Search

La présence d’animaux de compagnie que l’on dit aujourd’hui non conventionnels s’inscrit dans une longue histoire qu’on peut faire débuter avec les premières domestications. Mais c’est véritablement au 19me siècle qu’une accélération se produit grâce à la multiplication des grandes expéditions et d’un foisonnement scientifique autour de la nature. L’objet de cet article est de rappeler dans quel contexte les premières acclimatations volontaires d’espèces que l’on disait alors exotiques ont été réalisées au XIXe siècle, en France métropolitaine.

Microalgae biofilm-based technology has been pointed out as a promising alternative to suspended cells cultivation. However, a better understanding of the impact of process operational factors on biofilm development and productivity is actually needed to fully confirm the potential of biofilm-based processes for biomass/compounds production at large-scale. This will help identifying stressful factors and optimizing this kind of processes, and it will also provide new knowledge on immobilized cell behavior, which remains poorly understood.The aim of this thesis is to assess the effect of operational factors like light, support and inoculum on growth, productivity, and physiological properties of sessile cells during biofilm development. To do so, C. vulgaris was immobilized on porous materials including fabric supports and membranes. Immobilized cell behavior (growth, composition, photosynthetic activity) was investigated under different conditions of light intensity, supports and inoculum density /physiology. In a continuously submerged reactor, cells acclimated within only 3 days to the new biofilm lifestyle. Low productivities were though obtained, which may be related to high detachment or support properties. Consequently, cell retention capability on five fabrics was tested afterwards in order to find promising supports. Accordingly, Terrazzo with the smallest pore size and mesh density exhibited the highest cell retention capability, representing thus a potential support for large-scale biofilm cultivation. Immobilized cells distribution on fabrics, biofilm development and activity were found to be strongly affected by the support material. Another biofilm-based system (perfused system) where cells are immobilized on a membrane was then used to study the combined effect of light intensity and inoculum density on biofilm developpement under more controlled conditions. Results showed that high cell density affects negatively the productivity on fabrics and membranes which may be linked to limitation in light and nutrients. Combined conditions of light and cell density which promote either biomass or lipids production were also identified. Inoculum acclimation to 350 and 500 µmol m-2 s-1 benefited biomass production and avoided photo-inhibition, respectively, suggesting the importance of considering photo-acclimation on biofilm-based systems set-up. For the first time, the acclimation process of cells switching from planktonic to the immobilized state was lastly studied. Unexpectedly, within the first hours, cells increased their size, accumulating carbohydrates, and decreasing the Chl a content. It is likely that changes in environmental conditions trigger this behavior, allowing the cells to acclimate to the new lifestyle., La technologie de culture de microalgues sous forme de biofilm est présentée aujourd’hui comme une alternative prometteuse à la culture en suspension. Cependant, une meilleure compréhension de l'impact des facteurs opératoires du procédé sur le développement du biofilm et sur la productivité du système de culture est nécessaire pour confirmer pleinement le potentiel de cette technologie pour la production de biomasse/composés d’intérêt à grande échelle. Cela permettra d'identifier des facteurs limitants/inhibiteurs, d'optimiser ce type de procédés, et apportera également de nouvelles connaissances sur le comportement des cellules immobilisées, qui reste encore mal compris.L'objectif de cette thèse est d'évaluer l'effet des facteurs opératoires tels que la lumière, le type de support et l'inoculum sur la croissance du biofilm, la productivité et la physiologie des cellules sessiles. Pour ce faire, C. vulgaris a été immobilisé sur des matériaux poreux comprenant des supports en tissu et des membranes. Le comportement des cellules immobilisées (croissance, composition, activité photosynthétique) a été étudié dans différentes conditions d'intensité lumineuse, de matériaux et de densité d'inoculum/physiologie. Les résultats montrent que les cellules se sont acclimatées en seulement 3 jours pour un biofilm développé dans un réacteur continu. Cependant, des productivités faibles ont été obtenues, ce qui peut être liée à un détachement élevé ou aux propriétés du support en coton. Par conséquent, la capacité de rétention cellulaire de cinq tissus a été testée par la suite afin de trouver des supports prometteurs. Le matériau Terrazzo avec la plus petite taille de pores et la plus faible densité des mailles (micro-texture) a présenté la capacité de rétention la plus élevée, ce qui en fait ainsi un support prometteur pour la culture à grande échelle. La distribution des cellules immobilisées sur les tissus, le développement et l'activité du biofilm se sont avérés fortement affectés par le type de support. De plus, un autre système de culture, où les cellules sont immobilisées sur une membrane, a été utilisé par la suite pour étudier l'effet combiné de l'intensité lumineuse et de la densité de l'inoculum sur le développement du biofilm dans des conditions plus contrôlées. Les résultats ont montré qu'une densité d’inoculum élevée sur les supports (tissus et membranes) affecte négativement la productivité, ce qui peut être lié à une limitation de la lumière et des nutriments. Des conditions combinées de lumière et de densité de l’inoculum favorisant la production de biomasse ou de lipides ont également été identifiées. Par ailleurs, les résultats montrent que l'acclimatation de l'inoculum à 350 et 500 µmol m-2 s-1 a bénéficié à la production de biomasse et a évité le mécanisme de photo-inhibition, respectivement. Cela suggère l'importance de prendre en compte la photo-acclimatation des cultures dans la conduite des technologies à biofilm. Enfin, pour la première fois, le processus d'acclimatation des cellules passant de l'état planctonique à l'état immobilisé a été étudié : au cours des premières heures, les cellules ont augmenté leur taille, accumulant des glucides et diminuant leur teneur en Chl a. Il est très probable que ce comportement soit lié à un changement au niveau des conditions environnementales, permettant aux cellules de s'acclimater au nouveau mode de vie sous forme sessile.

International audience; Bringing the rains to the sewer is a very trivial gesture that the architecture of buildings and streets in cities obey. Rainwater drainage from roofs, practised since Antiquity, was standardised during the Industrial Revolution. Gradually propagated to the whole of the built environment, this new regulatory and gravitational flow organised the matrix around which the modern urban space was reshaped and decorated when drainage combined with sanitation. Under Napoleon, Milan was a pioneer, benefiting from a particular topographical, hydraulic and legal context. Its pavement, subterraneanly attached to the gutters, gives its slope to the doorsteps of the buildings, transforming the imaginary of the city and indirectly of its countryside and its climate.; Amener les pluies à l’égout, voilà un geste bien anodin auquel obéissent en ville l’architecture des bâtiments et des rues. Le drainage des eaux pluviales depuis les toits, pratiqué dès l’Antiquité, voit son usage normalisé lors de la Révolution industrielle. Progressivement propagé à l’ensemble du bâti, ce nouvel écoulement réglementaire et gravitaire organise la matrice autour de laquelle l’espace urbain moderne se reconstruit et s’orne quand assèchement se conjugue avec assainissement. Sous Napoléon Milan fait figure de pionnière, bénéficiant d’un contexte topographique, hydraulique et juridique particulier. Son pavé, souterrainement rattaché aux gouttières, donne sa pente aux seuils des immeubles, transformant imaginaires de la ville et indirectement de sa campagne et de son climat.

Microalgae are emerging today as part of the answer to the major challenges of this century: climate change, population growth, and depletion of fossil fuel reserves. However, their autophototrophic production is limited by light resource. In addition to the total quantity, the way this light is delivered (intensity, temporality, spectrum) is considered to impact the performance of the culture. Understanding this to manipulate it could lead to increased culture yields. To characterize the effect of light fluctuations, an original experimental device was designed. This device allows ensuring homogeneous lighting of all the culture cells over long periods. In this way, only acclimated biological responses are measured. First, continuous illumination was studied for intensities from 25 to 800 μmolPhotonsPAR/m²/s. The results allowed to delimit a photo-limitation zone from 25 to 200 μmolPhotonsPAR/m²/s and a photo-saturation zone from 200 to 800 μmolPhotonsPAR/m²/s. The absence of photoinhibition suggests that the cells' photoprotection mechanisms are sufficient to protect them and maintain the same performance (μ = 0.088 h-1 on average). Then, intermittent illumination was investigated (1 Hz, 10 Hz, and 100 Hz, duty cycle: 0.5). The results showed no difference from the continuous regime. These experiments highlight the importance of the acclimation state of the cultures. Thus, they invalidate, at long times (those of continuous bioprocesses), the hypothesis that light modulation impacts microalgae performance.; Les microalgues émergent aujourd’hui comme une part de la réponse aux grands enjeux de ce siècle : changement climatique, accroissement de la population, et épuisement des réserves d’énergies fossiles. Cependant, leur production en autophototrophie est limitée par la ressource lumineuse. En plus de la quantité totale, la façon dont cette lumière est délivrée (intensité, temporalité, spectre) est considérée comme ayant un impact sur les performances de la culture. Le comprendre pour le manipuler pourrait permettre d’augmenter les rendements de culture. Pour caractériser l’effet des fluctuations lumineuses, un dispositif expérimental original a été conçu. Ce dernier permet d’assurer un éclairage homogène de toutes les cellules de la culture sur de longues durées. De cette façon, seules les réponses biologiques acclimatées sont mesurées. Tout d’abord, l’éclairage continu a été étudié pour des intensités de 25 à 800 μmolPhotonsPAR/m²/s. Les résultats ont permis de délimiter une zone de photo-limitation de 25 à 200 μmolPhotonsPAR/m²/s et une zone de photosaturation de 200 à 800 μmolPhotonsPAR/m²/s. L’absence de photo-inhibition suggère que les mécanismes de photoprotection mis en place par les cellules sont suffisants pour les protéger et maintenir les mêmes performances (μ = 0.088 h-1 en moyenne). Puis, un éclairage intermittent a été investigué (1 Hz, 10 Hz et 100 Hz, fraction éclairée : 0.5). Les résultats n’ont révélé aucune différence par rapport au régime continu. Ces expériences mettent en lumière l’importance de l’état d’acclimatation des cultures. Ainsi, elles invalident, aux temps longs (ceux de bioprocédés continus), l’hypothèse selon laquelle la modulation de la lumière a un impact sur les performances des microalgues.

