Le suivi des principales pathologies et du parasitisme a démontré de bonnes conditions
sanitaires d’élevage. L’étude du polymorphisme génétique sur les 3 populations captives n’a
pas révélé de phénomène de consanguinité. On retrouve le type d’organisation sociale connue
chez le cerf élaphe avec une ségrégation des sexes et une monopolisation des femelles par un
mâle dominant pendant le rut. Les analyses de paternité en génétique montrent cependant que
plusieurs mâles participent à la reproduction.
A l’issue de cette étude, un certain nombre de recommandations sont émises pour la gestion
des enclos de reproduction.
Mots Clefs : réintroduction, cerf, corse, enclos, éco-éthologie
Directeur de thèse : Stéphane Aulagnier, Université Toulouse, UR CEFS, Toulouse, France.
Codirecteur de thèse : Bernard Marchand, Université de Corse, Corte, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
88
Identification et caractérisation de la famille de protéine à
domaine LIM chez le peuplier
- Dominique ARNAUD UAGPF, Orléans
[email protected]
Année de début de thèse : 2003
Le peuplier est capable d’orienter ses axes, tronc ou branches, en formant du bois de tension.
L’objectif de ma thèse est d’identifier des facteurs de transcription régulant l’expression des
gènes impliqués dans la différenciation du bois de tension. Nous avons choisi d’étudier la
famille de protéines à deux domaines LIM chez le peuplier, car beaucoup d’ESTs homologues
aux gènes LIM sont présentes dans le bois de tension. Chez le tabac, la protéine Ntlim1
interagirait avec l’ADN du noyau pour réguler l’expression de gènes impliqués dans la voie
de biosynthèse des lignines, un polymère important du bois et participerait également dans le
cytoplasme au remodelage du cytosquelette d’actine.
L’analyse du génome de peuplier montre qu’il existe au moins douze gènes codant
pour des protéines à deux domaines LIM. Comme chez les autres plantes, ces gènes sont
interrompus par quatre introns. Les analyses phylogénétiques permettent de classer les
protéines LIM de peuplier en six sous-groupes, dont deux sont spécifiques du pollen (PLIM2
et βLIM2) et un est spécifique des fibres de bois (FLIM1).
Des analyses d’expression par RT-PCR semi quantitative réalisées sur différents tissus
chez le peuplier révèlent la spécificité d’expression de certains gènes LIM dans le xylème, le
bois tendu, les tissus vasculaires et/ou le pollen. Nous avons choisi d’étudier la protéine
encodée par le gène PtaGLIM1a, appartenant au sous-groupe FLIM1 car il est induit dans le
bois de tension.
Des analyses en Western blot avec des anticorps dirigés contre la protéine
recombinante 6His-PtaGLIM1a révèlent une accumulation de la protéine PtaGLIM1a dans le
xylème mature de bois tendu. Enfin, des peupliers transgéniques surexprimant le gène
PtaGLIM1a sont en cours d’analyse.
Mots clefs : Bois de tension, protéine à domaine LIM, peuplier, phylogénie, expression
Directeur de thèse : Gilles Pilate, INRA , UR AGPF, Orléans, France.
Codirecteur de thèse : Daniel Locker, CNRS, CBM, Orléans, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Evolution de la variabilité de caractères quantitatifs dans le
programme d'amélioration génétique du Pin maritime
- Laurent BOUFFIER UMR BIOGECO, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2003
Le programme d’amélioration génétique du Pin maritime, initié au début des années soixante,
est constitué aujourd’hui de 3 populations d’amélioration (G0, la population de base, et les
populations G1 et G2 obtenues par sélection récurrente à partir de G0). Aujourd’hui, les
variétés proposées présentent un gain génétique estimé à 30% sur la croissance et la rectitude.
Cependant, si les gains génétiques ont été importants, la question de l’évolution de la
variabilité a été très peu étudiée. Un programme de sélection récurrente conduit
inéluctablement à la diminution de la variabilité ; pourtant il est nécessaire d’en conserver
pour au moins deux raisons :
- conserver un potentiel d’amélioration car c’est en recombinant des caractères d’individus
différents que l’on peut espérer obtenir des arbres meilleurs
- pouvoir faire évoluer les critères de sélection.
L’objectif principal de ma thèse est de quantifier la diminution de la variabilité génétique au
cours des générations d’amélioration. L’évolution de cette variabilité est étudiée pour
différents types de caractères :
les caractères sélectionnés (croissance, rectitude)
un caractère non sélectionné, la densité du bois
Des données accumulées depuis le début du programme d’amélioration ont été rassemblées
pour les trois générations. Au total, une vingtaine de tests a été analysé avec un modèle mixte
au travers de la méthode BLUP (Best Linear Unbiaised Predictor). Les paramètres génétiques
relatifs à la variabilité (héritabilité, coefficient de variation génétique et phénotypique)
indiquent une forte diminution de la variabilité au cours des générations pour les caractères de
hauteur et de rectitude. La variabilité de la densité du bois, un paramètre fortement lié à la
qualité du bois, a également été étudiée car ce caractère est probablement corrélé à la
croissance. Enfin, une étude a été menée pour évaluer la possibilité d’intégrer la densité
comme nouveau critère de sélection.
Mots clefs : Pin maritime, populations d'amélioration, variabilité génétique, densité du bois
Directeur de thèse : Antoine Kremer, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Annie Raffin, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
90
Evolution, différenciation moléculaire et associations
phénotypiques de gènes candidats à l’adaptation à la
sécheresse chez le pin maritime
- Emmanuelle EVENO UMR BIOGECO, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2003
Dans le contexte des changements climatiques annoncés (augmentation de la température,
plus grande variation dans les précipitations), de nombreuses espèces d’arbres forestiers
seront soumises à des pressions de sélection de plus en plus fortes. Mais seront-elles capables
de s’adapter à ces changements brutaux, susceptibles d’intervenir sur une échelle de temps
correspondant à leur temps de génération ? L’une des approches possibles est d’évaluer
directement la diversité de gènes candidats impliqués dans des caractères d’adaptation (dont
la résistance au stress hydrique).
Cette thèse vise à analyser l’évolution et la différenciation moléculaires de gènes candidats a
priori impliqués dans la réponse au stress hydrique chez Pinus pinaster. Des populations
naturelles de cette espèce ont été échantillonnées le long d’un gradient de précipitations.
L’hypothèse de travail étant que ces populations auraient développé des stratégies adaptives
différentes à des niveaux de stress hydrique donnés. Pour 10 gènes candidats, l’estimation de
la différentiation nucléotidique et des tests d’écart à la neutralité (en utilisant comme
référence neutre 8 marqueurs microsatellites) ont permis de mettre en évidence 5 gènes ainsi
que plusieurs polymorphismes SNPs ayant été potentiellement soumis à de la sélection
diversifiante entre populations pouvant être dues à des adaptations locales ainsi que des
signatures de sélection balancée. Au sein de 2 gènes, des tests plus puissants d’écart à la
neutralité intra-population au sein d’une population aquitaine sans structuration ont également
conduit à la détection de patterns complexes de signatures de sélection positive ou balancée.
Ces résultats permettront de choisir les gènes candidats ayant potentiellement des effets forts
sur la variation phénotypique, ainsi que des polymorphismes pour une future étude
d’association au niveau inter-population, pour laquelle un large essai de
provenance/descendance a été mis en place et dans lequel l’étude de nombreux caractères
adaptatifs dont l’efficience d’utilisation en eau a révélé une différenciation quantitative
importante entre ces populations.
Mots clefs : adaptation, sécheresse, populations naturelles, pin maritime, gènes candidats
Directeur de thèse : Christophe Plomion, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Pauline Garnier-Géré, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
91
Déterminisme des stratégies d’histoire de vie chez la truite
commune (Salmo trutta) : influences maternelles et rôle de
l’habitat
- Marie-Laure ACOLAS UMR EQHC, Rennes
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
Les stratégies de vie chez la truite commune peuvent s’exprimer selon un continuum entre la
résidence stricte en eau douce accompagnée ou non de migration plus ou moins étendues au
sein du réseau hydrographique (ruisseau-rivière, ruisseau-rivière-fleuve, rivière-fleuve)
jusqu’à la migration en mer. Au sein du bassin versant de l’Oir (Basse-Normandie), la truite
commune est présente sous 2 formes principales : la forme migratrice anadrome (truite de
mer) et la forme dite « résidente » (truite de rivière) qui partagent un même pool de gènes. Le
déterminisme des migrations est encore peu connu mais plusieurs travaux mettent en avant
l’influence de la croissance du juvénile au cours de sa première voir de sa seconde année de
vie. Ce travail de thèse suit un double objectif :
(1) Comprendre dans quelle mesure les caractéristiques maternelles (truite de rivière ou de
mer, taille, âge, fécondité, poids des ovules) influencent les performances des jeunes stades
(survie, développement embryonnaire, croissance) à l’aide d’expériences en milieu contrôlé et
semi-naturel.
(2) Evaluer les performances individuelles du juvénile (survie, croissance, mobilité et capacité
à transmettre ses gènes) en regard des caractéristiques de l’habitat à l’aide d’une expérience
de suivi en milieu naturel de plus de 750 juvéniles pendant leurs 2 premières années de vie.
L’utilisation combinée d’outils d’analyse performants et innovants (télémétrie, systèmes
d’informations géographiques, modèle de marquage-recapture, isotopes stables) augmente la
pertinence de l’approche réalisée.
Ce travail implique une réflexion sur le maintien de la diversité phénotypique au sein des
populations piscicoles et sur l’intérêt de la migration dans un environnement en constante
évolution (anthropisation – variabilité climatique). Il apporte des éléments utiles pour la
conservation des populations de truite et pour la préservation et la restauration de l’intégrité
des habitats (connectivité, diversité et qualité). On s’intéresse notamment au colmatage des
substrats de reproduction des salmonidés par les matières en suspension, dont les effets sur le
développement embryonnaire, la survie et l’évolution des populations et des stocks sont
méconnues.
Mots Clefs : croissance, migration, effets maternels, stratégies de vie
Directeur de thèse : J.L. Baglinière et J.M. Roussel, INRA, UMR EQHC, Rennes, France.
Codirecteur de thèse : J.M. Lebel, Laboratoire de Biologie et Biotechnologie Marine, Caen,
France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
92
Origine et diversification des arbres chez les lignophytes du
Paléozoïque
- Anne-Laure DECOMBEIX UMR AMAP, Montpellier
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
L'apparition du port arborescent au Paléozoïque représente une étape-clé de l'histoire des
plantes et a eu des impacts importants à tous les niveaux des écosystèmes. L’objectif de la
thèse est d’étudier les premières formes arborescentes au sein des lignophytes. Ce groupe
monophylétique comprend les progymnospermes (Dévonien-Carbonifère), à reproduction
sporée, et les plantes à graines (Dévonien-présent) qui constituent l’essentiel des flores
actuelles.
L’étude se focalise sur la période fin Dévonien-début Carbonifère (env. 380-320 Ma) qui voit
la disparition des premières lignophytes arborescentes (Archaeopteridales, progymnospermes)
et l’apparition de nouvelles formes encore mal connues et d’affinités incertaines. Trois axes
de travail sont abordés :
(1) documenter la diversité taxonomique et anatomique de formes arborescentes dans la
période suivant immédiatement la limite Dévonien-Carbonifère et dans une large zone
géographique. Les spécimens étudiés sont des axes et des portions de bois anatomiquement
conservés provenant de localités européennes et australiennes.
(2) réaliser une analyse cladistique à partir des caractères végétatifs (les seuls bien
documentés) afin d’apporter un nouvel éclairage sur les affinités des premières formes
arborescentes et de savoir combien de fois le port arborescent est apparu au début de l’histoire
des lignophytes.
(3) mener des analyses multivariées pour évaluer l'évolution de la disparité morphologique et
architecturale au cours du temps.
Les données obtenues seront confrontées aux connaissances actuelles sur la paléogéographie
et les paléoclimats de la période Dévonien-Carbonifère.
Les premiers résultats ont confirmé le fait que la diversité des lignophytes arborescentes peu
après la limite Dévonien/Carbonifère est actuellement sous estimée. D’un point de vue
environnemental, la présence de formes arborescentes peu après l’extinction des
Archaeopteridales plaide en faveur d’une transition progressive entre les forêts de la fin du
Dévonien et celles du Carbonifère.
Mots-clefs : arborescence, Dévonien, Carbonifère, évolution, lignophytes
Directeur de thèse : Brigitte MEYER-BERTHAUD, CNRS, UMR AMAP, Montpellier,
France.
Codirecteur de thèse : Jean GALTIER, CNRS, UMR AMAP, Montpellier, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
93
Étude de la dynamique d'hybridation dans le complexe
d'espèces des chênes blancs (chênes pédonculés - Quercus
robur, sessiles - Q. petraea, pubescents - Q. pubescens,
tauzins - Q. pyrenaica).
- Olivier LEPAIS UMR BIOGECO, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
L’hybridation entre espèces différentes est un phénomène commun chez les plantes et peut
avoir des conséquences évolutives importantes. Par exemple, il a été montré que des
hybridations ont eu lieu lors de la recolonisation postglaciaire chez les espèces de chênes
européens. Le couple Quercus robur et Q. petraea a été particulièrement étudié car ces deux
espèces représente les espèces forestières majeure en Europe. Des analyses en population
naturelle ainsi que des résultats de croisement contrôlés montrent que l’hybridation est
possible entre ces deux espèces et qu’elle peut être unidirectionnelle dans certains cas,
conduisant à la migration d’une espèce par pollen via une hybridation récurrente sur une
espèce de chêne pionnière déjà installée. Plus généralement, l’hybridation pourrait être un
mécanisme permettant aux espèces de chênes de s’adapter plus rapidement face à des
changements environnementaux rapides par l’échange entre espèces d’allèles adaptatifs.
Cette thèse a pour but d’étudier l’hybridation contemporaine entre quatre espèces de chênes
(Quercus robur, Q. pyrenaica, Q. pubescens et Q. petraea) in situ et ex situ. Ces espèces ont
des préférences écologiques différentes tant au niveau des caractéristiques pédologiques que
climatiques. Des marqueurs génétiques microsatellites sont utilisés pour génotyper les chênes
d’une forêt dans laquelle coexistent les quatre espèces. Des méthodes d’assignation génétique
et d’analyse de parenté sont utilisées pour identifier les hybrides en forêt. De plus, des
croisements contrôlés effectués entre toutes les paires d’espèces vont permettre d’identifier
d’éventuelles incompatibilités génétiques et vérifier la viabilité des hybrides obtenus grâce à
des suivis des plantules obtenues. Des croisements impliquant des individus hybrides adultes
ainsi que des analyses sur des plantules et des glands récoltés en forêt vont permettre de
caractériser le régime de reproduction des hybrides de première génération pour prédire la
dynamique des flux de gènes interspécifiques à moyen terme.
Mots clefs : hybridation / chêne / assignation génétique / analyse de parenté / croisement
contrôlé
Directeur de thèse : Antoine Kremer, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Sophie Gerber, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
94
Effets de substances indicatrices d’un risque de prédation
sur la variabilité phénotypique chez la grenouille rousse
(Rana temporaria) et le crapaud commun (Bufo bufo)
Modulation par un herbicide, l’amitrole
- Anne-Lise MANDRILLON UMR EQHCx, Rennes
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
Les larves d’amphibiens anoures vivent dans des habitats aquatiques souvent caractérisés par
une forte turbidité, une faible luminosité et une végétalisation importante où le sens chimique
s’avère être le principal système sensoriel impliqué dans la détection des prédateurs. Sur la
base des signaux chimiques émis par les prédateurs (kairomones) ou les congénères blessés
(substances d’alarme), les larves d’amphibiens mettent en jeu des réponses antiprédatrices
visant à améliorer leur survie. Ces réponses peuvent être d’ordre comportemental,
morphologique et/ou affecter les traits d’histoire de vie.