Mediterranean forests are facing an increase in the intensity and duration of droughts due to climate change, with potentially severe consequences for tree mortality and regeneration dynamics. This thesis investigates the potential carry-over drought effects that may affect the establishment, performance and survival of holm oak (Quercus ilex L.) seedlings alongside physiological and epigenetic modifications in mature trees. Specifically, it explores (i) the effects of microhabitat and ectomycorrhizal colonization on the establishment and survival of seedlings, (ii) the effects of drought on the diversity and composition of fungal communities and the subsequent consequences on seedling survival, and (iii) the effects of drought on the epigenetic modifications and physiological responses manifested in mother trees, which have the potential to be adaptive and enhance seedling survival. This thesis represents an interdisciplinary approach combining epigenetics, biotic interactions and environmental effects in a long-term drought experiment (15 years) with a reduction of 29% in annual precipitation in a Q.ilex forest in the south of France. Our results showed that even though summer drought was the main cause of seedling mortality, the precipitation reduction treatment increased the survival of seedlings compared to ambient conditions. This unexpected result was related to an increase in the ectomycorrhizal richness and an increase of drought adapted ectomycorrhizal species under drier conditions. Mother trees presented acclimation responses to drought that were correlated to changes in the methylome which suggest a potential role of epigenetics regulating these responses and a potential intergenerational transmission. This thesis provides evidence of the remarkable resilience to drought stress of the Mediterranean forests species, where recurrent environmental fluctuations may have favoured the emergence of long-term adaptation legacies.; Les forêts méditerranéennes sont confrontées à une augmentation de l'intensité et de la durée des sécheresses en raison du changement climatique, avec de potentielles conséquences néfastes sur la mortalité des arbres et sur leur régénération. Cette thèse étudie les effets de la sécheresse pouvant affecter l'établissement, la performance et la survie des semis de chêne vert (Quercus ilex L.), ainsi que les modifications physiologiques et épigénétiques des arbres adultes. Plus précisément, elle étudie (i) les effets du microhabitat et de la colonisation ectomycorhizienne sur l'établissement et la survie des semis, (ii) les effets de la sécheresse sur la diversité et la composition des communautés fongiques et leurs conséquences indirectes sur la survie des semis, et (iii) les effets de la sécheresse sur les modifications épigénétiques et les réponses physiologiques chez les arbres mères ayant la capacité d’être adaptatives et d’influencer la survie des semis de la génération suivante. Cette thèse représente une approche interdisciplinaire combinant l'épigénétique, les interactions biotiques et les effets environnementaux dans une expérience de sécheresse à long terme (15 ans) avec une réduction de 29% des précipitations annuelles dans une forêt de Q.ilex dans le sud de la France. Nos résultats montrent que la sécheresse estivale est la principale cause de mortalité des semis. Cependant, le traitement de réduction des précipitations a augmenté la survie des semis par rapport aux conditions contrôles. Ce résultat surprenant a été mis en relation avec une augmentation de la richesse spécifique ectomycorrhizienne et une augmentation des espèces d’ectomycorrhizes plus adaptés à la sécheresse dans le traitement sec. Par ailleurs, les arbres mère ont présenté des réponses d'acclimatation à la sécheresse corrélée aux modifications épigénetiques, pouvant induire une transmission adaptative à la génération suivante. Cette thèse met en évidence la résilience remarquable des espèces forestières méditerranéennes face à la sécheresse, grâce à l'émergence de stratégies d'adaptation à long terme en réponse aux récurrentes fluctuations environnementales vécues.

Marine intertidal macroalgae live in a highly variable environment, currently threatened by human activities which lead to ongoing changes on marine ecosytems worldwide. In this regard, algal populations have to adapt to an evolving environment to avoid disappearance, by migrating or producing particular metabolites for example.Besides, each species has a different adaptive capacity, the species presenting a high phenotypic plasticity being more likely to adapt to future environmental conditions than others. In this context, the aim of this work was to study the acclimation abilities of five macroalgal species (either native or introduced) from Brittany (France), through a one-year monitoring combining both ecological and metabolomic data. The first part focused on red macroalgae and mycosporine-like amino acids. Results suggested that these highly diverse compounds, whose synthesis pathway is not completely elucided, could be multifunctional secondary metabolites. Thus, they could play a key role in the future adaptation of some red algal species such as the native Palmaria palmata, compared to the introduced Grateloupia turuturu.The second part then focused on three species of brown macroalgae (Sargassaceae) and showed that the native Halidrys siliquosa is more threatened than the other native species (i.e. Bifurcaria bifurcata) in the context of global change. Indeed, it is a cold-water affinity species that is all the more threatened as it have to cope both with global change and co-habitation with introduced species such as Sargassum muticum., Les macroalgues marines de la zone intertidale vivent dans un environnement très variable, actuellement menacé par les activités humaines qui entraînent des changements profonds des écosystèmes marins dans le monde entier. À cet égard, les populations d'algues doivent s'adapter à un environnement en constante évolution, soit en migrant, soit en produisant des métabolites particuliers par exemple, au risque de disparaître. En outre, chaque espèce présente une capacité d’adaptation différente, les espèces ayant une plasticité phénotypique élevée étant plus susceptibles de s'adapter aux futures conditions environnementales que d'autres. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail était d'étudier les capacités d'acclimatation de cinq espèces de macroalgues (native ou introduite) en Bretagne (France), à travers un suivi d'un an combinant à la fois des données écologiques et métabolomiques. La première partie focalisait sur les macroalgues rouges et les acides aminés de type mycosporine.Les résultats suggèrent que ces composés très diversifiés, dont la voie de synthèse n'est pas complètement élucidée, pourraient être des métabolites secondaires multifonctionnels. Ainsi, ils pourraient jouer un rôle clé dans l'adaptation future de certaines espèces d'algues rouges telles que l’espèce native Palmaria palmata, par rapport à l’espèce introduite Grateloupia turuturu. La deuxième partie s'est ensuite concentrée sur trois espèces de macroalgues brunes (Sargassaceae), et a montré que l'espèce indigène Halidrys siliquosa est plus menacée que l'autre espèce indigène (i.e.Bifurcaria bifurcata) dans le contexte du changement global. En effet, c'est une espèce d'affinité d'eau froide qui est d'autant plus menacée qu'elle doit faire face à la fois au changement global et à la cohabitation avec des espèces introduites comme Sargassum muticum.

N this thesis, the conceptualization of an integrated physico-biological model, as well as an experimental analysis of a biological system treating yellow wastewater are presented. The system is a membrane bioreactor designed to treat source separated urine. The main objective is to treat the nitrogen load in the urine by biological nitrification and produce a stable effluent. This thesis develops and validates an integrated model that will represent the bioreactor's behavior on a real scale. This model will simulate different operating conditions, as well as the integration of physico-chemical and biological processes, by understanding the different assimilation/inhibition mechanisms influencing nitrifying bacteria. The calibration and validation of the model requires a laboratory pilot to acclimatize conventional activated sludge to high nitrogen loads. A pH control driven strategy was developed for the acclimation phase, allowed the system to be started and controlled automatically. This acclimation protocol was optimized to use highly concentrated urine. The model parameters were calibrated by respirometric measurements under these high nitrogen conditions., Dans cette thèse, la conceptualisation d'un modèle biocinétique ainsi qu'une analyse expérimentale d'un système de bioréacteur à membrane traitant des eaux usées jaunes (urine) sont présentées. Le système est un bioréacteur à membrane conçu pour traiter l’urine séparée à la source. L’objectif principal est de traiter la charge azotée dans l’urine par nitrification biologique et d’en produire un effluent stable. Cette thèse développe et valide un modèle intégré qui représentera le comportement du bioréacteur en échelle réelle. Ce modèle permettra de simuler différentes conditions de fonctionnement, ainsi que l’intégration de processus physico-chimiques et biologiques, en comprenant les différents mécanismes d’assimilation/inhibition influençant les bactéries nitrifiantes. Le calage et la validation du modèle exigent un pilote de laboratoire pour acclimater les boues activées classiques à traiter fortes charges en azote. Une stratégie d’acclimatation basée sur le contrôle du pH a permis de démarrer et piloter le système de façon autonome. Ce protocole d’acclimatation a été optimisé pour utiliser de l’urine hautement concentré. Les paramètres du modèle ont été calés par mesures respirométriques dans ces conditions de haute teneur en azote.

N this thesis, the conceptualization of an integrated physico-biological model, as well as an experimental analysis of a biological system treating yellow wastewater are presented. The system is a membrane bioreactor designed to treat source separated urine. The main objective is to treat the nitrogen load in the urine by biological nitrification and produce a stable effluent. This thesis develops and validates an integrated model that will represent the bioreactor's behavior on a real scale. This model will simulate different operating conditions, as well as the integration of physico-chemical and biological processes, by understanding the different assimilation/inhibition mechanisms influencing nitrifying bacteria. The calibration and validation of the model requires a laboratory pilot to acclimatize conventional activated sludge to high nitrogen loads. A pH control driven strategy was developed for the acclimation phase, allowed the system to be started and controlled automatically. This acclimation protocol was optimized to use highly concentrated urine. The model parameters were calibrated by respirometric measurements under these high nitrogen conditions.; Dans cette thèse, la conceptualisation d'un modèle biocinétique ainsi qu'une analyse expérimentale d'un système de bioréacteur à membrane traitant des eaux usées jaunes (urine) sont présentées. Le système est un bioréacteur à membrane conçu pour traiter l’urine séparée à la source. L’objectif principal est de traiter la charge azotée dans l’urine par nitrification biologique et d’en produire un effluent stable. Cette thèse développe et valide un modèle intégré qui représentera le comportement du bioréacteur en échelle réelle. Ce modèle permettra de simuler différentes conditions de fonctionnement, ainsi que l’intégration de processus physico-chimiques et biologiques, en comprenant les différents mécanismes d’assimilation/inhibition influençant les bactéries nitrifiantes. Le calage et la validation du modèle exigent un pilote de laboratoire pour acclimater les boues activées classiques à traiter fortes charges en azote. Une stratégie d’acclimatation basée sur le contrôle du pH a permis de démarrer et piloter le système de façon autonome. Ce protocole d’acclimatation a été optimisé pour utiliser de l’urine hautement concentré. Les paramètres du modèle ont été calés par mesures respirométriques dans ces conditions de haute teneur en azote.