Outre la présence de prédateurs, une multitude d’autres agents stressants, naturels ou liés aux
activités humaines, sont susceptibles de menacer les amphibiens au sein de leur
environnement. La co-existence de plusieurs de ces facteurs de stress au sein d’un même
habitat étant hautement probable, il convient d’évaluer les conséquences découlant de
l’exposition à des risques multiples. C’est dans ce cadre que s’inscrit l’objectif de la thèse.
Du fait de l’augmentation de leur présence au sein des habitats aquatiques continentaux sous
contrainte anthropique, les pesticides représentent fréquemment une menace se surimposant à
la pression de sélection liée au risque de prédation. En deçà de leurs effets létaux, ces produits
phytosanitaires peuvent induire une multitude d’impacts sublétaux susceptibles d’altérer la
physiologie, le comportement, la morphologie et/ou les traits d’histoire de vie des organismes
exposés. Les mécanismes antiprédateurs des larves d’amphibiens pouvant également affecter
ces différents niveaux de réponse de l’organisme, il semble hautement probable que les
pesticides puissent interagir avec la mise en jeu de telles défenses. Dans ce contexte, l’objectif
de la thèse est d’examiner les interactions éventuelles entre le stress d’origine naturel, lié à la
présence de substances indicatrices de prédation, et le stress d’origine anthropique, lié à la
contamination du milieu aquatique par un herbicide, l’amitrole. En particulier, nous évaluons,
en conditions de laboratoire, si des expositions différées ou simultanées à ces deux facteurs de
stress sont susceptibles d’affecter la morphologie, le comportement et/ou les traits d’histoire
de vie des stades embryo-larvaires de la grenouille rousse (Rana temporaria) et du crapaud
commun (Bufo bufo).
Mots Clefs : Amphibiens anoures - Stress multiples - Signaux chimiques indicateurs de
prédation - Amitrole - Variabilité phénotypique
Directeur de thèse : Jean-Luc Bagliniere INRA, UMR EQHC, Rennes, France.
Co-directeur de thèse : Philippe Saglio, INRA, UMR EQHC, Rennes, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
95
Stratégie Mère Porteuse chez Cupressus dupreziana A.
Camus (cyprès du Tassili) – Analyse et conséquence du
processus naturel et valorisation pour la production
d'haploïdes
- Juana Laura RIVERA NAVA URFM , Avignon
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
Le travail se situe dans le cadre de la preservation de resources génètiques et concerne
l'analyse de la biologie de la reproduction chez Cupressus dupreziana A. Camus (cyprès du
Tassili ou cyprès de Duprez) : une des espèces ligneuses les plus menacées du monde, environ
233 individus dans le désert du Tassili N'Ajjer (habitat naturel) en Algérie, qui résiste aux
facteurs environnementaux drastiques.
Pichot et El Maâtaoui (1) ont montré chez cette espèce que des méioses atypiques
conduisent systématiquement à la production de pollen diploïde. Ces observations et l'absence
de caractères d'origine maternelle chez les descendants issus de croissement entre cyprès vert
et cyprès de Duprez ont conduit à émettre l'hypothèse d'une reproduction par apomixie
paternelle (2), c'est à dire le développement de l'embryon à partir du gamétophyte mâle
(Cupressus dupreziana) à l'intérieur du gamétophyte femelle (Cupressus sempervirens).
D'autre part a été démontré que grâce à l'aptitude «mère porteuse» du cyprès de Duprez, on
peut obtenir de plantules naturellement haploïdes ou homozygotes à partir du pollen de cyprès
vert.
L'objectif général de la thèse est d'analyser les origines et conséquences de la
reproduction atypique chez Cupressus dupreziana ainsi que la valorisation de la production de
génotypes haploïdes. En plus de leur intérêt cognitif, ces genotype présentent l’avantage d'une
stérilité potencielle (faible ou absence de production des cônes femelles et mâles). La
production élevée de cônes femelles change la forme de la couronne du cyprès et son pollen
provoque les allergies d'hiver.
Pour ce projet de recherche les plantules obtenues à partir de la pollinisation libre de
C. dupreziana et les descendants de pollinisations contrôlées de C. sempervirens sont analysés
morphologiquement, par cytometrie en flux et avec des marqueurs moléculaires (nSSR).
Mots clefs : C. dupreziana, mère porteuse, apomixie, androgénèse, espèce menacée.
Directeur de thèse : Christian Pichot, INRA, UR FM, Avignon, France.
Codirecteur de thèse : Bruno Fady, INRA, UR FM, Avignon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
96
Modalité de transferts de la bromadiolone dans les réseaux
trophiques (appâts/sol – rongeurs – prédateurs), évaluation
de l’exposition et impact sur la faune non-cible.
- Mickaël SAGE USC LBE, Besançon
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
Depuis plus d’une trentaine d’années, l’ampleur des pullulations de Campagnols terrestres
perturbe le fonctionnement des agrosystèmes des plateaux jurassiens avec des implications
agronomiques, sanitaires et environnementales. Jusqu’à présent, la lutte chimique à base de
grains de blé enrobés de bromadiolone (rodenticide anticoagulant) était privilégiée pour
contrôler ces pullulations. Comme pour d’autres anticoagulants, de nombreux cas
d’intoxication de faune vertébrée non cible ont été répertoriés lors des traitements en champs.
Pourtant, le devenir de la bromadiolone au cours des opérations de contrôle reste très peu
documenté.
L’objectif de cette thèse est d’évaluer le transfert de la bromadiolone dans les chaînes
alimentaires impliquant les rongeurs prairiaux. Nous avons tout d’abord étudié sa persistance
dans les appâts puis dans les tissus des Campagnols. Enfin, le développement de marqueurs
non-invasifs permettant de mesurer l’exposition des prédateurs est envisagé. Nos travaux ont
montré que :
(1) la persistance de la bromadiolone dans les galeries de traitement est courte (demivie : 3 à 6 jours) et peu influencée par les conditions environnementales (type de sols et
conditions climatiques notamment). Par contre, cette persistance est considérablement
allongée par la mise en réserve d’appâts par les campagnols (27 < demi-vie < 45 jours). Ce
phénomène peut avoir des conséquences importantes en provoquant des intoxications
différées de rongeurs par exemple en cas de recolonisation des parcelles traitées.
(2) les prédateurs sont susceptibles de consommer des campagnols intoxiqués plus de
4 mois après un traitement. Cependant, les résidus dans les campagnols atteignent rapidement
des valeurs maximales et le risque apparaît le plus important dans les 15-20 jours qui suivent
le traitement.
Les travaux en cours visent à rechercher la bromadiolone directement dans des fèces
de renard, ces mesures pourraient en effet constituer un indicateur d’exposition des renards au
niveau populationnelle.
Mots-clés : anticoagulant rodenticide, lutte chimique, campagnols, intoxication secondaire,
chaîne alimentaire.
Directeur de thèse : Patrick Giraudoux, Université de Franche Comté, USC LBE, EA3184,
Besançon, France.
Codirecteur de thèse : Dr. Michael Cœurdassier, Université de Franche Comté, USC LBE,
EA3184, Besançon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
97
Biodiversité associée aux îlots de feuillus dans les payages
de plantation de pin maritime
- Inge VAN HALDER UMR BIOGECO, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
Les forêts de plantation ont pris un essor considérable dans le monde, mais la monospécificité
et la gestion intensive de ces types de forêt pourraient menacer la conservation de leur
biodiversité. La Forêt des Landes de Gascogne représente la plus grande forêt de plantation en
Europe, avec plus d'un million d'hectares de pin maritime. Les études préliminaires ont
montré que les boisements de feuillus isolés dans la matrice de plantations de pin constituent
des taches d'habitat particulièrement riches en espèces. D'après le modèle biogéographique
des îles, la richesse spécifique de ces milieux dépend de leur surface et de leur distance au
continent. La richesse et l'abondance des espèces associées aux îlots de feuillus seraient donc
fortement influencées par la taille et la disposition de ces îlots dans le paysage forestier
landais, c'est-à-dire par leur connectivité fonctionnelle. D'après le modèle de la mosaïque, la
richesse serait également influencée par la composition de la matrice englobant les îlots,
notamment via la complémentation d'habitats.
Afin d'étudier ces phénomènes nous avons sélectionné les papillons de jour comme modèle
biologique. En effet, ils montrent des réactions contrastées par rapport aux variables décrivant
l'habitat et le paysage. En outre, un nombre important d'espèces de papillons est menacé en
Europe. La première étape de la thèse a consisté à évaluer la composition des assemblages de
papillons dans les différents types d’habitat présents dans la forêt des Landes de Gascogne.
Ensuite, l'effet des variables locales et paysagères a été analysé sur ces assemblages. Enfin,
l’effet de la qualité, de la surface et du contexte paysager des îlots de feuillus sur ces
assemblages sera évalué dans la dernière étape de la thèse. La connectivité fonctionnelle des
îlots de feuillus en forêt de plantation sera testée par lâcher / recapture d'une espèce inféodée
aux feuillus, le Tircis (Pararge aegeria).
Mots clefs : papillons, forêt de plantation, biodiversité, connectivité, paysage
Directeur de thèse : Herve Jactel, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Luc Barbaro, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
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Dynamique de la régénération chez le pin sylvestre : impact
de la structure des peuplements et des flux de gènes à
longue distance sur la diversité génétique
- Pascal ASPE UAGPF/CGAF Orléans
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Désormais, en plus d’assurer ses fonctions économiques et sociales, la gestion forestière doit
s’orienter vers un rôle de conservation et de gestion de la diversité. Cependant, alors que de
nombreuses études existent sur les facteurs qui favorisent la croissance de peuplements
mélangés et la coexistence des espèces, bien peu posent la question en terme de dynamique de
la diversité génétique. De ce fait, même si l’impact des sylvicultures sur la diversité génétique
est largement reconnu, nous manquons encore cruellement d’indicateurs fiables pour une
gestion durable des ressources génétiques.
La modélisation s’intéresse depuis longtemps à la dynamique démographique des
peuplements, mais les modèles ont longtemps sous estimé les variations du régime de
reproduction et les flux de gènes en ne s’intéressant bien souvent qu’à la dynamique intraparcelle. Gérer et conserver les ressources génétiques nécessite pourtant de prendre en compte
non seulement les flux de gènes à longue distance en travaillant à l’échelle du massif, mais
aussi la densité et la structuration spatiale des semenciers. Cette thèse vise donc à ajouter une
nouvelle dimension spatiale et temporelle en s’intéressant aux échanges à longue, moyenne et
courte distance dans un environnement hétérogène.
Notre étude repose sur l’étude de la structuration génétique et le suivi démographique de
parcelles de pin sylvestre en cours de régénération naturelle. Ces informations sont mises en
relation avec les populations potentielles de semenciers présentant des niveaux d’organisation
spatiale différents (densité locale, structure du peuplement). Les arbres-mères, graines et
semis sont génotypés à l’aide de trois marqueurs microsatellites nucléaires et de six
microsatellites chloroplastiques. Un échantillonnage conséquent de plus de 350 arbres adultes
(pères potentiels) avec un inventaire exhaustif de certaines zones devrait permettre de
caractériser de manière originale chez un arbre forestier les flux de pollen à longue distance et
la structuration spatiale de la diversité.
Mots clefs : Pin sylvestre, diversité génétique, flux de gène, dynamique forestière
Directeur de thèse : Catherine Bastien INRA, UR AGPF, Orléans, France.
Codirecteur de thèse : Brigitte Musch, ONF, CGAF, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
99
Architecture et identification des Orchidées du Laos
- Pierre BONNET UMR AMAP, Montpellier
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Les orchidées représentent une part importante de la diversité des plantes à fleurs. Si
l’extrême variabilité de leurs structures florales a fait l’objet de nombreuses études, la
diversité de leurs modes de développement architecturaux est par contre restée largement
inexplorée. Ce travail de thèse s’attache en partie à mieux caractériser les modes de
développement architecturaux au sein de cette famille en Asie du Sud-est, et étudier leur
emploi pour l’identification à différents niveaux taxonomiques.
Ces recherches s’appuient sur l’analyse des modes de développement, permettront d’établir
une base de réflexion sur l’emploi des caractères morphologiques pour l’identification des
espèces de cette famille. L’emploi de tels caractères pour l’identification de plusieurs niveaux
taxonomiques sera alors testé pour permettra d’établir une clef d’identification des genres
d’Orchidées présents au Laos.
Cette étude s’appui sur une collection de plantes vivantes, installée à l’Université Nationale
du Laos, et complétée par ces recherches. Les collaborations établies nous permettent
d’accéder à la base de données présente à l’Herbier National de Hollande (Leiden), sur les
Orchidées d’Indochine, pour tout complément d’informations nécessaire. Ces recherches sont
en partie basées sur des observations de terrain réalisées lors de missions de collecte de
plantes, et complétée par le suivi du développement de celles-ci en serre.
En conclusion, ce travail de thèse permettra une meilleure compréhension des différents
modes de développements architecturaux au sein de la famille des Orchidées, ainsi que la
diversification de ces modes. Une partie des données recueillies permettra la publication de
travaux sur l’emploi de caractères morphologiques et architecturaux pour l’identification des
genres d’orchidées. Des données plus précises au sein de genres importants permettront
également de tester l’emploi de tels caractères en phylogénie.
Mots Clefs : Orchidées, caractères morphologiques, identification, Laos.
Directeur de thèse : Daniel Barthélémy, INRA, UMR AMAP, Montpellier, France.
Codirecteur de thèse : Pierre Grard, Cirad, UMR AMAP, Montpellier, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
100
Influence de la structure paysagère et de la répartition du
bois mort sur les communautés de Coléoptères saproxyliques
- Antoine BRIN UMR BIOGECO, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Le bois mort a été retenu comme l’un des indicateurs de la gestion durable des forêts. L’enjeu
de notre étude est double. Il s'agit de tester cet indicateur et d’améliorer les connaissances sur
lesquelles fonder des modalités de rétention du bois mort pertinentes et favorables à la
biodiversité saproxylique. Notre approche est focalisée sur les Coléoptères qui représentent
20% des espèces saproxyliques.
Nous comparerons les influences du volume, de la diversité et de la composition des pièces de
bois mort sur la structuration locale des assemblages. En complément des questions posées à
l’échelle locale, nous aborderons par une approche spatialisée les contributions relatives des
descripteurs de bois mort mesurés à différentes échelles dans le paysage environnant. On
explorera également les autres composantes de la matrice paysagère qui peuvent être
déterminantes pour le maintien de cette fraction de la biodiversité associée au bois mort.
Pour ce faire, l’inventaire du bois mort a été réalisé sur une grille d’échantillonnage
systématique de 16 km par 16 km (145 points) dans le massif des Landes de Gascogne.
L’échantillonnage des Coléoptères saproxyliques a été conduit à l’aide de pièges à
interception sur 41 points constituant une sous-grille carrée de 7 km de côté. Nous avons
également mis en émergence des pièces de bois de différentes qualité (type, diamètre et stade
de décomposition) pour inventorier l’entomofaune associée. Des métriques paysagères calculées dans des buffers de rayon variable – seront mises en relation avec les variables
descriptives de la communauté saproxylique étudiée (richesse spécifique, abondance).
Le premier volet de l’échantillonnage des Coléoptères nous permet de dresser une liste de 232
espèces. Le volume local de bois mort explique près de 70 % de la variation de la richesse
spécifique observée.