Alpine plants are subject to stressful conditions, with extreme temperatures, intense light, and UV radiation. The majority of these plants therefore develop over a short growing period. But some exceptions exist: Soldanella alpina and Geum montanum keep their leaves during several vegetation periods. They are thus confronted with brutal variations of their environment, in particular during the changes of season, which is a source of oxidative stress. Thus in spring, the snow melts and the leaf temperature quickly goes from -10 to 40 ° C coupled with an increase in light intensity and in autumn the leaves, hitherto covered by the surrounding vegetation and therefore acclimated to shade, have to face strong lights. To tolerate these rapid changes, we can assume that S. alpina and G. montanum have developed unique acclimation strategies that I sought to understand during my thesis.In autumn and spring, the main concern for the leaves of S. alpina and G. montanum comes from the fact that they are acclimated to low light intensities.We have shown that the leaves acclimate to the change in light intensity through morphological changes and by improving their photoprotection thanks to an increase in the concentration of flavonoids for the 23 major flavonoids found in the epidermis and mesophyll of the leaves in S. alpina. However, there is no acclimation of photosynthesis to changes in light intensities in the fall: the leaves confronted with strong lights cannot manage to use all of the light energy. This excess energy creates an imbalance between the total electronic flux and the electronic flux used for photochemical processes which result in exacerbated oxidative stress, in the spring, when in addition to light stress there are extreme temperatures. After having succeeded in estimating the various electronic fluxes, we observe in S. alpina and G. montanum the existence of a flux of excess electrons, not dissipated by photosynthesis. The dissipation of energy in the form of heat and a strong capacity of the malate valve and the antioxidant system allow respectively to limit and partly consume the excess electrons.; Les plantes alpines sont soumises à des conditions stressantes, avec des températures extrêmes et des rayonnements lumineux et UV intenses. La majorité de ces plantes se développent donc sur une période de végétation courte. Mais quelques exceptions existent : Soldanella alpina et Geum montanum gardent leurs feuilles pendant plusieurs périodes de végétation. Elles sont ainsi confrontées à des variations brutales de leur environnement, en particulier lors des changements de saison, ce qui est source de stress oxydant. Ainsi au printemps, la neige fond et la température foliaire passe rapidement de -10 à 40 ° C couplé à une augmentation de l'intensité lumineuse et lors de l’automne les feuilles, jusqu’alors recouvertes par la végétation alentour et donc acclimatées à l’ombre, doivent faire face à de fortes luminosités. Pour tolérer ces changements rapides, on peut supposer que S. alpina et G. montanum ont développés des stratégies d’acclimatation uniques que j’ai cherché à comprendre au cours de ma thèse.A l’automne comme au printemps, le principal souci pour les feuilles de S.alpina et G.montanum vient du fait qu’elles sont acclimatées à des intensités lumineuses faibles.Nous avons montrée que les feuilles s’acclimatent au changement d’intensité lumineuse par le biais de changements morphologiques et en améliorant leur photoprotection grâce à une augmentation de la concentration en flavonoïdes pour les 23 flavonoïdes majeurs retrouvé dans l’épiderme et le mésophylle des feuilles de S.alpina. Cependant il n’y a pas d’acclimatation de la photosynthèse aux changements d’intensités lumineuses à l’automne : les feuilles confrontées à des lumières fortes n’arrivent pas utiliser la totalité de cette énergie lumineuse. Cet excès d’énergie crée un déséquilibre entre le flux électronique total et le flux électronique utilisé pour les processus photochimique ce qui abouti en un stress oxydant exacerbé, au printemps, quand au stress lumineux s’ajoutent des températures extrêmes. Après avoir réussi à estimer les différents flux électroniques, on constate chez S.alpina et G.montanum l’existence d’un flux d’électrons en excès, non dissipé par la photosynthèse. La dissipation d’énergie sous forme de chaleur et une capacité forte de la valve malate et du système anti-oxydant permettent respectivement de limiter et consommer en partie les électrons en excès.

Alpine plants are subject to stressful conditions, with extreme temperatures, intense light, and UV radiation. The majority of these plants therefore develop over a short growing period. But some exceptions exist: Soldanella alpina and Geum montanum keep their leaves during several vegetation periods. They are thus confronted with brutal variations of their environment, in particular during the changes of season, which is a source of oxidative stress. Thus in spring, the snow melts and the leaf temperature quickly goes from -10 to 40 ° C coupled with an increase in light intensity and in autumn the leaves, hitherto covered by the surrounding vegetation and therefore acclimated to shade, have to face strong lights. To tolerate these rapid changes, we can assume that S. alpina and G. montanum have developed unique acclimation strategies that I sought to understand during my thesis.In autumn and spring, the main concern for the leaves of S. alpina and G. montanum comes from the fact that they are acclimated to low light intensities.We have shown that the leaves acclimate to the change in light intensity through morphological changes and by improving their photoprotection thanks to an increase in the concentration of flavonoids for the 23 major flavonoids found in the epidermis and mesophyll of the leaves in S. alpina. However, there is no acclimation of photosynthesis to changes in light intensities in the fall: the leaves confronted with strong lights cannot manage to use all of the light energy. This excess energy creates an imbalance between the total electronic flux and the electronic flux used for photochemical processes which result in exacerbated oxidative stress, in the spring, when in addition to light stress there are extreme temperatures. After having succeeded in estimating the various electronic fluxes, we observe in S. alpina and G. montanum the existence of a flux of excess electrons, not dissipated by photosynthesis. The dissipation of energy in the form of heat and a strong capacity of the malate valve and the antioxidant system allow respectively to limit and partly consume the excess electrons.; Les plantes alpines sont soumises à des conditions stressantes, avec des températures extrêmes et des rayonnements lumineux et UV intenses. La majorité de ces plantes se développent donc sur une période de végétation courte. Mais quelques exceptions existent : Soldanella alpina et Geum montanum gardent leurs feuilles pendant plusieurs périodes de végétation. Elles sont ainsi confrontées à des variations brutales de leur environnement, en particulier lors des changements de saison, ce qui est source de stress oxydant. Ainsi au printemps, la neige fond et la température foliaire passe rapidement de -10 à 40 ° C couplé à une augmentation de l'intensité lumineuse et lors de l’automne les feuilles, jusqu’alors recouvertes par la végétation alentour et donc acclimatées à l’ombre, doivent faire face à de fortes luminosités. Pour tolérer ces changements rapides, on peut supposer que S. alpina et G. montanum ont développés des stratégies d’acclimatation uniques que j’ai cherché à comprendre au cours de ma thèse.A l’automne comme au printemps, le principal souci pour les feuilles de S.alpina et G.montanum vient du fait qu’elles sont acclimatées à des intensités lumineuses faibles.Nous avons montrée que les feuilles s’acclimatent au changement d’intensité lumineuse par le biais de changements morphologiques et en améliorant leur photoprotection grâce à une augmentation de la concentration en flavonoïdes pour les 23 flavonoïdes majeurs retrouvé dans l’épiderme et le mésophylle des feuilles de S.alpina. Cependant il n’y a pas d’acclimatation de la photosynthèse aux changements d’intensités lumineuses à l’automne : les feuilles confrontées à des lumières fortes n’arrivent pas utiliser la totalité de cette énergie lumineuse. Cet excès d’énergie crée un déséquilibre entre le flux électronique total et le flux électronique utilisé pour les processus photochimique ce qui abouti en un stress oxydant exacerbé, au printemps, quand au stress lumineux s’ajoutent des températures extrêmes. Après avoir réussi à estimer les différents flux électroniques, on constate chez S.alpina et G.montanum l’existence d’un flux d’électrons en excès, non dissipé par la photosynthèse. La dissipation d’énergie sous forme de chaleur et une capacité forte de la valve malate et du système anti-oxydant permettent respectivement de limiter et consommer en partie les électrons en excès.

Le trail est devenu tendance, les courses en montagne se multiplient et, tout naturellement, l’altitude intéresse les coureurs. C’est alors que des courses à hautes altitudes se sont développées. L’Annapurna Mandala Trail (AMT) se déroule au Népal et sera pris comme exemple pour l’enquête de cette thèse avec son passage le plus haut sur le Larkee pass à 5106m.Ces ultra-trails en hautes altitudes font donc participer une nouvelle variable qui n’est pas présente lors du célèbre UTMB ou Tor des Géants ou encore la Diagonale des fous (grand raid de la Réunion), impressionnantes par leurs nombres de kilomètres parcourus et leurs dénivelés cumulés mais jamais à plus de 3000 mètres d’altitude.Les effets physiologiques et les réponses physiopathologiques du corps humain sont différents selon le temps passé en altitude et à quelle altitude. Le séjour à une altitude élevée est donc susceptible de provoquer des affections directement liées au manque d'oxygène. Une bonne acclimatation permet de limiter les symptômes liés à l’altitude. Le mal aigu des montagnes (MAM) est une pathologie qui se caractérise par divers symptômes de nature et de gravité très variable, allant de la céphalée jusqu'à des affections potentiellement mortelles comme l'œdème aigu du poumon (OPHA) ou l'œdème cérébral (OCHA). Pour contrer ces pathologies de hautes altitudes, différentes stratégies peuvent être mises en place, notamment un traitement médicamenteux.En plus de cette variable, la charge d’entrainement pour une course de ce type est importante, et rigoureuse ainsi que l’alimentation qui y est associé.

Drosophila suzukii is an invasive pest in Europe, North and South America. Unlike other drosophilids, females oviposit in ripe fruits that larvae consume, provoking important damages on fruit productions. The overwintering strategies of this fly are yet poorly understood. Therefore, the aim of my thesis was to acquire new fundamental knowledge about the thermal biology of this fly, and more specifically the plasticity of its thermal tolerance and the physiological mechanisms underpinning cold acclimation. In order to define its basal thermal tolerance, adults and pupae were subjected to a large set of high and low temperatures. My data confirmed that this pest was chill susceptible, and showed that survival was greatly compromised during exposures above 32°C. Next, I evaluated its thermal tolerance plasticity. My data confirmed the high plasticity of its cold tolerance, as fluctuating thermal regimes and acclimation were able to decrease the mortality due to cold exposures. Acclimation in this species was correlate with several physiological adjustments, such as: cryoprotectant accumulation, remodeling of membrane phospholipids and lipidic reserves, upregulation of genes linked with activity of ionic transporters and maintenance of metabolic homeostasis. Those modifications (which are shared among temperate insect species) are likely linked with cold tolerance increase provoked by acclimation. Therefore, these physiological adjustments could play an important role in its overwintering success in Europe and Canada, which can facilitate its invasion in these regions. These new data will participate to a better understanding of its physiological limits, and are thus of importance for predicting the evolution of its invasion front and its phenology and demographic variations in invaded areas. My results are also of interest regarding the set-up of integrated pest management strategies against this fly., Drosophila suzukii est une drosophile invasive en Europe, Amérique du Nord et Amérique du Sud. Contrairement aux autres espèces de drosophiles, les femelles parasitent les fruits mûrs que les larves consomment, engendrant d’importants dégâts sur les cultures fruitières. Les stratégies mises en place par cette espèce pour tolérer les températures hivernales sous nos latitudes sont encore peu comprises. Par conséquent, l’objectif de ma thèse était d’acquérir des connaissances fondamentales sur la thermotolérance de cette espèce, en m’intéressant notamment à la plasticité de la tolérance au froid et aux mécanismes physiologiques sous-jacents à l’acclimatation. J’ai évalué la thermotolérance basale de D. suzukii en soumettant des adultes et des pupes à un large panel de températures (froides et chaudes). Ces expérimentations ont permis de confirmer que cette espèce était intolérante au froid et que des températures supérieures à 32°C impactaient grandement sa survie. Par la suite, j’ai évalué la plasticité de sa tolérance au froid. Mes travaux ont permis de confirmer que sa thermotolérance était effectivement plastique, puisque l’utilisation de températures fluctuantes ou l’acclimatation permettaient de réduire sa mortalité lors d’expositions aux basses températures. L’acclimatation chez D. suzukii était corrélée à de nombreuses modifications physiologiques, telles que l’accumulation de cryoprotecteurs, un réajustement de la composition des phospholipides membranaires et des réserves lipidiques, une régulation des gènes liés à l’activité des transporteurs ioniques ainsi qu’un maintien de l’homéostasie métabolique. Ces modifications, également observées chez d’autres espèces d’insectes, pourraient être liées à l’augmentation de la tolérance au froid de D. suzukii, jouant probablement un rôle important dans sa survie hivernale et donc dans le succès de son invasion. Ces connaissances acquises sur sa thermobiologie contribueront sans doute à mieux cerner les limites physiologiques de cette espèce et prédire l’évolution de son invasion, ainsi que sa phénologie et les variations de populations au cours des saisons dans les zones déjà envahies. Mes résultats ouvrent également des perspectives intéressantes pour la mise en place de techniques de lutte intégrée contre D. suzukii.