Mots clefs : indicateur, biodiversité, gestion durable
Directeur de thèse : Hervé JACTEL, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Hervé BRUSTEL, Ecole d'Ingénieurs de Purpan, Toulouse, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
101
Profils Migratoires des Civelles d’Anguille en Estuaire. Essai
de Définition du Rôle des Facteurs Internes et
Environnementaux
- Sarah BUREAU DU COLOMBIER UMR ECOBIOP, Saint Pée sur Nivelle
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Une forte diminution des stocks d’anguilles est observée depuis les années 1970 – 1980. Pour
mieux comprendre les causes de cette diminution et utiliser des méthodes de gestion
appropriées, il est nécessaire de mieux comprendre le cycle de vie des anguilles. L’anguille
européenne (Anguilla anguilla) a longtemps été considérée comme un poisson migrateur qui
se reproduit dans la mer des Sargasses et réalise sa phase de croissance dans les rivières
européennes. Cependant, il a été démontré récemment que certaines anguilles ne rejoignent
jamais les rivières et passeraient donc leur vie entière en mer ou en estuaire. La
différenciation comportementale pourrait se faire lors de la traversée de l’estuaire par les
juvéniles (civelles). Le pourcentage d’individus devenant « sédentaires », de même que les
causes et le moment de l’arrêt de cette migration demeurent pour l’instant inconnus. Le but de
cette thèse est d’essayer de comprendre l’origine de la différence de comportement migratoire
chez la civelle d’anguille européenne. Une des principales hypothèses est que la différence de
comportement migratoire est liée au statut énergétique des individus. Des civelles ayant un
niveau d’activité différent et donc une plus ou moins forte probabilité de devenir « migrant »
ou « sédentaire » sont distinguées en structure expérimentale. Les résultats obtenus jusque là
suggèrent une plus forte teneur en énergie chez les civelles « migrantes ». La composition
corporelle des civelles, leur métabolisme standard ainsi que leur comportement alimentaire
sont en cours d’étude. L’influence de la saison est également considérée. Si le temps le
permet, en lien avec l’énergie, des mesures hormones thyroïdiennes seront également
réalisées. Enfin, la dernière étape aura pour but de traduire les résultats obtenus en règles de
décision pour la construction d'un modèle de simulation du processus de traversée de
l’estuaire par les civelles en milieu naturel.
Mots clefs : Anguilla anguilla, civelle, estuaire, comportement migratoire, modélisation
Directeur de thèse : Agnès Bardonnet, INRA, UMR ECOBIOP, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Valérie Bolliet, UPPA, UMR ECOBIOP, Bordeaux, France.
Patrick Lambert, CEMAGREF, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
102
Ingénierie et biologie de la conservation des populations
naturelles de truite commune (Salmo trutta) à grande
échelle sur le réseau hydrographique de Haute-Savoie
- Arnaud CAUDRON UMR CARRTEL, Thonon les Bains
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Les populations autochtones de truite commune (Salmo trutta L.) de la zone alpine française
et donc de la Haute-Savoie sont issues du Rameau Evolutif Méditerranéen. Cependant , cette
zone a été soumise, pendant près d’un siècle, à des repeuplements intensifs et répétés
pratiqués en aveugle avec des alevins de truite issus de stocks domestiqués appartenant au
Rameau Evolutif Atlantique. Ces pratiques ont pu nuire aux populations autochtones
naturelles. Les populations autochtones persistantes sont bien adaptées aux conditions de vie
difficile des torrents alpins. Elles constituent donc un patrimoine naturel irremplaçable qu’il
était urgent d’identifier, de localiser et de mieux gérer dans une perspective de gestion durable
des ressources naturelles. Le travail, réalisé à grande échelle sur l’ensemble du département
de la Haute-Savoie, s’inscrit dans une logique d’ingénierie et de biologie de la conservation
de la diversité intraspéfique de l’espèce Salmo trutta.
Deux démarches méthodologiques ont été entreprises :
1)
des truites sub-adultes et adultes (âge >1+) ont été échantillonnées sur plus de 150
secteurs d’études, leur origine génétique a été identifiée en utilisant des microsatellites de
l’ADN diagnostiques des rameau évolutifs.Les premiers résultats génétiques mettent en
évidence la persistance de populations autochtones sur 11 zones géographiques avec
l’existence de 6 différentes unités opérationnelles de gestion.
2)
pendant 3 années consécutives, les pratiques usuelles de repeuplement ont été évaluées
par fluoromarquage à l’alizarine red S des otolithes de la totalité des alevins déversés (3
millions/an). Les contributions relative du recrutement naturel et du repeuplement, de même
que leurs caractéristiques, ont étudiées à la fois dans les populations en place au stade juvénile
0+ sur plus de 100 sites, et dans les captures par pêche à la ligne. Sur un plan
méthodologique, le travail réalisé sur le fluoromarquage a démontré: a) la possibilité de son
utilisation à grande échelle et b) la possibilité de pratiquer un pluri-marquages dès les stades
précoces ce qui permet de différencier plusieurs lots et ainsi d’envisager des suivis plus
précis.
Des stratégies de réhabilitation de populations d'origine autochtone sont évaluées.
Mots clefs : biologie conservation, truite commune, génétique, fluoromarquage
Directeur de thèse : Henri Persat, CNRS, UMR CNRS 5023 Ecologie des Hydrosystèmes
Fluviaux, Villeurbanne, France.
Codirecteur de thèse : Alexis Champigneulle, INRA, UMR CARRTEL, Thonon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
103
Structuration génétique des populations de tordeuse du
mélèze (Zeiraphera diniana) dans l’espace et dans le temps
- Sophie DELAMAIRE URZF, Orléans
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Les insectes forestiers évoluent dans des écosystèmes particuliers, notamment caractérisés par
leur longévité et leurs dimensions spatiales. Cela se reflète dans l’existence de patrons
spécifiques de dynamique des populations incluant, chez de nombreuses espèces, des
éruptions plus ou moins cycliques entrecoupées de phases de latence. Longtemps confinée à
un aspect descriptif de l’évolution démographique, la compréhension des mécanismes soustendant ces phénomènes de pullulations a fait, ces dernières années, l’objet d’une attention
renouvelée, en raison des outils de génétique et de modélisation désormais disponibles.
L’intérêt est aussi bien d’ordre théorique (théories d’épicentres et de « travelling waves ») que
pratique (conséquences pour une gestion à long terme des écosystèmes forestiers).
Un des modèles de prédilection est la tordeuse Zeiraphera diniana (Lepidoptera :
Tortricidae). Celle-ci s’attaque principalement aux mélèzes, mais elle utilise
occasionnellement d’autres conifères appartenant aux genres Larix, Pinus et Picea. Une
particularité importante est la très forte régularité dans la cyclicité de ses pullulations, qui
interviennent à intervalle régulier de 8 à 10 ans depuis des millénaires. Ces pullulations se
développent progressivement dans l’espace le long de l’arc alpin sous forme de vagues
directionnelles (« travelling waves »), débutant dans les Alpes Maritimes pour s’achever dans
les Alpes Autrichiennes.
Des modèles basés principalement sur les relations proie-parasite, fournissent une
représentation correcte du développement temporel des populations en un site donné, mais
permettent difficilement de reconstituer simultanément leur expansion spatiale. Cet aspect
soulève la notion de la capacité de dispersion et pose la question du rôle effectif joué par les
migrations imaginales qui semblent s’opérer sur de longues distances. Ces migrations, restent
mal connues et difficilement quantifiables par les techniques traditionnelles.
D’autres modèles présentent la dynamique de la tordeuse comme un phénomène couplant une
théorie d’épicentres et de « travelling waves » associée aux migrations.
Certains auteurs suggèrent un rôle éventuel d’individus portant des caractéristiques génétiques
particulières, qui pourraient être à l’origine du fondement des populations amorçant les
pullulations.
L’étude de la structuration génétique des populations dans l’espace et dans le temps, par le
bais de marqueurs génétiques, pourrait permettre de tester les hypothèses énoncées sur
l’origine des processus observés (rôle, origine et directions des migrations, rôle et origine du
pool génétique de départ). Une approche combinant plusieurs types de marqueurs
moléculaires (= indicateurs génétiques) devrait permettrent d’obtenir une vision correcte,
spatiale et temporelle, des processus à l’échelle génétique, à partir desquels pourront être
inférés des processus démographiques et dynamiques correspondants.
Mots clefs : insectes forestiers, génétique des populations, dynamique cyclique, travelling
waves
Directeur de thèse : Alain Roques, INRA, UR ZF, Orléans, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
104
Risque environnemental lié à l’utilisation de larvicides
d’origine biologique dans le cadre de la lutte anti-culicidés Approche méthodologique d’évaluation des effets sublétaux
sur les populations d’invertébrés aquatiques
- Claire DUCHET UMR EQHC, Rennes
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Les zones humides constituent un patrimoine naturel remarquable en raison de leur richesse
biologique et des importantes fonctions naturelles qu'elles remplissent (régulation du régime
des eaux, auto-épuration des cours d'eau, réservoirs biologiques, etc.). Ces milieux sont
également des lieux hautement favorables à la prolifération de nombreuses espèces d’insectes,
tels que les moustiques (Diptères : Culicidés), dont certaines espèces peuvent être
particulièrement nuisantes et font alors l’objet de traitements anti-larvaires. Or, ces
traitements peuvent avoir des répercussions sur la biodiversité des peuplements d’invertébrés.
Il apparaît dès lors indispensable d’évaluer le risque écotoxicologique lié à leur utilisation.
Dans ce contexte, l’objectif du projet de thèse est de définir, de mettre en œuvre et de valider
des méthodes d’évaluation des risques environnementaux d’insecticides d’origine biologique,
déjà utilisés (Bti) ou susceptibles de l’être (spinosad), dans le cadre de traitements antilarvaires de démoustication en France, dans deux écorégions : le milieu littoral atlantique et le
milieu littoral méditerranéen. D’une manière générale, la démarche consiste à évaluer la
concentrations des produits dans le milieu et à mettre en relation l’exposition des individus
avec les réponses biologiques quantifiées au niveau des organismes (approche de type
écophysiologique ou physiopathologique) et des populations (approche démographique).
Ainsi, deux types d’approches (descriptive, analytique, générique) se combinent :
- Une approche de laboratoire, basée sur des tests de toxicité permettant de mesurer l’intensité
des effets au niveau individuel sur un taxon utilisé comme modèle (Daphnia sp.), à l’aide de
critères biochimiques représentatifs des processus d’intoxication et de métabolisation
(activités d’enzymes de type estérases, acétylcholinestérase, chitobiase, carboxylestérase,
glutathion S-transférase,…) et de critères physiologiques relatifs à l’expression de diverses
performances individuelles (survie, reproduction, croissance) ;
- Une approche en microcosmes in situ (en zones littorales atlantique et méditerranéenne),
permettant d’obtenir des conditions intermédiaires entre le laboratoire et le milieu naturel.
Ainsi, dans des conditions plus réalistes, les réponses des daphnies sont mesurées au moyen
de critères démographiques pour suivre les populations (effectif, structure d’âge, etc.) et de
critères biochimiques sélectionnés parmi ceux préalablement étudiés en laboratoire. Les
réponses obtenues en milieu naturel dans les deux écorégions sont par la suite confrontées à
celles obtenues en laboratoire.
In fine, les études dans les deux écorégions sont ensuite comparées dans le but d’harmoniser
des méthodes d’évaluation de risque environnemental applicable à l’ensemble des milieux
traités dans le cadre de la démoustication.
Mots-clefs: insecticide, démoustication, impacts non intentionnels, individu, population,
daphnie
Directeur de thèse : Laurent Lagadic, INRA, UMR EQHC, Rennes, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
105
Etude du protéome du bois en formation chez le pin
maritime
- Marcelo GARCES UMR BIOGECO, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Au cours des quarante dernières années, l’optimisation des méthodes sylvicoles et
l’introduction de variétés améliorées ont permis d’accroître considérablement la productivité
et l’homogénéité du bois du pin maritime. Dans un contexte de gestion durable de la forêt
Aquitaine, il s’agit maintenant de garantir la pérennité du massif forestier, tant sur le plan
écologique qu’économique. Pour permettre aux différents acteurs de la filière forêt-boispapier de disposer d’une matière première de qualité au travers d’une ressource génétique
améliorée, un programme de recherches multidisciplinaire a été développé à la fin des années
1990 a fin d’ étudier le déterminisme génétique et moléculaire de le qualité du bois.
La compréhension des mécanismes moléculaires impliqués lors de la formation du bois passe
par l’étude du génome exprimé lors de la xylogénèse, tant au niveau des transcrits que des
protéines. Le bois est un matériel variable tant sur le plan chimique, anatomique, que de ses
propriétés mécaniques.
Dans le cadre de cette thèse nous testerons l’hypothèse que cette variabilité peut-être reliée à
l’expression différentielle de protéines lors de la formation du bois.
Il s’agira dans un premier temps d’analyser et de comparer des cartes protéiques obtenues par
électrophorèse bidimensionnelle des protéines totales extraites du xylème en différenciation
selon :i/un gradient d’âge cambial(du bois juvénile échantillonné au sommet de l’arbre au bois
adulte échantillonné à la base du tronc), ii/un gradient saisonnier (du bois de printemps, au
bois d’ été collecté en fin de saison de végétation).
Une fois les protéines d’intérêt repérées via analyse d’image et analyses statistiques, celles qui
présentent des différences d’accumulation significatives seront systématiquement
caractérisées par spectrométrie de masse en tandem (ESI MS/MS). En parallèle, la
caractérisation des mêmes échantillons sera réalisée au niveau chimique et anatomique
Mots clefs : bois, protéome, pin maritime, cambium
Directeur de thèse : Christophe Plomion, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Raul Herrera, Université de Talca, Chili.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
106
Eco-éthologie et biologie de la conservation du Beira
(Dorcatragus megalotis)
- Nina GIOTTO UR CEFS, Toulouse
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Le Beira (Dorcatragus megalotis) est une antilope endémique de la corne de l'Afrique. Seule
espèce actuelle en son genre, elle est considérée comme menacée par l'UICN, et sa biologie
est très peu connue. Le but du présent travail est de mieux connaître le statut actuel et l'écoéthologie de l'espèce sur le territoire djiboutien, afin de proposer des mesures de conservation
efficaces.
La première partie de l'étude, déjà réalisée, a consisté à établir l’aire de répartition du Beira et
à estimer ses effectifs sur l’ensemble de Djibouti. L’espèce se révèle cantonnée aux collines
désertiques du sud du territoire et la population totale est évaluée à 100 – 200 animaux.
La deuxième partie de l’étude, actuellement en cours, consiste à faire le suivi d’une petite
population au cours d’un cycle annuel, afin de connaître le cycle biologique de l’espèce (une
ou deux pics de reproduction par an ?), son organisation sociale (taille, composition et
stabilité des groupes), son organisation spatiale (surfaces utilisées, éventuelle territorialité), le
rythme d’activité des animaux, ainsi que leur utilisation des habitats. Le rythme d’activité et
l’utilisation des habitats de la chèvre domestique, la principale espèce concurrente du Beira,
sont étudiés en parallèle sur le même site. Une étude micrographique des fèces viendra
compléter les observations visuelles pour établir le régime alimentaire des deux espèces.
Mots clefs : Beira, Antilopinae, Eco-éthologie, Aire de répartition, Afrique
Directeur de thèse : Jean Joachim, INRA, UR CEFS, Toulouse, France.
Codirecteur de thèse : Jean-François Gerard, INRA, UR CEFS, Toulouse, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
107
Succès reproducteur et fitness des mâles précoces de
saumon atlantique (Salmo salar L.) : effets des facteurs
environnementaux (diversité de l’habitat, température,
contaminants)
- David GRIMARDIAS UMR ECOBIOP, St Pée sur Nivelle
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Chez le saumon atlantique (Salmo salar L.) les adultes (anadromes) se reproduisent après
avoir migré en mer et y avoir passé une ou plusieurs années en mer. Cependant certains
individus ne migrent pas et peuvent participer à la reproduction dès leur première ou
deuxième année de vie : les tacons mâles précoces. Bien plus petit que les saumons
anadromes, ils peuvent féconder une proportion importante des œufs lors de la frai. Leur
contribution à la reproduction est très importante puisqu’elle permet de maintenir une forte
variabilité génétique même dans des populations de très petites tailles.
Nous essayons de déterminer si certains facteurs environnementaux peuvent influer sur leur
contribution. Ce sujet de thèse est donc basé sur l’étude de 3 facteurs environnementaux :
- l’hétérogénéité de l’habitat : Les deux premières années d’expérimentations devraient nous
permettre de déterminer si la présence de caches autour de la zone de frai (blocs rocheux,
sous-berges, végétations et racines immergées, etc.) favorise ou non la contribution des tacons
mâles précoces lors de la reproduction (études comportementales et assignation de paternité
par microsatellites).
- la température : Durant l’hiver 2007-2008, l’effet de la température sur la reproduction et la
sélectivité des femelles sera étudié en milieu expérimental. Il semblerait que les femelles
peuvent être bloquées par des températures élevées. Ne disposant que d’une dizaine de jours
pour pondre ses œufs, celles-ci pourraient être enclins à mieux accepter la présence des tacons
mâles précoces à ses côtés. L’effet de la température sera abordé dès cette année grâce à un
jeu de données qui regroupe des informations sur plus de 20 ans.
- la présence de contaminants : Les éventuels effets de contaminants (métaux lourds) sur la
physiologie, la reproduction, ainsi que le comportement chez le saumon atlantique seront
abordés sous forme bibliographique (collaboration avec G. Bareille, LCABIE).
Mots clefs : Salmo salar, mâles précoces, succès reproducteur, habitat de reproduction,
température, contaminants
Directeur de thèse : Marc JARRY, UPPA, UMR ECOBIOP, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Edouard BEALL, INRA, UMR ECOBIOP, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
108
Variabilité génétique de la microdensité du bois,
conséquences pour l'adaptation au changement climatique
chez le douglas (Pseudotsuga menziesii (Mirb) Franco) et
chez le pin ponderosa (Pinus ponderosa (Dougl) Laws.
- Alejandro MARTINEZ MEIER UAGPF, Orléans
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Les canicules et sécheresses observées ces dernières années sont des manifestations du
changement climatique global. Ces évènements vont devenir de plus en plus fréquents. Ils
entraînent des modifications de processus écophysiologiques influençant la survie des arbres.
Les périodes où la demande en eau dépasse la disponibilité deviennent plus fréquentes et plus
longues, augmentant les risques de cavitation. La vulnérabilité à la cavitation est liée à la
proportion de parois et de lumen, qui détermine la densité du bois. On peut donc considérer la
densité du bois comme un caractère adaptatif permettant de caractériser des réponses
différentes à des conditions climatiques extrêmes. Le niveau de densité du bois mis en place
en réponse à une sécheresse peut déterminer la survie ou le degré d'affectation de l'individu.
Est-il ainsi possible d'observer et, pourquoi pas, de sélectionner des génotypes réagissant de
façon plus favorable que d'autres aux nouvelles conditions climatiques ?
Nos principaux objectifs sont de :
étudier chez le douglas la variation phénotypique de caractères microdensitométriques afin de
déterminer quelles traces laissent les évènements climatiques favorables et défavorables dans
le bois
étudier également chez le douglas le contrôle génétique de variables microdensitométriques
identifiées comme des réponses à des évènements climatiques extrêmes
chez le pin ponderosa, rechercher et quantifier, toujours dans des profils
microdensitométriques, les traces d'un fort gradient de pluviométrie.
Nos résultats préliminaires montrent que la canicule de 2003 a entraîné chez le douglas la
formation d'un cerne incomplet, plus fin, avec une densité et une largeur de bois final et une
densité moyenne de cernes plus faibles que les années précédente et suivante. Les différents
génotypes étudiés ont réagi de façon significativement différente au climat de 2003. Enfin, on
a montré que les arbres indemnes et les arbres très affectés étaient, avant la canicule,
significativement différents pour certaines variables microdensitométriques.
Mots clefs : adaptation, microdensité, densité du bois, canicule, sécheresse, changement
climatique.
Directeur de thèse : Philippe Rozenberg, INRA, UR AGPF, Orléans, France.
Codirecteur de thèse : Mario Pastorino, INTA Bariloche - CONICET, Argentina.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
109
Analyse de l’expression d’un gène d’Hémoglobine nonsymbiotique chez 2 espèces de chênes [Quercus petraea L.
and Q. robur L.] en réponse rapide à l’ennoyage
- Claire PARENT USC LBE, Besançon
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
La réponse et l'adaptation des espèces ligneuses au stress hypoxique sont encore peu connues,
surtout au niveau moléculaire. L'hypoxie agit sur les végétaux en diminuant leur croissance,
leur développement et leur régénération (Dat et al., 2004). Elle correspond à une forte
diminution du taux d’oxygène dans le compartiment racinaire liée à l’excès d’eau dans le sol.
Il existe peu de connaissances sur les processus physiologiques et la régulation génique des
plantes durant ce phénomène. L'hémoglobine non symbiotique semble ubiquitaire dans le
règne végétal et présente une forte affinité pour l’O2. Elle est synthétisée dans les racines
quand la concentration en oxygène, diminue. Elle pourrait donc jouer un rôle important dans
la réponse cellulaire et moléculaire à l'hypoxie.
Le clonage d'un gène d'hémoglobine non-symbiotique a été effectué chez le chêne sessile
(Quercus petraea L.). L'ARNtotal a été extrait à partir de racines de jeunes chênes stressés par
ennoyage (Folzer et al., 2005). A partir d’une matrice ADNc, un fragment d’Hb a été cloné,
caractérisé par séquençage puis complété par 5’-RACE-PCR. La séquence obtenue code pour
une protéine d’Hb de 161aa. Les résultats du niveau du transcrit au niveau des différents
organes de la plante par Northern blotting montrent une abondance au niveau des racines, un
taux plus faible dans la tige et les feuilles. L’expression du gène dans les racines en réponse à
un stress court, montre une diminution progressive chez le chêne sessile alors que chez le
chêne pédonculé on observe un pic d’expression après 1h d’ennoyage suivi d’une chute
rapide. Cette différence d’expression de l’Hbns entre les 2 espèces pourrait être à l’origine de
la différence de tolérance à l’ennoyage.
En parallèle, une collaboration avec le laboratoire de botanique de l’université de Genève (M.
Crèvecoeur) vise à mettre en évidence par Hybridation In Situ, la localisation de l’Hb au
niveau du cortex racinaire, ceci afin de mettre en relation son expression et son rôle dans la
signalisation et/ou dans la formation des lacunes.
Mots Clefs : Hémoglobine non-symbiotique (Hbns), Hypoxie, Espèces ligneuses, Quercus
petraea L., Quercus robur L.
Directeur de thèse : Pierre-Marie Badot, Université de Franche Comté, USC LBE, EA3184,
Besançon, France.
Codirecteurs : Nicolas Capelli, Université de Franche Comté, USC LBE, EA3184,
Besançon, France.
James Dat, Université de Franche Comté, USC LBE, EA3184, Besançon,
France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
110
Variabilité spatio-temporelle du régime de reproduction du
sapin pectiné (Abies alba, Mill.)
- Gwendal RESTOUX UR FM, Avignon
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Le système de reproduction et les flux de gènes sont des éléments centraux du
processus évolutif chez les plantes, et un compartiment majeur à considérer dans le cadre des
changements globaux et de la conservation de la diversité adaptative, en particulier chez les
espèces à longue durée de vie comme les arbres. Le taux d'autofécondation réalisé, la distance
de dispersion du pollen et la diversité des nuges pollinques constituent les composantes
principales du régime de reproduction. Bien qu’étudié depuis fort longtemps (Darwin 1876),
le système de reproduction, et particulièrement la reproduction mixte allogamme / autogamme
continue à soulever de nombreuses questions aussi bien en termes évolutifs (Williams, 1974)
qu’en ce qui concerne sa variabilité dans le temps et l’espace (Shea, 1987; Ledig et al., 2002;
Oddou-Muratorio et al., 2005), qui est souvent expliquée par trop peu de paramètres, traités
non conjointement (Krouchi et al., 2004; Oddou et al., 2005) et ce malgré l'aspect prometteur
de telles études (Irwin et al., 2003). Cette thèse a pour but de quantifier et d'expliquer sous un
angle d’écologie évolutive la variabilité de la reproduction (régime de reproduction et
paramètres de fertilité) inter-individuelle et inter-annuelle chez une espèce majeure des
écosystèmes montagnards, le sapin pectiné.
Pour répondre à cette question, environ 150 semenciers ont été suivis en terme de
fertilité (quantité de pollen, quantité de cônes, nombre de graines vides) pendant 5 ans (de
2002 à 2006) et leurs graines génotypées (10-20 graines par arbre et par an avec 4 marqueurs
microsatellites chloroplastiques pendant 4 ans). Les paramètres génétiques estimés
(composition du pollen allofécondant, distance de dispersion, densité efficace i.e. par
TwoGener Austerlitz et al., 2001, taux d'autofécondation i.e. par vraisemblance) seront mis en
relation avec des variables biologiques et physiques telles que la densité de voisinage à
différentes échelles, la hauteur, la circonférence, la pente et l’altitude . Nous chercherons à
expliquer comment ces variables vont influencer à la fois les paramètres de fertilité et le
régime de reproduction dans le temps et l'espace ; et, réciproquement, comment les
paramètres de fertilité peuvent expliquer le régime de reproduction.
Mots Clefs :Régime de reproduction; Variabilité; Ecologie; Génétique des populations
Directeurs de thèse : Bruno Fady, INRA, UR FM, Avignon, France.
Codirecteurs : Etienne Klein, INRA, UR FM, Avignon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
111
Amélioration des méthodes d’échantillonnage spatialisées
pour l’estimation des dégâts d’insectes forestiers
- Jean Charles SAMALENS LAGARDERE UMR BIOGECO, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Cette étude s’inscrit directement auprès du programme NetForPest piloté par l’INRA comme
application régionale de la directive Forest Focus qui vise à surveiller de manière harmonisée,
étendue, globale et à long terme l’état des écosystèmes forestiers européens. La question de
recherche est de savoir comment optimiser le système surveillance des dégâts d’insectes à
échelle régionale.
Dans un premier temps, une étude rétrospective sur les dégâts de scolytes post tempête été
conduite à l’échelle du paysage, sur un massif de 1500 ha. A partir de la cartographie
exhaustive des attaques réalisée au moyen de photographies aériennes (IRC) une méthode
d’évaluation quantitative simple et peu coûteuse a été mise au point. Cette méthode repose sur
l’observation des bordures de peuplements par cheminement le long des pistes forestières
selon une profondeur de vision fixe de 10m.
Dans un deuxième temps, l’estimation des dégâts forestiers a été envisagée l’échelle subrégionale (25000 ha) à partir d’un réseau de 145 placettes permanentes. Une phase exhaustive
de terrain et différentes simulations spatiales de plans d’échantillonnage ont permit la
comparaison et l’évaluation de méthodes d’évaluation actuellement utilisées (IFN, ICP). Par
réechantillonnage, l’étude s’est focalisée sur l’optimisation de l’intensité (nombre et
disposition des arbres observés par placette, nombre de placettes) et de l’architecture du
réseau d’observation (maille et disposition des points de sondage dans l’espace).
L‘investigation porte maintenant sur les tests de changements d’échelle et la prise en compte
de variables explicatives (stationelles, forestières et paysagères) de la répartition et la
dispersion spatiale de l’ensemble des dégâts. A partir de la classification d’une image satellite
SPOT5, plusieurs simulations de paysages vont pouvoir être développé pour tester la
robustesse des réseaux d’échantillonnage pressentis. Dès lors, il sera envisagé de développer
un système d’information et de surveillance par la cartographie, le calcul d’indices et peut être
la définition de nouveaux indicateurs opérationnels.
Mots clefs : Surveillance, dégats, géostatistiques, SIG, changement d'échelle.
Directeur de thèse : Hervé Jactel, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Jean-Pierre Rossi, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
112
Microevolution des arbres en reponse aux changements
climatiques
- Florian ALBERTO UMR BIOGECO, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Les réponses des arbres aux changements climatiques ont suscité de nombreuses publications
ces dernières années. Ces réponses dépendent des mécanismes microévolutifs qui
accompagnent l'adaptation des espèces.
L'objectif est d'identifier les mécanismes évolutifs du chêne sessile (Quercus petraea Matt.
Liebl.) qui ont eu cours lors de la recolonisation des vallées pyrénéennes et d'estimer la
vitesse d'évolution des populations.
Il s'agit d'une approche rétrospective combinant génétique des populations, biologie évolutive
et écologie. Au plan experimental l'étude s'appuie sur des populations de chênes sessiles
échantillonnés dans deux vallées pyrénéennes (vallée de Luz Saint-Sauveur et vallée d'Ossau),
le long d'un gradient altitudinal entre 100 et 1600 m.
L'esperimentaion se divise en trois parties :
reconstruction historique de la colonisation, inférée à partir de données
paléoécologiques et moléculaires.
identification des évenements démographiques ayant eu cours lors de la colonisation
(effets de fondation, dérive génétique, migration…), faite à partir d'une analyse de la diversité
moléculaire neutre (marqueurs microsatellites, ADN non codant)
estimation de la différenciation génétique des populations faites pour des gènes
candidats potentiellement impliqués dans le débourrement, et pour des caractères
écophysiologiques (assimilation maximum, conductance stomatique maximum, efficience
d'utilisation de l'eau, résistance à la cavitation et débourrement) en test de provenance avec
transplantations réciproques à plusieurs altitudes.
L'analyse de la diversité génétique neutre a montré un niveau de diversité homogène le long
du gradient altitudinal et un degré de différenciation faible entre les populations (Fst global =
0,020) et quasi nul entre les deux vallées (Fst inter vallées = 0,003).
Ce résultat montre une absence d'appauvrissement génétique avec l'altitude et un homogénéité
entre les population qui constituent un cadre idéal pour étudier l'éventuelle signature
moléculaire de la sélection pour les gènes candidats du débourrement.
Mots clefs : Quercus petraea, adaptation génétique, gradient altitudinal, test de provenance,
gènes candidats.
Directeur de thèse : Antoine KREMER, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Sylvain DELZON, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
113
Potentialité de migration des essences forestières dans le
cadre des changements climatiques – Intégration des
processus de survie, fructification et dispersion.
- Annabelle AMM URFM Avignon
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
L'ampleur du changement global imposera aux espèces non seulement de s'adapter mais aussi
de migrer. Or, il est à craindre que l'évolution du climat soit plus rapide que la migration de
certaines espèces (Higgins et al., 2003). Les estimations du déplacement des zones
biogéographiques, sont de l'ordre de plusieurs centaines de km d'ici à 2100 (en l'absence de
compensation altitudinale) (Badeau et al., 2004 et 2005). Des travaux récents concernant des
essences nord américaines, basés sur les marqueurs génétiques, estiment que la recolonisation
lors de l'holocène s'est opérée à une vitesse de quelques dizaines de mètres par an (McLachlan
et al., 2005). Cet ordre de grandeur est cohérent avec les estimations effectuées à partir de la
dispersion des graines et des semis (Sagnard, 2007; Julio Camarero et al., 2005), il est
cependant probablement trop faible par rapport à l'évolution du climat. Dans un objectif
d'évaluation du risque encouru par les différentes espèces, il est d’abord nécessaire d'évaluer
les vitesses potentielles de migration résultant de la combinaison entre la durée des cycles de
reproduction, l'intensité de fructification et la distance de dispersion physique des semences.