In the context of climate change, the increased frequency and intensity of heat waves will likely have a negative impact on plant physiology, due to the structural destabilization of proteins and of membranes caused by high temperatures. As part of this thesis, we developed and characterized an original experimental setup in which Arabidopsis thaliana seedlings are arrested in their development because of mineral starvation. These seedlings exhibit a high metabolic plasticity, especially for energy metabolism, which allows them to survive in a steady state for weeks. Then we performed an integrative analysis of the processes that allow these seedlings to survive to an otherwise lethal heat stress (43°C, 2 h), thanks to a priming at a non-lethal temperature (38°C, 2 h). Priming protects energy metabolism and permits the recovery of organelle dynamics after stress. At the transcriptional level, primed seedlings overexpress many chaperone proteins and genes involved in photosynthesis and in the regulation of the expression of mitochondrial and plastidial genomes. At the protein level, the accumulation of HSPs and other stress proteins favours seedling recovery, whereas in the absence of acclimation, heat shock causes the decrease of ribosomal proteins and the accumulation of proteins implicated in protein degradation. This study highlights the relevance of multi-scale analysis to decipher the mechanisms of stress responses in plants.; Dans le contexte du changement climatique, l’augmentation de la fréquence et de l’intensité des canicules risque d’avoir un impact négatif sur la physiologie des plantes, du fait de la perturbation structurale des protéines et des membranes par les fortes températures. Au cours de cette thèse, nous avons développé et caractérisé un système expérimental original dans lequel des plantules d’Arabidopsis thaliana sont arrêtées dans leur développement du fait d’une carence minérale. Ces plantules présentent une grande plasticité métabolique, notamment au niveau énergétique, qui leur permet de survivre pendant des semaines en état stationnaire. Nous avons ensuite réalisé une étude intégrative des processus qui permettent à ces plantules de survivre à un stress thermique normalement létal (43°C, 2 h), grâce à l’application d’un prétraitement à une température non létale (38°C, 2 h). Le pré-traitement à 38°C permet la protection du métabolisme énergétique ainsi que la reprise de la dynamique des organites lors de la phase de récupération. Au niveau transcriptionnel, les plantules pré-acclimatées surexpriment notamment des protéines chaperones et des gènes impliqués dans la photosynthèse et la régulation de l’expression des génomes mitochondriaux et plastidiaux. Au niveau protéique, l’accumulation d’HSPs et d’autres protéines de stress favorise la récupération des plantules, tandis qu’en l’absence d’acclimatation, le choc thermique provoque la diminution des protéines ribosomales et l’accumulation de protéines impliquées dans la dégradation des protéines. Cette étude révèle l’intérêt de l’analyse multi-échelle pour décrypter les mécanismes de réponse des plantes aux stress.

In the context of climate change, the increased frequency and intensity of heat waves will likely have a negative impact on plant physiology, due to the structural destabilization of proteins and membranes caused by high temperatures. As part of this thesis, we developed and characterized an original experimental setup in which Arabidopsis thaliana seedlings are arrested in their development because of mineral starvation. These seedlings exhibit a high metabolic plasticity, especially for energy metabolism, which allows them to survive in a steady state for weeks. Then, we performed an integrative analysis of the processes that allow these seedlings to survive an otherwise lethal heat stress (43°C, 2 h), thanks to a priming treatment at a nonlethal temperature (38°C, 2 h). Priming protects the energy metabolism and permits the recovery of organelle dynamics after stress. At the transcriptional level, primed seedlings overexpress many chaperone proteins and genes involved in photosynthesis, and in the regulation of the expression of mitochondrial and plastidial genomes. At the protein level, the accumulation of HSPs and other stress proteins favour seedling recovery, whereas in the absence of acclimation, heat shock provokes the decrease of ribosomal proteins and the accumulation of proteins implicated in protein degradation. This study highlights the relevance of multi-scale analysis to decipher mechanisms of stress response in plants.; Dans le contexte du changement climatique, l’augmentation de la fréquence et de l’intensité des canicules a un impact négatif sur la physiologie des plantes, du fait de la perturbation structurale des protéines et des membranes par les fortes températures. Au cours de cette thèse, nous avons développé et caractérisé un système expérimental original dans lequel des plantules d’Arabidopsis thaliana sont arrêtées dans leur développement du fait d’une carence minérale. Ces plantules présentent une grande plasticité métabolique, notamment au niveau énergétique, qui leur permet de survivre pendant des semaines en état stationnaire. Nous avons ensuite réalisé une étude intégrative des processus qui permettent à ces plantules de survivre à un stress thermique normalement létal (43°C, 2 h), grâce à l’application d’un prétraitement à une température non létale (38°C, 2 h). Le pré-traitement à 38°C permet la protection du métabolisme énergétique ainsi que la reprise de la dynamique des organites lors de la phase de récupération. Au niveau transcriptionnel, les plantules pré-acclimatées surexpriment notamment des protéines chaperones et des gènes impliqués dans la photosynthèse et la régulation de l’expression des génomes mitochondriaux et plastidiaux. Au niveau protéique, l’accumulation d’HSPs et d’autres protéines de stress favorisent la récupération des plantules, tandis qu’en l’absence d’acclimatation, le choc thermique provoque la diminution des protéines ribosomales et l’accumulation de protéines impliquées dans la dégradation des protéines. Cette étude illustre l’intérêt de l’analyse multi-échelle pour décrypter les mécanismes de réponse des plantes aux stress.

Plus de la moitié des pertes de bois dans les forêts européennes sont dues aux tempêtes. Une connaissance des mécanismes impliqués dans la stabilité mécanique des arbres est alors capitale. L’ancrage de l’arbre dans le sol constitue l’une des composantes principales du maintien mécanique de l’arbre. Il est principalement déterminé par l’architecture du système racinaire et son interaction mécanique avec le sol. Au cours de son développement, l’arbre modifie ses dimensions et se complexifie. Plus particulièrement, le système racinaire semble s’acclimater (ex : croissance en diamètre plus importante) aux déformations engendrées par le vent. L’ensemble de ces modifications conduit à une évolution des mécanismes à l’origine de l’ancrage au cours du développement de l’arbre. L’étude expérimentale de cette fonction est compliquée car les racines sont difficilement mesurables en continu dans le sol. Nous avons alors mis au point une approche numérique pour décrire la croissance du système racinaire et la distribution des déformations dues au vent. Une grande base de données structurée en chronoséquence de systèmes racinaires numérisés (Pinus pinaster) a été mobilisée. Comme l’étude de la structure et des fonctions des racines est plus efficiente quand la différentiation entre racines est prise en compte, nous avons d’abord formalisé les types racinaires du système racinaire du pin maritime à partir d’une technique de classification (« k-means clustering ») réalisée avec quatre variables. La classification des racines latérales du pin maritime nous a permis d’identifier 5 types racinaires au cours du développement du pin maritime. Ce regroupement explique 70% de la variabilité de notre base de données. Chaque système racinaire est caractérisé par trois grosses racines horizontales émises par la souche. Les racines montrent une forte différentiation pour leur tropisme, avec une direction de croissance soit horizontale soit verticale. La structure de la partie centrale du système racinaire est pratiquement complète dès l'âge de 4 ans. Sur la base des types racinaires identifiés, nous avons calibré un modèle architectural (RootTyp ; Pagès et al. 2004) pour le pin maritime. Treize paramètres pour chaque type racinaire ont été estimés par l’intermédiaire de la base de données, d’informations issues de la littérature et d’une procédure d'optimisation. Une modélisation réaliste du système racinaire jusqu'à 50 ans n’a pu être obtenue qu'en implémentant au modèle RootTyp de nouveaux processus biologiques : la diminution de la ramification avec la croissance de la racine et la diminution de la vigueur des racines avec l'ordre de ramification. Malgré ces améliorations, les systèmes racinaires de la base de données présentent des diamètres plus importants à proximité de la souche par rapport aux systèmes racinaires simulés. Ce biais systématique est principalement attribué à l’acclimatation des racines au vent dominant. Les altérations de croissance dues aux contraintes pédologiques ont également été implémentées grâce à l’amélioration du module de sol du modèle architectural.Enfin, pour comprendre les mécanismes à l’origine de l’acclimatation des racines nous avons combiné plusieurs modèles pour prédire la distribution spatiale des déformations dans des maquettes simplifiées de systèmes racinaires à 4, 6 et 13 ans, pour trois régimes de vent spécifiques à la région étudiée. D’après les simulations, les déformations des racines sous l'effet du vent diminuent avec l’âge, en raison de l’augmentation de la rigidité des racines. Cela suggère une plus forte réponse thigmomorphogénétique aux stades jeunes. Les modifications structurelles et anatomiques du système racinaire par acclimatation au vent s’expliquent principalement par les distributions des déformations et des contraintes dans les racines., Storms cause more than 50% of the timber loss in European forests. However, forest tree anchorage mechanisms throughout their lifespan are not fully understood, especially the strong acclimation of root systems to common winds. This lack of knowledge is mainly due to technical difficulties: neither the root structure nor the mechanical contribution of the roots could be characterized continually. Thus we set up a numerical approach to model the development of the root system and to describe the strains resulting from common winds. This generic approach has been developed using Pinus pinaster grown in sandy soils as model species.Seven datasets of excavated root systems from 0 to 50 years were employed. The assessment of root structure and functions is more powerful if the differentiation of root system in several root types is considered. We first proposed an automatic classification of roots with the k-means clustering algorithm. Four root traits were chosen as classifiers, including three geometric architectural traits, which can be precisely assessed whatever the tree/root age. Clustering yielded similar five groups of laterals roots at all ages, explaining 70% of the variability. The three largest lateral roots per tree were all horizontal roots branching from stump and the other lateral roots show a large differentiation for tropism: nearly all the roots were horizontal or vertical roots. The framework of the central part of the root system can be almost completed in 4-year-old trees (3.5 cm collar diameter). We then calibrated the existing RootTyp (Pagès et al. 2004) architectural model for P. pinaster for each of the root types defined by the cluster analysis. We used the database combined with a literature review and an optimization method to get accurate values for 13 parameters by root types. We devoted effort to validate our model calibration. In order to model architecture of the root system, damping properties had to be implemented to yield realistic outputs up to the mature stage. Branching varied as a function of distance from the root base, and growth capacity decreased with branching order. Nevertheless, the root diameters of simulated root systems were generally underestimated. This was certainly due to root growth plasticity to the prevailing wind, an acclimation facet not taken into account at this calibration step. Growth alterations due to a cemented horizon were reproduced using the new calibrated soil module. Then, the wind acclimation of roots was numerically investigated by examining the root mechanical stimuli due to wind. A chain of biomechanical models was used to predict the spatial distribution of stress and strain in simplified root systems at 4, 6 and 13-year-old as a result of three levels of usual winds. According to simulations, the strain amplitude decreased with tree growth due to the increasing root system stiffness. This suggests larger thigmomorphogenetic responses at young stages. The modifications of the structural and wood root properties related to wind acclimation were largely explained by the stress and strain distribution in the root system.

Storms cause more than 50% of the timber loss in European forests. However, forest tree anchorage mechanisms throughout their lifespan are not fully understood, especially the strong acclimation of root systems to common winds. This lack of knowledge is mainly due to technical difficulties: neither the root structure nor the mechanical contribution of the roots could be characterized continually. Thus we set up a numerical approach to model the development of the root system and to describe the strains resulting from common winds. This generic approach has been developed using Pinus pinaster grown in sandy soils as model species.Seven datasets of excavated root systems from 0 to 50 years were employed. The assessment of root structure and functions is more powerful if the differentiation of root system in several root types is considered. We first proposed an automatic classification of roots with the k-means clustering algorithm. Four root traits were chosen as classifiers, including three geometric architectural traits, which can be precisely assessed whatever the tree/root age. Clustering yielded similar five groups of laterals roots at all ages, explaining 70% of the variability. The three largest lateral roots per tree were all horizontal roots branching from stump and the other lateral roots show a large differentiation for tropism: nearly all the roots were horizontal or vertical roots. The framework of the central part of the root system can be almost completed in 4-year-old trees (3.5 cm collar diameter). We then calibrated the existing RootTyp (Pagès et al. 2004) architectural model for P. pinaster for each of the root types defined by the cluster analysis. We used the database combined with a literature review and an optimization method to get accurate values for 13 parameters by root types. We devoted effort to validate our model calibration. In order to model architecture of the root system, damping properties had to be implemented to yield realistic outputs up to the mature stage. Branching varied as a function of distance from the root base, and growth capacity decreased with branching order. Nevertheless, the root diameters of simulated root systems were generally underestimated. This was certainly due to root growth plasticity to the prevailing wind, an acclimation facet not taken into account at this calibration step. Growth alterations due to a cemented horizon were reproduced using the new calibrated soil module. Then, the wind acclimation of roots was numerically investigated by examining the root mechanical stimuli due to wind. A chain of biomechanical models was used to predict the spatial distribution of stress and strain in simplified root systems at 4, 6 and 13-year-old as a result of three levels of usual winds. According to simulations, the strain amplitude decreased with tree growth due to the increasing root system stiffness. This suggests larger thigmomorphogenetic responses at young stages. The modifications of the structural and wood root properties related to wind acclimation were largely explained by the stress and strain distribution in the root system.; Plus de la moitié des pertes de bois dans les forêts européennes sont dues aux tempêtes. Une connaissance des mécanismes impliqués dans la stabilité mécanique des arbres est alors capitale. L’ancrage de l’arbre dans le sol constitue l’une des composantes principales du maintien mécanique de l’arbre. Il est principalement déterminé par l’architecture du système racinaire et son interaction mécanique avec le sol. Au cours de son développement, l’arbre modifie ses dimensions et se complexifie. Plus particulièrement, le système racinaire semble s’acclimater (ex : croissance en diamètre plus importante) aux déformations engendrées par le vent. L’ensemble de ces modifications conduit à une évolution des mécanismes à l’origine de l’ancrage au cours du développement de l’arbre. L’étude expérimentale de cette fonction est compliquée car les racines sont difficilement mesurables en continu dans le sol. Nous avons alors mis au point une approche numérique pour décrire la croissance du système racinaire et la distribution des déformations dues au vent. Une grande base de données structurée en chronoséquence de systèmes racinaires numérisés (Pinus pinaster) a été mobilisée. Comme l’étude de la structure et des fonctions des racines est plus efficiente quand la différentiation entre racines est prise en compte, nous avons d’abord formalisé les types racinaires du système racinaire du pin maritime à partir d’une technique de classification (« k-means clustering ») réalisée avec quatre variables. La classification des racines latérales du pin maritime nous a permis d’identifier 5 types racinaires au cours du développement du pin maritime. Ce regroupement explique 70% de la variabilité de notre base de données. Chaque système racinaire est caractérisé par trois grosses racines horizontales émises par la souche. Les racines montrent une forte différentiation pour leur tropisme, avec une direction de croissance soit horizontale soit verticale. La structure de la partie centrale du système racinaire est pratiquement complète dès l'âge de 4 ans. Sur la base des types racinaires identifiés, nous avons calibré un modèle architectural (RootTyp ; Pagès et al. 2004) pour le pin maritime. Treize paramètres pour chaque type racinaire ont été estimés par l’intermédiaire de la base de données, d’informations issues de la littérature et d’une procédure d'optimisation. Une modélisation réaliste du système racinaire jusqu'à 50 ans n’a pu être obtenue qu'en implémentant au modèle RootTyp de nouveaux processus biologiques : la diminution de la ramification avec la croissance de la racine et la diminution de la vigueur des racines avec l'ordre de ramification. Malgré ces améliorations, les systèmes racinaires de la base de données présentent des diamètres plus importants à proximité de la souche par rapport aux systèmes racinaires simulés. Ce biais systématique est principalement attribué à l’acclimatation des racines au vent dominant. Les altérations de croissance dues aux contraintes pédologiques ont également été implémentées grâce à l’amélioration du module de sol du modèle architectural.Enfin, pour comprendre les mécanismes à l’origine de l’acclimatation des racines nous avons combiné plusieurs modèles pour prédire la distribution spatiale des déformations dans des maquettes simplifiées de systèmes racinaires à 4, 6 et 13 ans, pour trois régimes de vent spécifiques à la région étudiée. D’après les simulations, les déformations des racines sous l'effet du vent diminuent avec l’âge, en raison de l’augmentation de la rigidité des racines. Cela suggère une plus forte réponse thigmomorphogénétique aux stades jeunes. Les modifications structurelles et anatomiques du système racinaire par acclimatation au vent s’expliquent principalement par les distributions des déformations et des contraintes dans les racines.

In summary, heat stress compromises a variety of production parameters in the swine industry including growth, carcass composition, and reproduction. Evidence suggests that maternal exposure to heat stress has long-lasting effects on postnatal offspring performance. The combination of climate change forecasts increased pork production in tropical and subtropical regions of the globe and improved genetic capacity for lean tissue accretion and fecundity, all point to increasingly negative impacts of heat stress on pork production efficiency and quality in the future. Physically modifying the environment is currently the primary abatement strategy that should be utilized to mitigate the negative effects of heat stress, but other approaches include dietary modifications and genetic improvement.

Climate change is modifying the distribution ranges of species worldwide. To better understand and more realistically predict future species ranges, it is critical to account for local adaptation and phenotypic plasticity in populations’ responses to climate. This is challenging, however, because local adaptation and phenotypic plasticity are trait dependent and because traits co-vary along climatic gradients across the range, with differential consequences for fitness. One way to address this challenge is to build models with empirical data from large-scale common-garden experiments such as those that have been established in past decades for some forest tree species. This thesis used individual measurements of several fitness-related phenotypic traits (vertical and radial tree growth, spring and autumn leaf phenology and recruit mortality) of European beech (Fagus sylvatica L.) recorded in the frame of BeechCOSTe52, the largest network of tree phenotypic traits measured in common gardens throughout Europe (>150,000 trees) for modeling the species’ likely response to recent climate change. Specifically, I pursued the following objectives: (i) to quantify range-wide variation and co-variation of local adaptation and phenotypic plasticity for four major phenotypic traits related to fitness (vertical growth, radial growth, survival, and leaf flushing phenology), and to project its species range under current and future climate based on this information (chapter 1); (ii) to quantify variation among populations in spring and autumn leaf phenology and the resulting growing season length, and to predict their patterns at the range-wide scale under current and future climate (chapter 2); and (iii) to quantify phenotypic plasticity at different development stages for vertical growth, radial growth, survival, and spring and autumn leaf flushing phenology, and to determine the extent to which inter-annual climate variation during the 20th century is related to variation in phenotypic plasticity across the species range (chapter 3). After setting up the required databases, I performed different types of linear mixed-effect models that related trait variation and co-variation to local adaptation (i.e., trait variation related to the climate of the planted populations’ origin) and phenotypic plasticity (i.e., trait variation related to the climate of plantation site). Finally, I calculated a phenotypic plasticity index for populations based on their reaction norms (i.e., the shape or specific form of the phenotypic response to the environment of an individual or genotype). My results revealed that: (i) the contribution of plasticity to intra-specific trait variation is always higher than that of local adaptation, suggesting that beech is less sensitive to (moderate) climate change than previously reported; (ii) different traits and underlying climatic drivers constrain beech populations in different parts of the species range; (iii) considering trait co-variation improves predictions based on single traits; (iv) growing season length will increase under climate change in northern beech provenances but shrink in populations from the core and the southern range; (v) northern beech populations show high phenotypic plasticity for the investigated traits; and (vi) phenotypic plasticity tends to increase with age in growth-related traits. My results underline that population responses to climate across large geographical gradients are trait-dependent, suggesting that a complete set of fitness-related traits is required to fully understand species sensitivity to climate change., Le changement climatique modifie l'aire de répartition des espèces dans le monde. Pour mieux comprendre et prévoir de façon plus réaliste les aires de répartition futures des espèces, il est essentiel de tenir compte de l'adaptation locale et de la plasticité phénotypique dans les réponses des populations au changement climatique. C'est un défi, cependant, parce que l'adaptation locale et la plasticité phénotypique dépendent des caractères et parce que les caractères varient le long des gradients climatiques dans toute la gamme, avec des conséquences différentes pour la condition physique. C'est un défi, cependant, parce que l'adaptation locale et la plasticité phénotypique dépendent des caractères et parce que les caractères varient le long des gradients climatiques dans toute la gamme, avec des conséquences différentes pour la valeur adaptative. Une façon de relever ce défi consiste à construire des modèles à partir de données empiriques issues d'expériences à grande échelle sur les jardins communs, comme celles qui ont été réalisées au cours des dernières décennies pour certaines essences forestières. Cette thèse a utilisé des mesures individuelles de plusieurs caractères phénotypiques liés à la valeur adaptative (croissance verticale et radiale des arbres, phénologie foliaire printanière et automnale et mortalité) du hêtre européen (Fagus sylvatica L.) enregistrés dans le cadre du projet BeechCOSTe52, le plus grand réseau de caractères phénotypiques d'arbres mesurés dans des jardins communs à travers l'Europe (>150 000 arbres) pour modéliser la réponse probable de l'espèce au changement climatique récent. Plus précisément, j'ai poursuivi les objectifs suivants (i) quantifier la variation et la covariation à l'échelle de l'aire de répartition de l'adaptation locale et de la plasticité phénotypique pour quatre caractères phénotypiques majeurs liés à la valeur adaptative (croissance verticale, croissance radiale, survie et phénologie des feuilles au printemps), et de projeter son aire de répartition dans le climat actuel et futur en fonction de cette information (chapitre 1) ; (ii) quantifier les variations entre les populations en ce qui concerne la phénologie foliaire printanière et automnale et la durée de la période de végétation qui en résulte, et prévoir leurs tendances à l'échelle de l'aire de répartition sous le climat actuel et futur (chapitre 2) ; et (iii) quantifier la plasticité phénotypique à différents stades de développement pour la croissance verticale, la croissance radiale, la survie et la phénologie des feuilles au printemps et à l'automne, et déterminer dans quelle mesure la variation climatique interannuelle au cours du 20e siècle est liée à la variation de la plasticité phénotypique dans l'aire de répartition des espèces (chapitre 3). Après avoir mis en place les bases de données requises, j'ai réalisé différents types de modèles linéaires à effets mixtes qui relient la variation et la covariation des caractères à l'adaptation locale (c'est-à-dire la variation des caractères liée au climat d'origine des populations plantées) et la plasticité phénotypique (c'est-à-dire la variation des caractères liée au climat du site de plantation). Finalement, j'ai calculé un indice de plasticité phénotypique pour les populations en fonction de leurs normes de réaction (la forme spécifique de la réponse phénotypique à l'environnement d'un individu ou du génotype). Mes résultats l'ont révélé : [... )