En parallèle, il est aussi essentiel d’évaluer l’effet des changements globaux sur les différents
processus cités ci-dessus ainsi que le taux de survie des différentes espèces. Une meilleure
compréhension des bases fonctionnelles de la mortalité (Martinez-Vilalta et al., 2002) et de la
reproduction est requise.
La problématique de cette étude est de savoir si les potentialités de migration des essences
forestières sont compatibles avec l'évolution du climat. Plusieurs hypothèses de travail sont
envisagées. Il est tout d'abord considéré que l'adaptation en termes de fitness (survie et
fécondité) des individus à longs cycles reproductifs sera faible. La tolérance aux
modifications climatiques reposera essentiellement sur la plasticité. Les changements
climatiques agiront sur des processus tels que la fructification, la survie, la mortalité, alors que
les processus de dispersion des graines resteront inchangés.
D'un point de vue expérimental, la calibration des processus sera réalisée sur des variables
climatiques et stationnelles. Les principaux sites d'étude seront les sites modèles de l'URFM
en matière de dynamique forestière (le Mont Ventoux et la montagne de Lure) et les trois
espèces étudiées seront le sapin pectiné, hêtre et cèdre de l’Atlas. Le changement climatique
sera simulé par des gradients altitudinaux, notamment celui installé sur les faces nord et sud
du Mont Ventoux, en 2006.D'un point de vue méthodologique, un modèle « théorique » sera
construit. Des simulations seront ensuite réalisées sur des paysages virtuels puis sur des
paysages réels de l'arrière-pays méditerranéen (données IGN, IFN, Météo France...).
Mots clefs : Migration, dynamique forestière, changements climatiques, modélisation.
Pichot Christian, chargé de Recherches génétique, au département Ecologie des Forêts, Prairies et
milieux Aquatiques (EFPA).
Dreyfus Philippe, chargé de Recherches croissance, au département Ecologie des Forêts, Prairies et
milieux Aquatiques (EFPA).
Davi Hendrik, chargé de Recherches croissance, au département Ecologie des Forêts, Prairies et
milieux Aquatiques (EFPA).
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
114
Analyse de la variabilité génétique quantitative et
moléculaire dans le complexe d’espèces d’arbres tropicaux
Eperua en Guyane française.
- Delphine AUDIGEOS UMR ECOFOG,Kourou
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
La forêt tropicale est caractérisée par une forte diversité spécifique et par un niveau élevé de
compétition pour l’occupation de l’espace surtout aux stades juvéniles. Les stratégies
d’occupation de l’espace sont liées aux modalités de dispersion des graines, pour lesquelles
un ensemble de données est déjà disponible, mais les probabilités de survie des graines
jusqu’à l’âge reproductif reposent sur leur potentiel d’adaptation au milieu et sur leur
capacité de compétition intra- et interspécifique. Dans ce contexte, les espèces du genre
Eperua (E .falcata et E.grandiflora) constituent un modèle adéquat grâce notamment à la
taille importante de leurs effectifs et à la variabilité de leurs préférences de conditions
édaphiques.
L’objectif de cette thèse est de comprendre comment la distribution de la diversité génétique
neutre (processus démographiques) et adaptative (processus démographiques et sélectifs)
contribue à déterminer la capacité de chaque espèce d’occuper l’espace et d’entrer en
compétition avec les autres.
Pour cela, l’échantillonnage a été fait sur le dispositif expérimental de Paracou, pour lequel
tous les arbres (de diamètre supérieur à 10 cm) sont identifiés, cartographiés et mesurés à
intervalles réguliers et les données topographiques et pédologiques connues. L’étude de la
diversité génétique se découpe en trois parties :
1) La diversité génétique neutre sera estimée par l’analyse de plusieurs marqueurs
microsatellites déjà disponibles pour Eperua.
La diversité adaptative sera appréhendée de deux manières :
2) Une approche quantitative : en cultivant en milieu contrôlé des descendances en absence ou
en présence de stress et en mesurant leurs caractères adaptatifs et leurs performances.
3) Une approche moléculaire : basée sur l’étude de « gènes candidats » de la famille des
aquaporines, impliqués dans la réponse au stress hydrique.
Les premiers résultats ont montrés un niveau satisfaisant de polymorphisme pour les deux
espèces, à la fois pour les microsatellites et pour le séquençage.
Mots Clefs : Eperua, diversité génétique, gènes candidats, aquaporines, stress hydrique.
Directeur de thèse : Scotti Ivan, INRA, UMR ECOFOG, Guyane, France.
Codirecteur de thèse : Thibaut Bernard, CNRS, UMR ECOFOG, Guyane, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
115
Etude des mécanismes de toxicité de l'ozone chez le
Peuplier : approche protéomique des impacts foliaires.
- Sacha BOHLER UMR EEF, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Lors des dernières décennies, les concentrations d'ozone à la surface terrestre ont fortement
augmenté, donnant lieu à une pollution dont l'impact sur les plantes est indéniable. Il est
estimé que la production de biomasse des forêts européennes est diminuée de 10 % dû à
l'ozone.
De nombreuses études existent sur les effets de l'ozone sur les plantes, mais les changements
induits au niveau physiologique ne sont pas encore précisément connus. L'étude protéomique
proposée pourrait permettre une vue d'ensemble sur les effets de l'ozone sur les protéines de
peuplier, et ainsi révéler des pistes à suivre pour des études spécifiques.
La méthode utilisée pour l'étude des protéines solubles est basée sur des gels d'électrophorèse
à deux dimensions. Les protéines de feuilles de peupliers traités et de peupliers contrôles sont
extraites, marquées avec des fluorochromes, puis séparées en fonction de deux facteurs, le
premier étant le point isoélectrique, le deuxième étant la masse moléculaire. Une fois les
protéines séparées, les différences entre échantillons traités et non traités sont recherchées, et
les protéines sont identifiées.
Dans le cadre de cette thèse, cette méthode a déjà permis d'identifier un certain nombre
d'enzymes et de protéines impliquées dans la réponse au stress ozone. La majeur partie de ces
protéines sont liées à la photosynthèse, la phase photochimique tout aussi bien que la phase
biochimique.
L'étude sera poursuivie par une analyse plus précise des chloroplastes de peupliers traités à
l'ozone par une deuxième technique protéomique, la Blue Native. Cette technique permet
l'étude des complexes membranaires, non présents dans les extraits de protéines solubles. Il
s'agit d'une méthode basée sur des gels à deux dimensions. La première dimension sépare les
complexes membranaires sous forme native en fonction de leur taille alors que la deuxième
dimension sépare les différents constituants des complexes selon leur masse moléculaire.
Mots clefs : Chloroplaste ; Ozone ; Peuplier ; Photosynthèse ; Protéomique.
Directeurs de thèse : Prof. Pierre Dizengremel, UHP, UMR EEF, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Dr. Jean-François Hausman, CRP - Gabriel Lippmann, Département
EVA, Belvaux, Luxembourg
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
116
Cartographie comparée chez les Fagacées
- Jérôme DURAND UMR BIOGECO, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Cette thèse est financée par le réseau d'excellence européen EVOLTREE, projet qui
s'intéresse à l'adaptation des arbres aux changements climatiques. Mon projet de recherche
porte sur la cartographie comparée chez les Fagacées et regroupe 8 laboratoires européens
avec lesquels le travail est mené en étroite collaboration.
Les objectifs de cette thèse sont (1) de développer un outil (carte génétique) qui nous
permettra de comparer différents génomes de Fagacées et d’étudier leur évolution au sein de
cette famille (conservation de la macro-synténie) et (2) d’identifier une petite zone du génome
par cartographie fine qui pourrait contrôler l’expression d’un QTL d'efficience d'utilisation de
l'eau.
Axe1 : Cartographie comparée
Mon travail consiste tout d’abord à développer des marqueurs orthologues, en l’occurrence
des microsatellites issus d’EST (partie exprimée du génome, généralement bien conservée)
sur 3 espèces de Fagacées (chêne, châtaignier et hêtre). Ces marqueurs (qui contiennent des
petits motifs répétés en nombre variable de 2 à 6 paires de bases) sont des marqueurs
hautement polymorphes, co-dominants et le plus souvent transférables entre espèces
phylogénétiquement proches. Ces marqueurs seront ensuite cartographiés dans sur le génome
du chêne pédonculé et parallèlement sur ceux du châtaignier et du hêtre par des partenaires
d’Evoltree. L’ordonnancement des marqueurs sur les différents groupes de liaison sera
comparé entre les 3 cartes et permettra d’étudier la synténie et la colinéarité des génomes.
Une telle information apportera non seulement des connaissances sur l’évolution moléculaire
au sein des fagacées mais aussi permettra d’envisager le transfert d’information génétique
d’une espèce à une autre (Gènes identifiés, QTL…)
Axe2 : Etablissement d’une cartographie fine autour d’un QTL
Un autre volet de cette thèse consistera à analyser les bases moléculaires d’un QTL majeur de
l'efficience d'utilisation de l'eau chez le chêne pédonculé. Ce travail comprendra la
construction d’une cartographie fine autour du QTL grâce à l’utilisation d’une banque
génomique de grands fragments d’ADN (BAC).
Mots clefs : Chêne pédonculé, Fagacées, cartographie génétique, marqueur microsatellite
cartographie de QTL
Directeur de thèse : Christophe Plomion, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Catherine Bodénès, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
117
Etude de la variabilité de la dispersion dans une population
en cours de colonisation
- Julien FAYARD URFM, Avignon
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Les processus de colonisation de populations sont étudiés à l’Unité de Recherche Forestière
Méditerranéenne pour leur importance dans le contexte méditerranéen de fermeture des
milieux suite à la déprise agricole et dans la problématique d’invasion biologique suite à
l’introduction d’une nouvelle espèce (e.g. le cèdre).
Les processus de colonisation font l’objet de nombreux travaux de modélisation, surtout pour
décrire les vitesses de colonisation (Hastings et al. 2005) et la répartition spatiale des
individus (Shigesada et al. 2005), moins pour décrire la structuration spatiale de la diversité
génétique (Ibrahim et al. 1996, Edmonds et al. 2005, Le Corre et al. 2000, Troupin et al.
2006).
Pour ces deux types de questions, un mécanisme prépondérant est la dispersion longue
distance (Clark et al. 2001, Kot et al. 1996, Klein et al. 2006) et l’approche la plus
prometteuse pour la caractériser est l’approche physique (Nathan et al. 2005, Levin et al.
2003, Jarosz et al. 2004).
A l’heure actuelle, peu de modèles intègrent une variabilité de la fonction de dispersion entre
les individus selon leur position dans la population (Dwyer et al. 2006). Cette variabilité
pourrait être attendue, (i) comme imposée par les variations de l’environnement, (ii) comme
résultat d’une sélection pour la dispersion ou enfin (iii) comme issue de plasticité adaptative
(Ronce et al. 2005).
L’objectif de cette thèse est d’étudier des modèles de colonisation incluant une variation de la
fonction de dispersion, et en particulier des modèles prenant en compte les spécificités du
cycle de vie des arbres. Nous proposons pour cela (i) d’utiliser des modèles physiques
d’écoulement d’air et de transport des particules prenant en compte l’hétérogénéité du milieu
physique, pour évaluer la variabilité des fonctions de dispersion que l’on peut attendre comme
issue de différents types d’hétérogénéités du milieu (fermeture du peuplement, reliefs,
obstacles), (ii) d’injecter ces fonctions de dispersion dans des modèles de colonisation simple
pour caractériser les vitesses de colonisations, la structure spatiale de la diversité, …
Finalement, l’étude d’une colonisation de cèdres sur le Mont Ventoux, à petite échelle de
temps (3 générations) et d’espace (quelques kilomètres) permettra de mettre en relation les
résultats des modèles avec des données démographiques ou génétiques spatialisées.
Mots clefs : colonisation ; dispersion ; espèces forestières ; structure spatiale de la diversité
Directeur de thèse : François Lefevre, INRA, URFM, Avignon, France.
Codirecteur de thèse : Etienne Klein, INRA, URFM, Avignon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
118
Aspects physiologiques et moléculaires de la formation du
bois chez le peuplier lors de l’interaction entre une
contrainte hydrique et une contrainte mécanique
- Régis FICHOT UAGPF, Orléans
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
La réponse des arbres aux contraintes environnementales a fait l’objet de recherches
intensives. Néanmoins, en conditions naturelles, les arbres sont généralement exposés à une
combinaison simultanée de différentes contraintes. Or, de récentes études ont montré que les
réponses métaboliques et moléculaires des plantes à une telle combinaison sont uniques et ne
peuvent pas être directement déduites des réponses à chaque contrainte appliquée séparément.
La physiologie de la formation du bois n’échappe probablement pas à cette règle.
Ainsi, en réponse à un déficit hydrique, la différenciation des cellules du xylème est
directement affectée ; leur taille est réduite tandis que la proportion de vaisseaux conducteurs
est augmentée : ici, la fonction de conduction est primordiale. Par ailleurs, en conditions
naturelles, les arbres sont fréquemment soumis à des variations de l’axe de leur tige ou de
leurs rameaux. Le bois mis en place en réponse à une telle inclinaison se caractérise entre
autre par une diminution du nombre de vaisseaux : dans ce cas la fonction de soutien est
essentielle. La physiologie de la formation du bois en réponse à ces deux types de contraintes
apparaît donc diamétralement opposée. Mais comment répond l’arbre lorsqu’il est soumis
simultanément à ces deux contraintes ?
L’objectif de la thèse est de caractériser la réponse physiologique et moléculaire de
l’arbre soumis simultanément à un déficit hydrique et une inclinaison contrôlée de la tige. Ce
travail s’inscrit dans une démarche de génomique fonctionnelle sur le modèle ‘peuplier’. Une
approche globale en transcriptomique (séquençage d’EST à partir de banques d’ADNc de bois
soumis aux deux contraintes et étude d’expression sur microarray) permettra d’identifier les
gènes différentiellement exprimés et de choisir des gènes candidats pertinents. Ces candidats
seront finement caractérisés au niveau structural (phylogénie), expressionnel (RT-PCR en
cinétique, histolocalisation), et fonctionnel (transgénèse, colocalisation avec des QTL
correspondant aux stress étudiés).
Mots Clefs : sécheresse ; contrainte mécanique ; xylogénèse ; génomique ; peuplier
Directeur de thèse : Franck Brignolas, Université d’Orléans, Laboratoire de Biologie des
Ligneux et des Grandes Cultures, Orléans, France
Codirecteur de thèse : Gilles Pilate, INRA, UR AGPF, Orléans, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
119
Caractérisation écophysiologique d’espèces d’Acacia
australien et sahélien en relation avec leur distribution le
long d’un gradient d’aridité
- Nianguiri Moussa KONATE UMR EEF, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
La végétation arborée des régions arides et semi-arides d’Afrique subsaharienne et d’Australie
centrale est dominée par une grande diversité d’espèce du genre Acacia. La productivité et la
stabilité de ces écosystèmes forestiers sont fortement contraintes par la disponibilité en eau.
En effet, ces régions sont extrêmement chaudes et sèches et la combinaison de ces deux
contraintes est susceptible d’expliquer l’exclusion progressive de certaines espèces du genre
Acacia lorsque ces contraintes deviennent trop fortes.