Prod 2019-139 BAP POLE EA GEAPSI INRA AGROSUP; National audience; Les modalités du réchauffement climatique sur l’Europe de l’ouest montrent pour les températures une rupture nette en 1987/1988. Deux régimes distincts de température ont eu cours de part et d’autre de cette rupture. Cela offre une opportunité pour évaluer un impact du réchauffement en Bourgogne Franche-Comté. Peu de travaux documentent néanmoins les conséquences du réchauffement hivernal sur la végétation en général et les cultures en particulier. Pourtant, ces dernières années, des travaux suggèrent une augmentation du risque gélif présentée comme un effet paradoxal du réchauffement climatique. En combinant, sur la période 1958-2015, des données journalières et spatialisées de Météo-France avec un modèle de stress gel validé pour le pois d’hiver, nous avons étudié l’effet du réchauffement sur l’évolution du risque gélif sur cette espèce. Les résultats montrent que la diminution du stress gel observée suite à la rupture climatique masque une évolution subtile et opposée des deux composantes du risque que sont le nombre et l’intensité des évènements stress-gel. L’augmentation du nombre d’évènements gélifs supporte l’idée de « paradoxe » du réchauffement, tandis que la forte diminution de leur intensité est plus conforme à l’idée que l’on se fait des effets du changement climatique. Le mécanisme d’acclimatation des plantes au gel et la structure de l’aléa climatique « gel » sont des éléments clés pour comprendre l’évolution du risque gélif hivernal en contexte de réchauffement. Nos travaux apportent des réponses sur les stratégies culturales et d’amélioration variétale à privilégier pour s’adapter aux changements climatiques projetés.

In understory trees, height–diameter allocation is subject several constraints: maximal height growth is limited, height growth is never null and, in terms of time dependency, diameter growth always precedes height growth. Understory trees experience a succession of canopy opening and closure events during their lifetime. Preferential allocation of their biomass to height or diameter growth is part of the acclimation process to their immediate environment. In this study, we investigated annual height and diameter increments in Fagus sylvatica understory trees submitted to canopy release. Annual height and diameter increments were obtained from retrospective stem analysis from the top of the tree to the stump on 39 understory trees. The relationship between height and diameter increments was investigated and temporal correlations among successive annual height and diameter increments were analyzed. An asymptotic relationship between annual height and diameter increment indicates that stem height growth was limited in understory trees. The intercept significantly differed from zero suggesting that height growth never stopped even when diameter growth was null. Following canopy release events, immediate diameter growth increase was observed while the height growth response was delayed, resulting in a time shift in the growth allocation strategy. Strong and asymmetric temporal correlations between annual height and diameter increments were observed: past annual diameter growth was positively correlated to present height growth. In understory trees, tree height is the main factor determining their potential growth since it determines their access to above-canopy light. However, the precedence of diameter growth over height growth suggests that tree growth is driven by diameter instead of height. This apparent discrepancy may be explained by the fact that, under closed canopy conditions, stem allometry reaches a functional threshold that forces tree to grow in diameter before growing in height.

An abrupt warming shift of the surface temperature around 1987/1988 has been documented for the western part ofEurope. The arising of two consecutive surface temperature climates offers opportunity to assess the warming impactsover the Bourgogne Franche-Comté area. Few studies focus on the winter warming effects on vegetation and crops. Recentstudies suggest however a paradoxical increase of frost damage in a warming climate. Based on the combination of aMeteo-France climate dataset with a winter frost stress model calibrated for pea, we assessed the winter frost damageevolution along from 1958-2015. Even if frost stress is decreasing at a whole after the temperature shift, subtle and oppositetrends of the number and intensity of frost events are showed. The signifi cant increase on the frost stress events partiallysupports the paradox of climate warming. The large frost stress intensity decrease displays a more intuitive evolutionfollowing the warming. The plant acclimation mechanism with the structure of the climate hazards are keys components inthe assessment of winter warming impacts evolution. This work highlights the breeding and crop strategy for winter pea foradaptation purpose in the current and projected context of climate change., Les modalités du réchauffement climatique sur l’Europe de l’ouest montrent pour les températures une rupture netteen 1987/1988. Deux régimes distincts de température ont eu cours de part et d’autre de cette rupture. Cela offre uneopportunité pour évaluer un impact du réchauffement en Bourgogne Franche-Comté. Peu de travaux documententnéanmoins les conséquences du réchauffement hivernal sur la végétation en général et les cultures en particulier.Pourtant, ces dernières années, des travaux suggèrent une augmentation du risque gélif présentée comme un effetparadoxal du réchauffement climatique. En combinant, sur la période 1958-2015, des données journalières etspatialisées de Météo-France avec un modèle de stress gel validé pour le pois d’hiver, nous avons étudié l’effet duréchauffement sur l’évolution du risque gélif sur cette espèce. Les résultats montrent que la diminution du stress gelobservée suite à la rupture climatique masque une évolution subtile et opposée des deux composantes du risque quesont le nombre et l’intensité des évènements stress-gel. L’augmentation du nombre d’évènements gélifs supportel’idée de « paradoxe » du réchauffement, tandis que la forte diminution de leur intensité est plus conforme à l’idéeque l’on se fait des effets du changement climatique. Le mécanisme d’acclimatation des plantes au gel et la structurede l’aléa climatique « gel » sont des éléments clés pour comprendre l’évolution du risque gélif hivernal en contextede réchauffement. Nos travaux apportent des réponses sur les stratégies culturales et d’amélioration variétale àprivilégier pour s’adapter aux changements climatiques projetés.

Trees, anchored in the ground, adjust their development to their fluctuating environment and particularly to the mechanical conditions daily imposed by wind. Storms of last decades enlightened that acclimation of trees to mechanical stresses due to wind is a vital requirement for their long-term survival. Wind mainly leads to repeated bending of the branches and stems of trees that swing during windy events. These bending cause a modulation of trees growth in height, in diameter or at the level of the root system but also imply the formation of a wood with specific anatomy and properties; this wood was defined as “Flexure wood”. In our work, we developed original experimental setups in order to apply a treatment of repeated unidirectional bending to the stem of young poplars, while controlling the magnitude of the strains applied to the stem. The setup controlled different levels of hydric stress too. The monitoring of the growth during a growing season showed that the mechanical acclimation is a process that, although costly in terms of biomass construction, turns out to be essential and takes place even under severe hydric stress. Besides, we demonstrated that the increase of biomass, linked to this acclimation, is mainly provided in the areas where tissue strains are the highest; leading to specific cross-section geometries that considerably increase the stem bending rigidity. A mechanical modelling using Finite Elements also enlightens that these configurations, due to acclimation, lead to a better distribution of mechanical stresses, especially by decreasing the intensity of maximal compressive stresses endured by wood. In order to investigate the microscopic scale, original experimental devices were developed at the tissue scale to measure the effect of different mechanical stresses (repeated compression and/or tension), applied by stem bending, on the hydraulic and mechanical properties of green wood; as much in terms of usual properties (elastic behaviour, hydraulic conduction) as in terms of security functions (rupture, sensibility to cavitation, …). Thus, we enlighten the specific behaviour of wood formed under repeated compressive stresses that shows a significant increase of its ability to withstand high levels of strains with a very reduced damaging. The whole experimental and modelling results, as much at the tissue scale as at the tree scale, points out that the acclimations of secondary growth and wood properties provide a mechanical benefit for tree sustainability in its fluctuating windy environment.; Les arbres, enracinés au sol, adaptent leur développement à leur environnement fluctuant et en particulier aux conditions mécaniques imposées en permanence par le vent. Les tempêtes des dernières décennies ont mis en lumière le rôle majeur, pour la survie à long-terme des arbres, du processus d’acclimatation aux contraintes mécaniques dues au vent. Au premier ordre, le vent exerce principalement des efforts de flexion répétés sur les branches et tiges des arbres qui tendent à osciller pendant les épisodes venteux. Ces flexions entrainent une modification de la croissance des arbres en hauteur, en diamètre ou au niveau du système racinaire mais également la formation d’un bois à l’anatomie et aux propriétés particulières ; lequel est désigné par le terme « bois de flexion ». Au cours de ces travaux de thèse, nous avons développé des dispositifs expérimentaux originaux nous permettant, d’une part, d’appliquer des traitements de flexions unidirectionnelles répétées sur des tiges de jeunes peupliers, en contrôlant l’amplitude des déformations appliquées à la tige, et d’autre part, de contrôler différents niveaux de stress hydrique. Les suivis de croissance pendant une saison de végétation complète ont montré que l’acclimatation mécanique des arbres est un processus qui, bien que très couteux en matière de construction de biomasse, s’avère primordial et se met en place même lors de conditions de stress hydrique sévère. De plus, nous avons pu démontrer que l’augmentation de biomasse liée à cette acclimatation s’effectue principalement dans les zones où les déformations tissulaires sont les plus fortes ; conduisant ainsi à des géométries de sections particulières qui accroissent considérablement la rigidité de flexion des tiges. Une modélisation mécanique par éléments finis a aussi permis de révéler que ces configurations issues de l’acclimatation conduisent à une meilleure répartition des contraintes mécaniques, en abaissant en particulier l’intensité des contraintes maximales de compression subies par le bois. Afin de descendre dans les échelles spatiales, nous avons développé des outils et des méthodes de caractérisation originaux qui ont permis de mesurer, au niveau tissulaire, l’impact des différents types de sollicitations (compression et/ou traction répétées), engendrées au cours d’une flexion de tige, sur les propriétés hydrauliques et mécaniques du bois vert ; tant du point de vue des propriétés usuelles (comportement élastique, conduction hydraulique) que du point de vue des fonctions de sécurité (rupture, sensibilité à la cavitation, …). Nous avons alors pu mettre en évidence le comportement singulier du bois formé sous sollicitations de compressions répétées qui montre en particulier une nette augmentation de sa capacité à subir des déformations importantes avec un endommagement très réduit. L’ensemble des résultats expérimentaux et de modélisation aux échelles tissulaires comme de l’organe entier, indique que les acclimatations de la croissance secondaire et des propriétés intrinsèques du matériau bois procurent un bénéfice mécanique pour la pérennité de l’arbre dans son environnement venteux fluctuant.

Crop models are tools used to predict crop yield in virtual climates. They enable to anticipate the effects of climate change and other constraints and to provide solutions to improve ouragriculture. However, current models have a limited consideration of the impact of thermal history on plant capacities, which could be a major limit to their performances. The workpresented here provides areas for improving wheat crop models by formalisms of leaf appearance rate and carbon assimilation response to temperature and its variations. The first chapter of thisstudy questions the actual modelling of leaf appearance rate. It is mostly predicted through empirical equations, which do not account for all known effects of temperature, light intensity,photoperiod, atmospheric CO2 concentration and development stage on wheat development rhythm. We present here a new way of modelling wheat leaf appearance rate (LAR) based onplant carbon status. This hypothesis of a carbon-driven development rate was supported by an experiment implying different levels of temperature, light intensity, photoperiod and atmosphericCO2. Results have been translated into an ecophysiological model which showed good performances in predicting LAR in contrasted field growth conditions. The second focus of thisthesis was the acclimation of wheat photosynthesis to a temperature change. Experiences carried out in this thesis allowed the development of a data set of assimilation capacities under a largenumber of temperature change scenarios. We were able to differentiate two types of acclimation mechanisms. The first one is the direct result of temperature effect on the photosynthesismetabolism rate, while the second one reflects the response of stomata to a change of temperature. These hypotheses have been studied deeper in the third chapter of this work, inwhich these results were reanalyzed through a gas exchange model. The objectives were first to understand the implication of stomatal conductance in wheat carbon assimilation response tolong and short-term temperature changes; and then to define the limitation of the model to predict this acclimation. This thesis demonstrates the importance of improving formalisms oftemperature effects on development rate and carbon assimilation. It also highlights the limits of empirical models and demonstrates that developing new equations closer to biological knowledgecould improve predictions of crop growth models., Les modèles de cultures sont des outils très utilisé pour prédire le rendement des cultures dans des climats fictifs. Ils permettent d’anticiper les effets du changement climatique et d’autres contraintes et de prévoir des solutions pour améliorer notre agriculture. Mais les modèles actuels n’ont qu’une prise en compte limitée de l’impact de l’histoire thermique sur les capacités des plantes, ce qui pourrait être une limite majeure à leurs performances. Le travail présenté ici propose des pistes d’amélioration des modèles de culture, en particulier sur l’impact de l’histoire thermique des plantes sur la réponse du rythme d’apparition des feuilles et celle de la photosynthèse. Le premier axe de cette étude remet en question la modélisation actuelle du rythme d’apparition des feuilles. Ce dernier est majoritairement prédit via des équations empiriques qui ne traduisent généralement pas tous les effets connus de la lumière, photopériode, température, concentration en CO2, ou même du stade de développement sur le rythme d’émergence des feuilles de blé. Le premier chapitre de cette étude présente donc une nouvelle façon de modéliser le rythme de développement du blé basé sur la teneur en carbone de la plante. Cette hypothèse a pu être testée et validée par des expériences impliquant différentes températures, intensités lumineuses, photopériodes et teneurs atmosphériques en CO2. Les résultats ont été traduits en un modèle écophysiologique qui a montré de très bonnes performances dans des conditions de cultures en champs variées. Le deuxième axe de cette thèse s’intéresse à l’acclimatation de la photosynthèse du blé à un changement de température. Les expériences menées ici ont permis de développer un jeu de données regroupant un nombre important de scénarios de changement de température avec des suivis temporels de l’acclimatation de la photosynthèse. Nous avons pu différencier deux mécanismes d’acclimatation de la photosynthèse à la température : le premier est le résultat de l’effet de la température sur la vélocité du métabolisme, alors que le deuxième reflète la réponse des stomates aux changements de température. Ces hypothèses ont pu être approfondies dans un troisième axe d’étude où nous avons utilisé nos résultats dans un modèle de photosynthèse. Le but était ici d’abord de comprendre l’implication de la conductance stomatique dans la réponse de la photosynthèse à un changement température, qu’il soit immédiat ou sur du plus long terme ; puis de définir les limites du modèle à prédire l’acclimatation à la température. Ce travail démontre l’intérêt d’une prise en compte de l’aspect temporel sur la réponse des cultures à la température, que ce soit pour la photosynthèse ou pour le rythme de développement. Il montre aussi les limites des modèles empiriques et démontre que l’amélioration des modèles passe par la construction d’équations se rapprochant des connaissances biologiques.

Threespined sticklebacks (Gasterosteus aculeatus) fished from different areas of the Camargue were studied and challenged to various salinity conditions. Blood osmotic pressures for fish kept in FW (5‰), BW (15‰) and SW (30‰) were different (147, 457 and 911 mOsm kg-1, respectively). However, oxygen consumption results revealed similar values for fish collected from the seawater Marteau lagoon (SW), the freshwater Versadou canal (FW) and the mesohaline/brackish water Vaccarès lagoon (BW). Therefore, sticklebacks of the Camargue can rapidly acclimate to different salinity conditions and move freely among these different habitats with limited energy expenditure. For sticklebacks from the Vaccarès lagoon, a significant reduction in O2 consumption rate occurred immediately after transfer to FW and up to 1h after transfer. The branchial Na+/K+-ATPase (NKA) activity of sticklebacks collected from the SW Marteau lagoon directly transferred from SW to FW, revealed a significant increase 24 h and 48 h after transfer (28% and 40%, respectively). However, gill NKA activity was significantly decreased by 36% within 24 h following immediate transfer to SW.Body morphology of sticklebacks was also studied but limited morphological variations could be observed for fish collected from different habitats. The average lateral plate number is 4.45±0.31. However, a significant morphological difference is observed for gill rakers.NKA labeling on histological sections revealed different ionocyte morphologies. In the gills of FW sticklebacks, ionocytes were observed along the gill filaments as well as the gill lamellae. Ionocytes were only identified along the gill filaments for SW fish. For SW fish, the ionocytes were round in shape and slightly smaller than the ionocytes of the FW fish. The ionocytes of the FW fish along the gill filaments were elongated but ionocytes along the gill lamellae were flattened and wider. Ionocytes were also twice more numerous for FW fish compared to SW fish.Also, two types of ionocyte were identified in FW fish: cells with an apical dome shape and ionocytes with a honeycomb-like structure. All these cell types were confirmed as ionocytes due to their internal structures filled with numerous mitochondria and a dense tubulo-vesicular system, with deeply invaginated basal membrane. In SW-acclimated fish, only ionocytes with a large apical crypt were observed along the gill filaments at the base of the gill lamellae. No ionocytes could be observed along the gill lamellae.Relative NKA α1 mRNA expression was higher in the gills of SW acclimated fish compared to BW fish and NKA α1b was significantly overexpressed in the gills of SW acclimated fish compared to the FW and BW fish. However, for NKAα1a, mRNA relative gene expressions in the gills are not different due to salinity. Whereas, for CFTR and V-ATPase expression, we did not find any significant difference. On the other hand, NKCC1 was significantly higher in SW acclimated sticklebacks.For sticklebacks kept in FW and for those acclimated to SW, analyses of histological sections from the kidney and NKA immunolabeling of the kidney proximal tubules revealed no difference. For the intestine, a strong immunofluorescence was observed along the basolateral membranes of the enterocytes for both the anterior and posterior intestine of FW and SW-acclimated sticklebacks but, again, we did not observe any difference due to salinity conditions. These results suggest a high level of plasticity for these organs.Altogether, these results indicate that sticklebacks of the Camargue area are morphologically and physiologically homogenous and have strong euryhaline capacities. Some differences were identified however for the gill rakers between fish collected from the FW and mesohaline / euryhaline habitats most probably due to different feeding regimes. Therefore, these fish populations may not mix even if the different Camargue aquatic environments are interconnected., Les épinoches à 3 épines (Gasterosteus aculeatus), pêchées dans différentes régions de Camargue, ont été étudiées et soumises à différentes salinités. La pression osmotique du sang de poissons gardés en eau douce (FW : 5 ppm), en eau saumâtre (BW : 15 ppm) et en eau de mer (SW : 30ppm) était différente (147, 457 et 911 mOsmkg-1, respectivement). Cependant, les résultats de consommation d’oxygène montrent des valeurs similaires pour les poissons capturés dans la l’étang du Marteau (SW), le canal du Versadou (FW) et l’étang mésohalin (eau saumâtre) du Vaccarès (BW). Ainsi, ces épinoches peuvent rapidement s'acclimater à différentes salinités et se déplacer librement entre ces différents habitats avec des dépenses énergétiques limitées. Pour les épinoches du Vaccarès, le taux de consommation d'O2 diminue immédiatement après le transfert en FW jusqu'à 1 heure après transfert. L'activité branchiale Na+/ K+-ATPase (NKA) des épinoches collectées dans l’étang du Marteau et directement transférées en FW a révélé une augmentation significative 24h et 48h après le transfert (28% et 40%, respectivement). Cependant, l'activité NKA des branchies est réduite de manière significative de 36%, 24h suivant le transfert en SW.La morphologie corporelle des épinoches a également été étudiée mais des variations morphologiques limitées ont pu être observées. Le nombre moyen de plaques latérales est de 4,45 ± 0,31. Cependant, une différence morphologique significative est observée pour les branchiospines.Le marquage NKA a révélé des ionocytes avec différentes morphologies. Ces cellules sont également deux fois plus nombreuses chez les poissons FW que chez les poissons SW. Deux types d'ionocytes ont été identifiés chez les poissons FW: les cellules avec un dôme apical et les ionocytes avec une structure en nid d'abeille. Ces cellules sont bien des ionocytes du fait de leurs structures internes (présence de nombreuses mitochondries et d’un système tubulo-vésiculaire dense avec une membrane basale profondément invaginée). Chez les poissons acclimatés en SW, seuls des ionocytes avec une grande crypte apicale ont été observés le long des filaments branchiaux à la base des lamelles branchiales. Aucun ionocyte n'a pu être observé le long des lamelles branchiales. L'expression relative de l'ARNm de NKA α1 est apparue plus élevée dans les branchies des poissons acclimatés en SW que chez les poissons en BW. L’expression de la NKA α1b est significativement surexprimée dans les branchies des poissons SW par rapport aux poissons BW et FW. Cependant, pour la NKAα1a, les expressions relatives dans les branchies ne sont pas différentes selon la salinité. Pour l'expression du CFTR et de la V-ATPase, nous n'avons trouvé aucune différence significative. Par contre, NKCC1 est significativement plus élevé chez les épinoches acclimatées en SW.Les analyses histologiques du rein et le marquage de la NKA au niveau des tubules proximaux du rein n'ont révélé aucune différence pour les poissons en FW et en SW. Pour l'intestin, un fort marquage a été observé le long des membranes basolatérales des entérocytes. Cependant, là encore, nous n'avons observé aucune différence due aux conditions de salinité. Ces résultats suggèrent un haut niveau de plasticité pour ces organes.Globalement, ces résultats indiquent que les épinoches de Camargue sont homogènes au niveau morphologique et physiologique et possèdent de fortes capacités euryhalines. Cependant, des différences ont été identifiées au niveau des branchiospines entre les poissons capturés dans les habitats FW et les habitats BW/SW, probablement en raison de régimes alimentaires différents. Par conséquent, ces populations peuvent ne pas se mélanger même si les différents environnements aquatiques de Camargue sont interconnectés.