Ce travail a pour ambition d’améliorer nos connaissances sur la résistance des espèces
d’Acacia à une combinaison entre sécheresse et températures extrêmes qui caractérisent les
zones sub désertiques du Sahel et de l’Australie. Il s’agira en particulier, par un choix
judicieux d’espèces le long d’un gradient d’aridité dans ces deux régions, d’identifier les traits
fonctionnels susceptibles de contrôler la distribution spatiale de ces espèces.
Pour répondre à cet objectif, un dispositif expérimental sera mis en place sous serre à Nancy.
Des semis de plusieurs espèces d’Acacia australiens et sahéliens (approche congénérique)
issues de populations d’origine contrastée seront cultivés en conditions semi contrôlées
d’alimentation en eau soit optimale, soit limitante. La thermotolérance des feuilles sera
évaluée par fluorescence chlorophyllienne, et l’efficience d’utilisation de l’eau par échanges
sera appréhendée de manière instantanée par une mesure des échanges gazeux à l’échelle
foliaire (assimilation photosynthétique du carbone sur transpiration foliaire), et de manière
intégrée par analyse de la composition isotopique en carbone 13 des tissus foliaires à l’aide
d’un spectromètre de masse (teneur en 13C par rapport au 12C, δ13C).
Mots clefs : sécheresse temperature acacia isotope efficience
Directeur de thèse : Daniel Epron, UHP, UMR EEF, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Erwin Dreyer, INRA, UMR EEF, Nancy, France.
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Février 2007
120
Etude de la diversité nucléotidique de gènes candidats
impliqués dans la formation du bois chez le pin maritime et
association avec les composantes de la qualité du bois.
- Camille LEPOITTEVIN UMR BIOGECO, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Au cours des quarante dernières années, l’optimisation des méthodes sylvicoles et
l’introduction de variétés améliorées ont permis d’accroître considérablement la productivité
et l’homogénéité du bois du pin maritime. Pour permettre aux acteurs de la filière bois de
disposer d’une matière première de qualité au travers d’une ressource génétique améliorée, un
programme de recherche a été développé à la fin des années 1990 afin d’étudier le
déterminisme génétique et moléculaire de la qualité du bois. Aujourd’hui, les résultats
soulignent l’importance du contrôle génétique sur les composantes de la qualité du bois et
laissent envisager l'intégration des données moléculaires à la sélection d'une nouvelle
génération de géniteurs. Ce travail est l’une des problématiques majeures du travail de thèse
initié en collaboration entre l’INRA et l’AFOCEL.
La thèse porte sur l'étude des relations entre le polymorphisme nucléotidique de gènes
candidats et la variabilité des caractères liés à la qualité technologique du bois chez le pin
maritime. L’utilisation des plus pertinents de ces marqueurs moléculaires pour la sélection
d'une nouvelle génération de géniteurs est un objectif majeur.
Une liste de gènes candidats a été établie sur la base d’une étude bibliographique. Le
séquençage de ces gènes, en cours actuellement, permettra très prochainement d’apprécier le
niveau et la structure de la diversité nucléotidique au sein de la population. Les
polymorphismes d’intérêt qui seront choisis sur la base de cette information permettront alors
de décrire la variabilité nucléotidique des géniteurs de la population d’amélioration du pin
maritime, sur lesquels les valeurs génétiques des composantes de la qualité du bois seront
estimées. Enfin, des tests d’associations permettront de tester et de quantifier l’implication des
variants alléliques dans la variation des composantes de la qualité du bois.
Ce projet porte essentiellement sur l'amélioration de la densité et de la composition chimique
de la paroi secondaire. Il intéresse donc à la fois l'industrie de la trituration et du sciage.
L’objectif final est de proposer un test diagnostic de la qualité du bois du pin maritime sur la
base de polymorphismes nucléotidiques, afin d'améliorer in fine la qualité du bois et des
produits dérivés.
Mots clefs : Qualité du bois, Génétique d'association, Pin maritime, Gènes candidats
Directeur de thèse : Christophe Plomion, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Luc Harvengt, AFOCEL, LBT, Nangis, France.
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Février 2007
121
Variabilité fonctionnelle de gènes canidats impliqués dans la
lignification chez l'eucalyptus
- Eric MANDROU UMR Biogeco , Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Mes travaux de recherche sont financés par la société Vallourec (leader mondial dans la
production de tubes d'acier sans soudure). Ils s'inscrivent dans le cadre d'un projet de
développement de son activité au Brésil, où la matière ligneuse produite dans des plantations
d’eucalyptus est transformée en charbon de bois qui alimente les hauts fourneaux. Dans le
cadre de l’optimisation de son process industriel, cette société mène un programme
d’amélioration génétique de la qualité du bois, orienté vers l’augmentation du taux de lignine,
ce polymère semblant impliqué dans la qualité du charbon de bois.
es deux objectifs de ma thèse seront d'une part de décrire les patrons de diversité
nucléotidique des gènes de structure et de régulation qui interviennent dans la biosynthèse des
lignines chez l'eucalyptus, et d'autre part d'utiliser cette information pour étudier les relations
statistiques entre variabilité allélique et variation de la teneur en lignine. A terme nous
espérons pouvoir fournir un test de sélection précoce de la teneur en lignine, permettant
d’améliorer les gains génétiques par unité de temps pour ce caractère quantitatif.
Dans un premier temps, nous séquencerons une dizaine de gènes sur des individus
représentatifs de populations d’Eucalyptus urophylla et camaldulensis, afin de décrire
précisément la diversité génétique de ces deux espèces, bases du programme d’amélioration
de Vallourec. L’échantionnage prendra en compte des populations disjointes aux contextes
évolutifs différents (aire naturelle fragmentée en milieu insulaire et aire continentale disjointe)
ce qui devrait permettre d’interpréter nos résultats au regard des effets de la sélection naturelle
et/ou de déséquilibres démographiques.
Dans un deuxième temps, des tests d’associations, réalisés sur des dispositifs d'amélioration
existants (un plan factoriel E. urophylla x E. urophylla du CIRAD et une famille de pleins
frères E. urophylla x E. camaldulensis de Vallourec), permettront d’appréhender la relation
entre la variabilité allélique et l’expression du caractères quantitatif d’intérêt : la teneur en
lignine.
Mots clefs : Lignine, variabilité fonctionnelle, tests d'associations, eucalyptus.
Directeur de thèse : Christophe Plomion, INRA, UMR BIOGECO, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Jean-Marc Gion, CIRAD, UPR 39, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
122
Causes et conséquences à l’échelle individuelle du sarcopte
de la gale (Sarcoptes scabiei) chez le bouquetin ibérique
(Capra pyrenaica)
- Mathieu SARASA UR CEFS, Toulouse
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Contexte
Les pathogènes font à nouveau partie de certains des problèmes écologiques prioritaires. Au
delà des aspects sanitaires, ils constituent un grand défis de conservation pour beaucoup de
populations d’ongulés de montagne1,2. La gale sarcoptique est une parasitose touchant de
nombreuses espèces et peut mettre en danger des populations isolées. Le bouquetin ibérique
(Capra pyrenaica) en est un exemple1.
Problématique
Des lacunes demeurent concernant certains aspects des interactions hôte- parasite et relatives
aux causes et conséquences individuelles des infestations.
Hypothèses
-Causes:
Les variations (spatio-temporelles, interindividuelles) de l’état des hôtes (immunité, nutrition)
détermineraient les infestations et les patterns observés1.
Une autre hypothèse propose que les facteurs des épizooties soient modulés par l’organisation
socio- spatiale de l’hôte3.
-Conséquences :
Une hypothèse soutien que la réponse clinique des individus infestés est la conséquence d’un
déséquilibre métabolique en lien avec le coût du parasitisme4.
Une hypothèse alternative serait que des modifications comportementales soient à l’origine de
certains des symptômes observés.
Objectif, Matériel et Méthode
Certaines implications liées aux hypothèses seront testées au moyen d’analyses d’échantillons
et de relevés comportementaux d’individus sains et galeux de la population de Sierra Nevada
(Espagne).
Perspectives :
L’approche multidisciplinaire du projet éclairera certaines lacunes et les résultats aideront à
mieux faire face à certains des défis écologiques à venir.
Mots clefs : parasite, ongulé, cause, conséquence
Directeur de thèse : Jean Joachim, INRA, UR CEFS, Toulouse, France.
Codirecteur de thèse : Jesús Pérez, Université de Jaén, Grenade, Espagne.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
123
CT4
Méthodes pour la gestion des ressources et des milieux
naturels
Largement connectées aux CTs précédents, les recherches s’inscrivent dans une
perspective d’ingénierie écologique et d’aide à la décision. Elles visent à proposer des
outils et indicateurs permettant de qualifier et quantifier des modes de mise en valeur
et de conservation des ressources et milieux naturels (itinéraires techniques, plans
d’aménagement, prévention de risques, etc.) et de les gérer de façon durable. Elles
concernent (i) la modélisation de l’évolution des ressources naturelles en fonction des
pratiques de gestion, (ii) le diagnostic de l’état des milieux et l’évaluation de divers
services et fonctions des écosystèmes, (iii) la prise en compte des diverses sources
d’incertitude associées à leur gestion, notamment celles liées à la stochasticité des
processus écologiques et à l’existence de diverses formes de risques (incendies,
événements météorologiques, pollutions, etc.). L’élargissement des échelles d’étude —
de la parcelle au paysage, ou du tronçon de cours d’eau au réseau hydrographique —
constitue un enjeu majeur de ce champ thématique. Les phénomènes étudiés
concernent le produit d’interactions entre (i) des processus biophysiques (propagation
des incendies, transferts dans les bassins versants, dynamique des populations et des
communautés, biodiversité, développement et biomécanique des arbres, aléas
climatiques), (ii) des actes techniques liés à la gestion locale des ressources et des
milieux (prévention des incendies, techniques sylvicoles, pâturage, techniques de lutte,
repeuplement, de protection, etc.) et/ou des actions liées à l’organisation du paysage
(aménagements forestiers et hydrauliques, fragmentation des écosystèmes, etc.).
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
124
Effet d'une pente sur l'architecture et les propriétés
mécaniques des systèmes racinaires de semis d'arbres
- Hayfa KHUDER UMR USBB, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2003
L'utilisation de végétaux pour renforcer le sol sur les pentes instables est devenue une pratique
standard dans beaucoup de pays dans le monde, Les paramètres les plus importants qui
influencent le renforcement du sol sur les pentes sont : la résistance des racines à la traction,
la profondeur des racines et la quantité de racines par unité de sol.
Pour mieux comprendre le développement des systèmes racinaires des jeunes arbres poussant
sur des pentes, nous avons étudié deux espèces avec des systèmes racinaires assez différents :
le pin maritime (Pinus pinaster Ait.) et le robinier (Robinia pseudoacacia L.). Le pin
maritime possède un système racinaire composé d’un pivot avec des racines latérales assez
longues et peu ramifiées alors que le robinier possède des racines plus ramifiées. Le robinier
est utilisé empiriquement pour renforcer les talus de chemin de fer et d’autoroutes. Pour
comprendre comment le système racinaire s'adapte à une pente, nous avons fait pousser les
semis dans des pots inclinés, à différents angles, et avec ou sans une perturbation mécanique
qui imite l’effet du vent. Ensuite, l’architecture racinaire a été mesurée de façon détaillée et
des essais mécaniques et des analyses chimiques ont été réalisées sur des racines
individuelles.
Nos résultats montrent que la pente influence significativement le développement de la plante,
et qu'il y a une forte interaction entre l'effet « pente » et l'effet « vent ». Les essais mécaniques
montrent que les racines les plus sollicitées mécaniquement sont les plus résistantes et cette
résistance dépend du taux de cellulose dans la racine. Les deux espèces montrent aussi des
stratégies différents pour s’ancrer sur une pente. Ces résultats seront utiles pour alimenter des
modèles d’ancrage racinaire et pour comprendre pourquoi certaines espèces sont mieux
adaptées que d’autres pour stabiliser des sols.
Mots clefs : biomécanique, ancrage racinaire, pin maritime, acacia, thigmomorphogenèse
Directeurs de thèse : Alexia Stokes, INRA, UMR USBB, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Frédéric Danjon, INRA, UMR EPHYSE, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
125
Etude comparative des bois d’okoume (Aucoumeana Klaineana
p.) issus de plantations et de la foret naturelle
- Marcel Joachim MEDZEGUE UMR USBB, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2003
L’Okoumé est une essence à croissance rapide que l’on rencontre singulièrement au Gabon. A
côté de la forêt naturelle, ce pays a réalisé 30000 ha de plantations dont plus de 80% en
Okoumé. Les tentatives de domestication de cette ont débutés en 1935. Cependant force est de
constater que les recherches sur la croissance et la qualité de ce bois ne sont pas avancées tant
au niveau de l’écosystème naturel que artificiel. Le bois de cette essence demeure à ce jour
principalement utilisé pour la fabrication des panneaux de contreplaqué.
Il a démontré que le capital ligneux naturel n’est pas suffisant pour l’industrialisation de la
filière bois. Pour ce faire, il faudra utiliser le potentiel ligneux en écosystème artificiel. Mais
quelles sont ses valeurs intrinsèques et surtout comment utiliser au mieux le bois ?
Nous avons entrepris de définir le cerne annuel de l’Okoumé, en mettant en relation sa
biologie, sa structure anatomique et les paramètres environnementaux (pluie et température).
Ainsi en fonction de l’âge cambial certaines propriétés ont été évaluées (densité, modole
d’élasticité longitudinal, retrait, durabilité naturelle et composés extractibles) sur l’Okoumé en
provenance des deux écosystèmes.
L’étude menée a mis en évidence la relation étroite biologie-anatomie-environnement, ce qui
nous a permis de déterminer deux types de bois dans un cerne d’Okoumé. En effet, le cerne
est formé du bois de saison humide (9 mois) et du bois de saison sèche (Juin à Août). La
propriétés technologiques mesurées ont mis en évidence un effet écosystème significatif au
niveau de module d’élasticité, du retrait total radial et la durabilité. Le bois d’Okoumé se
place en classe 3 (moyennement durable) mais les plantations s’avère plus résistant face aux
attaques des champignons.
La mise en relation des caractéristiques telles que la largeur de cerne, la longueur des fibres et
le retrait total longitudinal avec l’âge cambial, nous a permis par la méthode de régression
segmentée de déterminer la transition entre le bois juvénile et le bois adulte à l’âge cambial
entre 13 et 20 ans.
Mots Clefs : cerne annuel, durabilité naturelle, longueur de fibre, densité, PSF
Directeurs de thèse : Stéphane Grelier, Université de Bordeaux, UMR USBB, Bordeaux,
France.
Codirecteurs : Alexia Stokes, INRA, MR USBB, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
126
Effets d’un gradient d’engorgement hydrique sur la
structure et la dynamique d’une forêt tropicale humide
(Paracou, Guyane française)
- François MORNEAU UMR EcoFoG, Kourou
UMR LERFoB, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2003
L’objectif du travail était d’étudier les relations entre la composition floristique et la
dynamique du peuplement, sous l’influence de facteurs édaphique. L’étude s’est déroulée en
Guyane française, et a concerné 6 parcelles permanentes non exploitées du dispositif de
Paracou, soit une surface de 37,5 hectares.
En premier lieu, l’analyse des distributions spatiales a permis de montrer qu’un gradient
unique d’engorgement hydrique structure les espèces de Paracou. Une typologie des espèces
selon leur position sur ce gradient a ainsi pu être proposée. La comparaison de cette typologie
avec le tempérament des espèces a mis en évidence l’association préférentielle des espèces
héliophiles avec un milieu particulier : les bas-fonds.
Dans un second temps, les effets du sol sur la performance des espèces ont été étudiés. Dans
ce cadre, des modèles de croissance ont notamment été élaborés pour tenir compte à la fois
des effets de la compétition et du sol. Ils ont permis de montrer la forte concordance existant
entre la croissance des espèces et leurs préférences édaphiques, en accord avec la théorie de la
niche écologique.
Dans un troisième temps enfin, l’étude est passée au niveau du peuplement en se limitant à la
comparaison entre les bas-fonds et les interfluves. Les bas-fonds sont caractérisés par une
densité moindre, un cortège floristique plus héliophile et un turnover supérieur tandis que leur
structure diamétrique et leur production en surface terrière sont quasi identiques à celles
observées sur interfluve. Les interrelations entre densité, cortège floristique et turnover ont été
approfondies, permettant de mettre en évidence le rôle central de la mortalité, notamment par
chablis, comme facteur explicatif des différences observées entre les deux milieux.
Mots Clefs : distribution des espèces, dynamique forestière, facteurs édaphiques, niche,
héliophilie
Directeur de thèse : Jean-Pierre Pascal, CNRS, UMR ECOFOG, Kourou, France.
Codirecteur de thèse : Bruno Ferry, ENGREF, UMR LERFoB, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
127
Etude des propriétés physique et mécanique des racines et
du bois de jeunes plants et d’arbres adultes d’Acacia senegal
et Prosopis juliflora
- El Hadji Maodo BA USBB Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
Situé entre 12° et 16° N et 12° et 17 W, le Sénégal est un pays aride avec un climat de type
sahélien menacé par une érosion éolienne extrêmement élevée. Ces vents forts sont à l’origine
de la formation de dunes continentale et maritime. La genèse et le déplacement de ces
dernières est un réel problème environnemental qui met en péril les infrastructures routière et
ferroviaire. Ce phénomène d’ensablement est à l’origine de la perte de fertilité des surfaces
agricoles dans la zone maraichère des Niayes.
Comment peut-on faire face à l’érosion en stabilisant les dunes mobiles tout en augmentant la
fertilité de sols ?
Les essences forestières de la famille de LEGUMINEUSES et particulièrement des genres
Acacia et Prosopis sont connues par leur adaptation dans les conditions environnementales
difficiles du type sahélien. Nous avons ainsi choisi l’Acacia senegal Willd et le Prosopis
juliflora Cand pour les expérimentations.
Nous avons élevé en pépinière prêt de 1000 plants des deux essences dont la moitié est
inoculée par des bactéries du genre Rhizobium et des champignons (mycorhizes). Les plants
sont ensuite plantés sur trois sites (au Sénégal) différents par leur type de sol et leur climat
avant d’être récoltés une année plus tard. En même temps d’autres plants, dont une moitié
inoculée et infectée par un nématode, sont élevés en serre sur un sol à différents niveaux de
compaction pendant 5 mois.
Les premiers résultats ont montré que la résistance à la traction et le % de cellulose
augmentent quand le diamètre racinaire diminue. De façon non significative, les racines de
plants inoculés sont moins résistantes à la traction. Comme en témoigne les coupes
anatomiques, un parasite (nématode) présent délibérément dans l’inoculum a perturbé la
formation du bois racinaire et a réduit significativement la résistance à la traction. D’où
l’importance de la pureté de l’inoculum.
Nous pouvons dire que les essences choisies, en plus de leur adaptation aux conditions
environnementales difficiles sont capables de ralentir ou de stopper l’ensablement grâce à la
forte résistance de laure racines et leur bonne encrage. L’augmentation du pourcentage
d’infection des plants inoculés est en corrélation avec l’augmentation de la fertilité des sols et
ne diminue en rien la résistance à la traction.
Mots clefs : Ensablement ; Acacia senegal ; Prosopis juliflora ; inoculation ; encrage
racinaire.
Directeur de thèse : Dr. Alexia STOKES, INRA, USBB, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Dr. Patrick CASTERA, INRA, USBB, Bordeaux, France.
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Février 2007
128
Analyse des critères de définition de la zone d'appellation
d'origine contrôlée des résineux du massif du Jura par des
facteurs écologiques et application à sa délimitation
- Marc BRIOT LBE (EA 3184), Besançon
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
Depuis 2001, les produits forestiers peuvent, au même titre qu'un produit alimentaire,
prétendre à une reconnaissance en Appellation d'Origine Contrôlée (AOC). Comme le laissait
supposer les études de notoriété des bois résineux du massif du Jura, les premières études sur
leur résistance mécanique les classent parmi les meilleurs bois d'Europe. Notre étude
permettra de déterminer les critères écologiques déterminant les spécificités des bois du Jura.
Ces données permettront aux gestionnaires d'appuyer la future délimitation de l'AOC sur des
éléments objectifs. Notre démarche s'appuie sur les études antérieures de caractérisation des
terroirs viticoles (Vaudour, 2002) et fromagers (Monnet, 1996).
Les critères écologiques pris en compte sont principalement les données climatiques et
pédologiques. Nous avons défini un protocole de cartographie des sols forestiers du massif
jurassien, de type stratifié et hiérarchisé et basé sur la variabilité des compartiments
géologiques et la topographie (unité "géo-topographique"). Le massif a été découpé en zones
de référence à l'intérieur desquelles un échantillonnage a été réalisé pour décrire la diversité et
l’abondance des sols dans chaque unité géo-topographique. La description morphologique des
sols a été réalisée pour évaluer leurs propriétés édaphiques.
Sur la base de ces données, nous avons sélectionné une trentaine de stations
représentatives de la variabilité des conditions locales sur l'ensemble du massif pour préciser
les relations entre les conditions stationnelles et les caractéristiques du peuplement sylvicole.
Sur chaque station, une étude détaillée du sol est réalisée (description du profil, pierrosité,
carte systématique de la profondeur). Les arbres sont mesurés et localisés avec précision à
l'intérieur de la station. Les mesures dendrométriques seront complétées par des mesures
ultrasonores de qualité mécanique du bois.
Au-delà du zonage AOC "Bois du Jura", ces données apportent des informations
nouvelles sur les relations propriétés des sols et les roches et sur la dimension spatiale des
relations sol - arbre.
Mots cléfs : Jura, résineux, terroir, sol, cartographie.
Directeur de thèse : Pierre-Marie Badot, Université de Franche Comté, USC LBE, EA3184,
Besançon, France.
Codirecteur de thèse : Eric Lucot, Université Franche Comté, USC LBE, EA3184,
Besançon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
129
Evolution de la matière organique dans le sol sous plantation
d’Eucalyptus au Congo et hêtraies tempérées en Europe.
Comparaison et modélisation.
- Rémi D’ANNUNZIO UMR LerFob, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
L’importance des processus de décomposition de litière et de recyclage de la matière
organique dans le cycle de l’azote et du carbone en forêt nous a amené à étudier ces processus
dans deux écosystèmes contrastés : des plantations clonales d’Eucalyptus en zone tropicale
(Congo) et des hêtraies sur une vaste gamme de pays Européens.
Ces deux essences a priori très différentes ont été choisies en raison de similitudes de
comportement observées, à un facteur temps près, dans des modèles de croissance à base
dendrométrique. Les modèles calibrés pour le hêtre ont été transférés avec succès vers
l’Eucalyptus, et l’hypothèse (forte) de la thèse repose sur le principe que les mêmes réactions
à des modèles de sol seront observées. Les outils utilisés pour suivre le devenir de l’azote
reposent sur des méthodes de traçage isotopique (15N), après application d’engrais marqué
(utilisation de l’azote minéral du sol), mise à décomposition de litière marquée (devenir de
l’azote dans la litière, minéralisation) et immobilisation dans la biomasse après épandage de
litière marquée. En ce qui concerne le carbone, des méthodes de fractionnement de la matière
organique du sol ont été entreprises suite à des traitements sylvicoles différents de gestion des
résidus d’exploitation. L’analyse de la granulométrie et du 13C des fractions devrait permettre
de déterminer l’âge et la provenance des matières organiques du sol, et d’estimer ainsi leur
turn over.
Des modèles conceptuels couplés carbone azote et prenant l’ensemble substrat sol comme un
continuum sont retenus pour l’ajustement des données. Ces modèles considèrent que la qualité
d’un substrat en décomposition est déterminée par l’activité des organismes décomposeurs.
Les résultats obtenus pour la décomposition de litière de hêtre sont très encourageants et
seront bientôt appliqués à l’eucalyptus pour servir de base au développement d’un module sol.
Directeur de thèse : ean-François Dhôte, INRA, UMR LERFoB, Nancy, France.
Codirecteur : aurent Saint –André, CIRAD, UR BEF, Nancy, France.
Bernhard Zeller, INRA, UR BEF, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
130
La stabilisation des sols par la végetation
- Marie GENET UMR USBB, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2004
L’accélération des changements climatiques observée ces dernières années a fait prendre
conscience aux pouvoirs publics de la nécessité de gérer durablement notre environnement. Si
cette réalité n’est apparue que récemment en Europe, elle constitue depuis longtemps une
préoccupation majeure dans beaucoup de régions du Monde, notamment dans les pays en voie
de développement. Les problèmes d’érosion et de glissements de terrain sont particulièrement
sensibles en raison des dégâts humains, économiques et écologiques qu’ils entraînent. Ces
phénomènes font l’objet d’une attention particulière depuis de nombreuses années.
Traditionnellement les géotechniciens en charge de rechercher des solutions pour faire face à
de tels risques construisent des ouvrages artificiels ou bien utilisent des géotextiles.
Cependant de nouvelles alternatives plus écologiques existent aujourd’hui. Il s’agit d’utiliser
la végétation comme facteur de renforcement des sols en pente. Ces techniques permettent
d’apporter des solutions sur le long terme grâce à une gestion adaptée des pentes végétalisées.
L’ancrage racinaire est l’un des paramètres clés du renforcement des sols par la végétation.
Les relations entre les racines et le sol jouent un rôle déterminant aussi bien pour l’étude de la
stabilité mécanique des arbres que pour l’analyse du renforcement des sols en pente par la
végétation. L’influence du renforcement du sol par les racines a été établie par plusieurs
auteurs à partir d’études mécanistes et empiriques. Cependant il existe peu de travaux
effectués à l’échelle du peuplement, montrant l’influence de la structure forestière et de son
environnement sur la stabilité des pentes. Ceci est dû principalement à la forte hétérogénéité
des paramètres influants et des caractéristiques morphologiques des racines qui rendent
l’étude difficile dans ce contexte. Cette étude vise à prendre en compte ces hétérogénéités
spatiales et temporelles, de les évaluer et de les intégrer dans des modèles de stabilité de
pentes boisées afin d’établir des plans de reboisements efficaces pour améliorer le
renforcement des sols.
Mots clefs : système racinaire, renforcement des sols, pente, biomasse racinaire.
Directeur de thèse : Alexia Stokes, INRA, UMR USBB, Bordeaux, France.
Codirecteur de thèse : Thierry Fourcaud, CIRAD, UMR USBB, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
131
Reconstitution de l'historique des formes d'un hêtre à
partir de l'enveloppe 3D des cernes
-Adelin BARBACCI UMR LERFoB, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Un des problèmes majeurs de qualité du bois de hêtre, deuxième essence feuillue en France,
est sa tendance à se fendre à l'abattage ou à se déformer au séchage. Ces phénomènes sont
liés à l’existence de fortes contraintes internes de nature mécanique appelées contraintes de
croissance. Le niveau de compression élevé de ces contraintes au cœur de l’arbre résulte
d’une accumulation progressive liée à la mise en place de chaque nouveau cerne en périphérie
du tronc lors de la maturation.
Pour l’arbre, les contraintes générées lors de la maturation sont un véritable moteur
mécanique participant à son maintien et à la réorientation de ses axes grâce à la mise en place
d’un bois d’anatomie différente : le bois de réaction – bois de tension (BT) chez le hêtre.
L’objectif de ce travail est de tester l’hypothèse selon laquelle, le déséquilibre généré par la
forme du tronc ou le développement du houppier est responsables de la mise en place du bois
de tension dans la tige.
Pour reconstituer les efforts créés par le houppier sur le tronc, nous utilisons des modèles de
biomasse ainsi que des mesures expérimentales faites sur 3 hêtres pour lesquels l’évolution de
la projection du houppier au sol est connue sur 30 ans. En effet, l’experimentation conduite
sur ces 3 arbres nous permet de connaître toutes les données mécaniques et géométriques de
l’arbre à l’instant final, d’avoir une estimation de l’incrément de masse annuelle dans le
houppier ainsi que dans chaque cerne formé.
Une méthode numérique de localisation et de quantification de BT pour le hêtre, développée
et vérifiée pendant cette thèse, nous permet d’établir une cartographie du BT dans la grume.
Nos modèles mécaniques analytiques ont été vérifiés par comparaison avec un modèle
éléments finis et aux mesures effectuées lors l’expérience lors de la suppression du houppier.
Mots clefs : Hêtre, biomécanique, bois de tension, contraintes de croissance.
Directeur de thèse : Gérard Nepveu, INRA, UMR LERFoB, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Thiéry Constant, INRA, UMR LERFoB, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
132
Effet du mélange d’espèce et de la densité sur la croissance
et l’architecture de jeunes Fagus sylvatica et Acer
pseudoplatanus
- Benjamin FAIVRE-VUILLIN UMR LERFOB, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Les forêts mélangées représentent actuellement un enjeu montant. Toutefois, peu d’outils sont
actuellement disponibles pour asseoir des itinéraires techniques sylvicoles dans les
peuplements mélangés. La dynamique de développement des mélanges est en effet mal
connue en particulier aux étapes initiales de leur vie, étapes au cours desquelles vont se fixer
la composition spécifique du mélange et se mettre en place la future bille de pied des arbres.
Le mélange Fagus sylvatica - Acer pseudoplatanus, est abondant dans le nord-est de la France
en raison du contexte biogéographique favorable et des pratiques sylvicoles passées. Il a peu
étudié jusqu’à présent et constitue le support de notre étude.
La dynamique de développement d'un mélange est déterminée en grande partie par les
relations de compétition entre les espèces qui constituent le mélange. Décrire et modéliser la
dynamique du mélange demande donc d'analyser les relations de compétition au sein du
mélange. La compétition est un processus complexe qui détermine comment les ressources
disponibles sont partagées entre arbres voisins, et dont l'issue dépend de la distribution des
ressources dans le milieu et de la capacité des différents individus présents à acquérir et à
profiter de ces ressources. Au niveau aérien, le résultat de la compétition pour la lumière peut
être évalué au travers de la dynamique d'occupation de l'espace par les houppiers des arbres
présents. Dans notre étude, nous nous intéresserons prioritairement à la compétition pour la
lumière.
Questions
•
Quelles sont les stratégies d'occupation de l'espace de ces deux espèces au stade jeune
?
•
Quelles sont les relations entre la dynamique des houppiers et la compétition entre
arbres ?
•
Quel est le degré de détail nécessaire pour modéliser correctement la croissance des
arbres ?
Méthode
Notre travail se base sur une plantation mélangée de hêtre et d'érable installée avec une
disposition en double gradient de densité et de mélange d’espèces. Différents niveaux
d’approches emboîtés seront utilisés, depuis des modèles au décrivant le partage de la
ressource entre arbres jusqu'à des modèles plus fins décrivant le partage de la ressource entre
feuilles.
Mots clefs : peuplements mélangés, lumière, compétition
Directeur : Jean-Francois Dhôte, INRA, UMR LERFoB, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Catherine Collet, INRA, UMR LERFoB, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
133
Modélisation de l'anisotropie directionnelle des mesures
dans l'infrarouge thermique
- Britta KURZ UMR EPHYSE, Bordeaux
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
L’anisotropie directionnelle dans l’infrarouge thermique (IRT) dépend fortement de la
structure de la canopée, végétation ou milieu urbain, qui conditionne la pénétration du
rayonnement au sein du couvert. Le travail vise, en s’appuyant sur des jeux de données
existants, à développer une modélisation de l’anisotropie directionnelle dans l’IRT sur des
milieux forestiers et sur des milieux urbains sur lesquels le laboratoire s’est investi ces
dernières années. Cette modélisation sera ensuite couplée avec des modèles de
fonctionnement de surface dans le but de mettre au point des méthodes d’assimilation des
données de télédétection IRT.
La modélisation proposée repose sur l’utilisation de maquettes informatiques des milieux
étudiés. La détermination – pour une position solaire et une configuration de visée fixées - des
pourcentages des diverses classes de constituants de la canopée (sol, houppiers, murs, toits...)
ensoleillés et ombrés vus par le capteur, et l’affectation à chacune de ces classes d’une
température permet par pondération de calculer la température directionnelle résultante.
L’utilisation d’un modèle de fonctionnement de la canopée capable de fournir les
températures élémentaires permet alors de développer un modèle couplé
fonctionnement/anisotropie capable de simuler des températures directionnelles et par suite
d’assimiler des données de télédétection IRT.
Dans un premier temps des études sur des couverts forestiers (pin maritime) ont été
effectuées. Un modèle de fonctionnement (MuSICA) a été comparé avec des mesures de
températures de surface afin de valider ce modèle. Des résultats préliminaires de simulations
des effets directionnels ont été obtenus soit à partir de températures élémentaires soit
mesurées de façon manuelle, soit fournies par MuSICA.
Les limitations rencontrées conduisent à élargir le travail à une maquette 3D encore plus
élaborée (AMAP, Cirad, Montpellier) dont la validation est en cours. Une approche analogue
sur milieux urbains aura également lieu dans le temps qui suit.
Mots clefs : Infrarouge thermique, anisotropie directionnelle, température de surface, pin
maritime, modelisation
Directeur de thèse : Jean-Pierre Lagouarde, INRA, UR EPHYSE, Bordeaux, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
134
Evaluation des changements de flore forestière liés à
l'acidification, l'eutrophisation, et au réchauffement au
cours du 20ème siècle en France
- Jonathan LENOIR UMR LERFOB, Nancy
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
La distribution des espèces dans l’espace dépend des conditions écologiques et de l’histoire
évolutive des espèces. Dans ce cadre, les conséquences des changements globaux (occupation
du sol, pollution atmosphérique, réchauffement climatique, introduction d’espèces invasives,
augmentation des concentrations en CO2 atmosphérique) sur la distribution des êtres vivants,
liées au développement des activités anthropiques, constituent un enjeu majeur. Dans le
domaine de la gestion forestière, les enjeux visent à prendre en compte les changements
environnementaux attendus pour le choix des essences à cultiver, et la conservation des
espèces et des milieux à forte valeur patrimoniale. Aujourd’hui, les conditions écologiques
évoluent rapidement et ces modifications ont déjà eu des conséquences sensibles sur la
distribution des espèces en milieux froids (arctique et subalpin) pour le réchauffement, et sur
des territoires limités (de la forêt à la région) pour l’acidification et l’eutrophisation. Qu’en
est-il à l’échelle du territoire français et pour l’ensemble des espèces végétales forestières ?
Les principaux changements de conditions environnementales attendus au cours du 21ème
siècle concernent le climat, la nutrition azotée et l’occupation du sol. L’ampleur et la rapidité
à laquelle le climat se réchauffe depuis les deux dernières décennies laisse présupposer
d’importantes migrations au sein des espèces végétales forestières, vers les territoires plus
froid (Nord de la France et étages montagnards). Les changements de distributions sont
analysés par l’élaboration de courbes de réponse des espèces vis-à-vis du milieu pour une
période ancienne et une période récente. Un changement d’optimum par rapport à une
variable du milieu sera interprété comme un effet du changement des conditions écologiques
sur la distribution des espèces. Les premiers résultats des analyses mettent en évidence une
montée significative en altitude des espèces végétales forestières dans les montagnes
françaises au cours du 20ème siècle. S’ils sont confirmés, ces résultats sont très importants
puisqu’ils montrent que le réchauffement a d’ores et déjà modifié non seulement la
distribution des espèces des étages alpins mais également la distribution des espèces
forestières des milieux montagnards.
Mots clefs : Distribution, Changements globaux, Migration, Flore forestière
Directeur de thèse : Jean-François Dhote, INRA, UMR LERFoB, Nancy, France.
Codirecteur de thèse : Jean-Claude Gegout, ENGREF, UMR LERFoB, Nancy, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
135
Croissance des accrus de frêne à l’interface environnement/
sylviculture dans les Hautes-Pyrénées
- Ola MDAWAR UMR DYNAFOR, Toulouse
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
Contexte, discipline et état de l’art
Devant le pourcentage important du boisement spontané nommé « accrus » à cause de la
déprise des activités agricoles et pastorales, et son accélération récente, la Recherche est
interrogée sur les causes, les dynamiques et les conséquences écologiques et socioéconomiques de ce phénomène.
Dans les zones humides des montagnes, les accrus sont le plus souvent dominés par l'espèce
frêne, en particulier dans les Hautes-Pyrénées.
L'Unité Mixte de Recherche « Dynamiques Forestières dans l'Espace Rural » (DYNAFOR)
de l'INRA de Toulouse travaille depuis 2001 sur le développement des accrus de frêne dans
les Hautes-Pyrénées. Sur cette zone, le frêne (Fraxinus excelsior) colonise des parcelles et
constitue de véritables peuplements monospécifiques et denses. Notre projet constitue la
troisième thèse engagée sur ce thème et concerne l'évaluation des potentialités de croissance
des accrus de frêne en vue de leur valorisation économique car ces peuplements peuvent avoir
dans certains cas une valeur économique importante.
question posée
Quels sont les facteurs environnementaux majeurs qui influencent significativement sur la
croissance des accrus de frêne dans les Hautes-Pyrénées et selon quel(s) modèle(s) afin de
proposer une gestion sylvicole adaptée.
Hypothèses
Pouvoir détecter les zones des accrus de frêne (au stade perchis purs) avec les outils de
télédétection.
une différence de réponse à l’intervention sylvicole selon : le type d’intervention (éclaircie et
détourage), l’âge des arbres et la fertilité estimée par la hauteur dominante du peuplement à
un âge donné.
existence d'une relation entre la vitesse de croissance et le niveau de nutrition minérale (ou au
moins de la nutrition en un ou plusieurs éléments minéraux).
existence d'une relation entre la vitesse de croissance et le climat d’une part et la croissance et
la topographie et le sol d’autre part.
expérimentations et/ou modèles
cartographie des zones de perchis purs de frêne : on a utilisé les images satellites puis les
photos aériennes pour chercher les grains de ces zones (photo-interprétation). Deux
validations des zones digitalisées ont été faites par des enquêtes postales et des visites de
terrain.
Impact des interventions sylvicoles sur la croissance du frêne : on a commencé notre travail
sur 2 parcelle dans la vallée de Gave de Pau (commune de Villelongue) (Hautes-Pyrénées).
Dans chacune des parcelles retenues, trois surfaces de 400 m² ont été délimitées. La première
a été éclaircie selon les normes en cours au Centre Régional de la Propriété Forestière (CRPF)
et les arbres d'avenir ont été désignés par un agent de cet organisme. Sur la deuxième a été
réalisée une autre modalité d'éclaircie plus expérimentale, et la troisième a été maintenue en
l'état pour servir de référence.
La totalité des arbres de chaque parcelle a été mesurée en diamètre, et certains en
hauteur, avant l'éclaircie. On a va refaire ces mesures sur les arbres d’avenir après l’éclaircie.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
136
Approche comparative de la qualité des plans d’eau par
l'étude des peuplements piscicoles au moyen de la double
approche : filets Norme européenne et hydroacoustique.
- Charlotte VERGES UMR CARRTEL, Thonon-les-Bains
[email protected]
Année de début de thèse : 2005
La recherche des facteurs déterminant l’état de l’ichtyofaune en plans d’eau a été confortée
par la publication en 2000 de la Directive Cadre Européenne sur l’Eau (DCEE) adressée aux
décideurs publics et à la communauté scientifique. Cette directive place les Etats membres
devant l’obligation de « restaurer la qualité des masses d’eau, […] avant quinze ans ». Elle
prévoit une première phase de diagnostic, qui devra rendre compte, en particulier, des «
éléments de qualité biologique relatifs à l’ichtyofaune » pour lesquels elle propose :
- La composition et l’abondance spécifique ;
- La présence d’espèces sensibles aux perturbations ;
- La structure en âge des communautés reflétant le succès de la reproduction et du
développement normal d’espèces particulières.
Les outils et méthodes permettant d’atteindre ces objectifs restent encore largement à
développer en ce qui concerne la précision des analyses et la reproductibilité des échantillons.
En particulier, la prise en compte du compartiment piscicole, au sommet de la chaîne
trophique donc intégrateur de la qualité des plans d’eau, reste aujourd’hui handicapée par la
rareté des données disponibles (Argillier et Pronier, 1998), aggravée par l’absence de
standardisation et la variabilité liée aux méthodes d’échantillonnage (Dumont et Dennis, 1997
; Appelberg, 2000). En conséquence, les groupes de travaux chargés des méthodologies
d’application de la DCE posent l’urgente nécessité de développer et d’intercalibrer, pour
l’ensemble des plans d’eau européens, des méthodes d’échantillonnage propres à ces milieux.
Ce contexte décrit en définitive une demande sociale forte et urgente, qui concerne à la fois le
développement de méthodes d’échantillonnage particulières aux plans d’eau et l’évaluation de
la fiabilité des descripteurs et des métriques issus de ces données d’échantillonnage. Dans ce
contexte, les questions que nous soulevons sont les suivantes :
- Quelles sont les métriques inhérentes à ces deux méthodes d’échantillonnage qui permettent
de mesurer l’état du peuplement ?
- Dans l’objectif de caractériser le fonctionnement d’un système, comment ces métriques
varient-elles en fonction des autres indicateurs biologiques.
Résumé :
Mots-clefs : poissons, lacs, échantillonnage, descripteurs, pressions, DCE
Directeur de Thèse : Daniel Gerdeaux, INRA, UMR-CARRTEL, Thonon, France.
Codirecteurs : Jean Guillard, INRA, UMR-CARRTEL, Thonon, France.
Jean Pierre Mallet, ASCONIT Consultants, Lyon, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
137
Modèles et analyses statistiques spatialisées pour l'étude
des communautés biologiques tropicales hyper-diverses.
Application aux communautés d'arbres des forêts tropicales
humides des montagnes du sud de l'Inde
- Champak BEERAVOLU REDDY UMR AMAP, Montpellier
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
Elucider les processus qui expliquent l'existence et la perpétuation de communautés
biologiques hyper-diverses constitue un enjeu central aussi bien du point de vue de l'écologie
théorique, que de celui, plus appliqué, de la biologie de la conservation. En particulier, on
peut noter à la fois un très fort retard dans le développement de modèles d'assemblages
d'espèces, qui soient à la fois à même de rendre compte des abondances d'un très grand
nombre d'espèces ("holistiques"), spatialement explicites, et ne nécessitant qu'un nombre très
limité de paramètres.
Le fort intérêt qu'a suscité récemment la théorie "neutre" des assemblages d'espèces (Hubbell
2001) peut, en partie, s'analyser par le fait qu'elle constitue le premier modèle holistique
simple (deux paramètres) prédisant une famille de distributions d'abondances d'espèces. Cette
théorie basée sur des hypothèses en soi très discutables (ignorant à la fois l’influence des
facteurs du milieu et les interactions entre espèces) se sont révélés étonnamment performants
pour expliquer les distributions d’abondance d’espèces. Malgré leur simplicité apparente, la
maîtrise de leurs propriétés théoriques reste insuffisante, en dépit de certaines contributions
récentes (Etienne 2005) et, en particulier, l'estimation de leurs paramètres à partir de données
d'observation s'avère, en l'état des méthodes, délicate et relativement peu robuste.
Le modèle initial d'Hubbell reste spatialement implicite et empêche de prendre en compte
l'information dérivant des variations de la composition en espèces entre unités d'observation
(diversité dite "béta"). Le développement des versions spatialement explicites du modèle
neutre (Chave et Leigh, 2002) est nécessaire pour éviter la faible robustesse des estimations et
la faible puissance des tests visant à détecter les déviations par rapport à la neutralité et pour
faire le lien avec les approches de l'analyse écologique des assemblages d'espèces.
Les objectifs spécifiques de la thèse sont omis ici et la thèse est en phase d’expérimentation
sur des modèles spatialement explicites.
Mots clefs : biodiversité, forêt tropicale humide, modélisation, communautés végétales, Inde
Directeur de thèse : Dr. Pierre Couteron, IRD,UMR AMAP, Montpellier, France
Codirecteur de thèse : Dr. Raphaël Pélissier, IRD,UMR AMAP, Montpellier, France
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
138
Modélisation tridimensionnelle de la dynamique des
peuplements forestiers tropicaux hétérogènes : relations
entre plasticité morphométrique des houppiers et dynamique
de croissance en forêt dense humide sempervirente des
Ghâts occidentaux de l'Inde.
- Cécile MADELAINE UMR Amap, Montpellier
[email protected]
Année de début de thèse : 2006
La modélisation de la dynamique des peuplements forestiers fait l'objet d'une littérature
abondante au niveau mondial. Les modèles individuels d'arbres, encore appelés "individuscentrés" sont indispensables pour expliciter les interactions spatiales qui contrôlent la
dynamique forestière. Cependant, parmi les modèles qui peuvent s'appliquer aux peuplements
forestiers tropicaux hétérogènes, rares sont ceux capables de rendre compte de l'évolution de
l'arrangement tridimensionnel des arbres. On sait pourtant que c'est l'interception lumineuse
par la couronne des arbres qui constitue le "moteur" principal de la dynamique forestière. Des
travaux menés sur les forêts tropicales humides ont montré que le niveau d'accès à la lumière
de la couronne ("statut social") était un bon prédicteur de la croissance totale des individus.
Des résultats obtenus en Indonésie sur des peuplements hétérogènes, semblent montrer que la
prise en compte d'indices de forme décrivant l'enveloppe 3-D de la couronne permet des
prédictions plus précises de la croissance.
Cette thèse abordera la modélisation 3-D de la dynamique des peuplements forestiers
tropicaux hétérogènes, au travers d'une démarche prenant en compte explicitement la
morphologie des houppiers des individus végétaux et leurs interactions dans l'espace. Le site
d’étude sera la forêt d'Uppangala dans les Ghâts occidentaux, sur laquelle l'Institut Français
de Pondichéry (IFP) effectue des suivis de croissance et de démographie des populations
arborées depuis 1990. De nombreux travaux traitant de l'architecture de certaines espèces et
de la modélisation de la dynamique des peuplements y ont été réalisés ; aussi, la thèse aura
pour objectif de réaliser à la fois une synthèse et une extension de ces travaux, sous la forme
d’un modèle tridimensionnel de dynamique forestière. L'ensemble du projet sera mené en
collaboration avec des chercheurs de l’IFP et de l'UMR AMAP et inclura tout à la fois
l'analyse de données existantes, des mesures de terrain complémentaires, du travail de
modélisation et d'implémentation informatique.
Mots Clefs : modélisation, forêt tropicale, dynamique forestière, architecture, Inde
Directeur de thèse : Pierre Couteron, IRD, Institut Français de Pondichéry, Inde.
Raphaël Pelissier, IRD, UMR AMAP, Monptellier, France.
Fascicule de thèses du département Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques
Février 2007
139