Wood ensures the mechanical stability of the trunk and branches. Its formation is impacted by windy environments: living cells sense mechanical strains and modify the formation of wood accordingly in terms of quantity and quality: these biological responses are called “Thigmomorphogenesis”. We bent young poplars three times a day, five days per week during six months. When a stem is bent, wood endures compressive and/or tensile stresses. Our objective is to determine the impact of these growing conditions on the mechanical properties of wood.

The impregnating powers of ambiance. What of the ability of ambiance to infuse everyday experiences and to atmospherize ordinary situations? What happens when we view ambiance along its influences and its operational mode? Being of a lesser existence, ambiance exerts impregnating powers. Three complementary perspectives will be explored highlighting the capacity of ambiance to frame situations, to breathe life, and to produce commonness., Les puissances d'imprégnation de l'ambiance. Qu'en est-il de l'aptitude de l'ambiance à infuser les expériences quotidiennes et à atmosphériser les situations de tous les jours ? Que se passe-t-il quand nous l'abordons à partir de ses influences et de son mode opératoire ? De l'ordre de l'existence moindre, l'ambiance exerce des puissances d'imprégnation. Trois perspectives complémentaires sont explorées qui mettent en avant sa capacité à encadrer des situations, insuffler de la vie et ménager du commun., Los poderes de impregnación del ambiente. ¿Qué pasa con la capacidad del ambiente para infundir experiencias cotidianas y atmosféricar ordinarias situaciones? ¿Qué pasa cuando indagamos el ambiente a partir de sus influencias y su procedimiento? Del orden de la menor existencia, el ambiente ejerce poderes de impregnación. Tres perspectivas complementarias son exploradas que muestran la capacidad del ambiente para enmarcar situaciones, infundir vida y implementar el social., Thibaud Jean-Paul. Les puissances d'imprégnation de l'ambiance. In: Communications, 102, 2018. Exercices d'ambiances. Présences, enquêtes, écritures. pp. 67-80.

International audience

Les arbres, enracinés au sol, adaptent leur développement à leur environnement fluctuant et en particulier aux conditions mécaniques imposées en permanence par le vent. Les tempêtes des dernières décennies ont mis en lumière le rôle majeur, pour la survie à long-terme des arbres, du processus d’acclimatation aux contraintes mécaniques dues au vent. Au premier ordre, le vent exerce principalement des efforts de flexion répétés sur les branches et tiges des arbres qui tendent à osciller pendant les épisodes venteux. Ces flexions entrainent une modification de la croissance des arbres en hauteur, en diamètre ou au niveau du système racinaire mais également la formation d’un bois à l’anatomie et aux propriétés particulières ; lequel est désigné par le terme « bois de flexion ». Au cours de ces travaux de thèse, nous avons développé des dispositifs expérimentaux originaux nous permettant, d’une part, d’appliquer des traitements de flexions unidirectionnelles répétées sur des tiges de jeunes peupliers, en contrôlant l’amplitude des déformations appliquées à la tige, et d’autre part, de contrôler différents niveaux de stress hydrique. Les suivis de croissance pendant une saison de végétation complète ont montré que l’acclimatation mécanique des arbres est un processus qui, bien que très couteux en matière de construction de biomasse, s’avère primordial et se met en place même lors de conditions de stress hydrique sévère. De plus, nous avons pu démontrer que l’augmentation de biomasse liée à cette acclimatation s’effectue principalement dans les zones où les déformations tissulaires sont les plus fortes ; conduisant ainsi à des géométries de sections particulières qui accroissent considérablement la rigidité de flexion des tiges. Une modélisation mécanique par éléments finis a aussi permis de révéler que ces configurations issues de l’acclimatation conduisent à une meilleure répartition des contraintes mécaniques, en abaissant en particulier l’intensité des contraintes maximales de compression subies par le bois. Afin de descendre dans les échelles spatiales, nous avons développé des outils et des méthodes de caractérisation originaux qui ont permis de mesurer, au niveau tissulaire, l’impact des différents types de sollicitations (compression et/ou traction répétées), engendrées au cours d’une flexion de tige, sur les propriétés hydrauliques et mécaniques du bois vert ; tant du point de vue des propriétés usuelles (comportement élastique, conduction hydraulique) que du point de vue des fonctions de sécurité (rupture, sensibilité à la cavitation, …). Nous avons alors pu mettre en évidence le comportement singulier du bois formé sous sollicitations de compressions répétées qui montre en particulier une nette augmentation de sa capacité à subir des déformations importantes avec un endommagement très réduit. L’ensemble des résultats expérimentaux et de modélisation aux échelles tissulaires comme de l’organe entier, indique que les acclimatations de la croissance secondaire et des propriétés intrinsèques du matériau bois procurent un bénéfice mécanique pour la pérennité de l’arbre dans son environnement venteux fluctuant.

International audience; Trees adjust their development to the environmental conditions they experience. Storms events of last decades showed that acclimation of trees to mechanical stresses due to wind is a very important process that allow the trees to sustain for long years. In the future, trees will experience new wind patterns, namely, more often strong winds and fewer daily moderate winds. Moreover, these patterns will go along with drought periods that may interact with the capacity of trees to adjust their growth to mechanical stresses due to wind. It is necessary to understand the mechanisms of wood functional acclimations to environmental conditions in order to predict their behaviour and in order to give foresters and breeders the relevant tools to adapt their forest management. This work aims to study how trees adjust the mechanical and hydraulic functions of their wood to environmental stresses and how this acclimation may be beneficial for the tree to resist to future stresses. In this work, young poplars were grown under controlled climatic conditions that include permanent environmental stress (daily mechanical stress of the stem by bending and/or hydric stress). Then, the properties of wood formed under these stressed conditions were characterized. First, hydraulic conductivity and sensibility to cavitation were measured at the tissue level in order to evaluate the changes in water transport capacity. Secondly, bending tests and Charpy impact tests were carried out at the millimetric scale to locally measure mechanical parameters such as elastic modulus, elastic limit or rupture energy. These experimental data allow to evaluate the impacts of mechanical and water stress on the wood material. At the stem level, they will be merged in an integrative model in order to evaluate the beneficial aspect of wood acclimation for trees.

The branched-chain amino acids leucine, isoleucine and valine are indispensable amino acids because they cannot be synthesized by the pig and therefore must be obtained from the diet to maintain growth and health. In hot conditions, pigs decrease nutrients intake to reduce heat production associated with digestive and metabolic processes. Therefore, ambient temperature is supposed to induce changes on amino acids partitioning and utilization. In this regard, the objective of this study was to evaluate the effects of ambient temperature on leucine, isoleucine and valine postprandial metabolism. Twenty-eight growing pigs equipped with a jugular catheter were divided into two groups and housed in thermo-neutral (TN, 24ºC) or high (HT, 30ºC) ambient temperature-controlled rooms. Pigs remained in the temperature-controlled rooms for a period of 21 days divided in a 14 days adaptation period and a subsequent seven days experimental period (from day 1 to 7). On day 4, all the animals received 300 g of feed after a fasting period overnight, and serial blood samples (4 mL) of each animal were collected over a period of four hours in order to measure plasma amino acids concentrations. Amino acids postprandial concentrations were analyzed using the linear MIXED procedure of SAS including the fixed effects of ambient temperature. The analysis of postprandial amino acids variations suggests negligible direct effects of high ambient temperature on leucine, isoleucine and valine. This absence of significant effects might be explained by the prior acclimation of pigs to the high ambient temperature. Accordingly, previous studies have demonstrated that adaptation of pigs to an ambient temperature of 30°C required three to four days.

Session: Global change and thermal ecology; Respiration-based monitoring of metabolic rate following cold-exposure in two invasive Anoplophora species (Cerambycidae) depending on acclimation regime. 16. SIP Annual Meeting

Les arbres sont des organismes sensibles aux modifications de leur environnement mécanique. Ils sont d’ailleurs capables d’ajuster leur physiologie pour s’y acclimater. Mais tandis que les réponses des arbres à la gravité sont de mieux en mieux connues, peu d’études se sont intéressées à l’effet des flexions répétées dues au vent. Des résultats récents ont montré la capacité de différentes espèces feuillues à percevoir ces sollicitations mécaniques quotidiennes, puis à ajuster leur croissance en conséquence. En revanche, notre connaissance de leurs effets sur la production du bois tant en termes de quantité que de qualité reste naissante. Pourtant, les changements de régime de vents tels que prédits par les scenarii de changements climatiques (moins de vents chroniques et des évènements extrêmes de type tempête plus fréquents) sont soupçonnés de pouvoir mettre à mal la capacité d’acclimatation et par là même la stabilité mécanique des arbres face aux tempêtes. Il semble alors nécessaire d'acquérir une meilleure compréhension de l’effet des sollicitations mécaniques sur l'activité du tissu à l’origine du bois - le cambium - et sur la différenciation du bois.

Les arbres acclimatent les fonctions de leur bois aux conditions environnementales qu’ils subissent. Toutefois, le comportement de ces arbres durant les tempêtes des dernières décennies montre que l’acclimatation des arbres vis à vis des sollicitations mécaniques dues au vent est inégale. Dans le futur, les arbres seront soumis à de nouveaux régimes venteux avec des vents violents plus fréquents et des vents quotidiens de plus faible intensité. De plus, ces régimes seront accompagnés de périodes de stress hydrique qui interagiront avec la capacité d’acclimatation de ces arbres aux stress mécaniques dus au vent. Afin de prédire leur comportement vis à vis de ces nouveaux régimes et afin de donner aux sylviculteurs et aux sélectionneurs les clefs pour adapter leur gestion des forêts, il est nécessaire de comprendre les mécanismes d’acclimatation fonctionnelle du bois vis à vis des conditions environnementales. Pour répondre à ces enjeux, ma thèse vise à étudier comment les arbres acclimatent les fonctions vitales de leur bois (soutien mécanique, conduction hydraulique) face aux conditions environnementales et en quoi cette acclimatation est bénéfique pour les arbres vis à vis de futures sollicitations. Pour cela, j’ai fait croitre des plants de jeunes peupliers, essence modèle, en serre sous conditions climatiques contrôlées (stress mécanique et/ou stress hydrique). Je caractériserai ensuite les propriétés du bois formé sous stimuli contrôlés : je me concentrerai sur les propriétés hydrauliques permettant la conduction de l'eau dans l’arbre des racines jusqu’aux feuilles ainsi que sur les propriétés mécaniques permettant le soutien mécanique de l’arbre. Je combinerai ces données expérimentales dans un modèle intégratif afin d’évaluer le caractère bénéfique de l’acclimatation pour les arbres.

Les arbres acclimatent les fonctions de leur bois aux conditions environnementales qu’ils subissent. Toutefois, le comportement de ces arbres durant les tempêtes des dernières décennies montre que l’acclimatation des arbres vis à vis des sollicitations mécaniques dues au vent est inégale. Dans le futur, les arbres seront soumis à de nouveaux régimes venteux avec des vents violents plus fréquents et des vents quotidiens de plus faible intensité. De plus, ces régimes seront accompagnés de périodes de stress hydrique qui interagiront avec la capacité d’acclimatation de ces arbres aux stress mécaniques dus au vent. Afin de prédire leur comportement vis à vis de ces nouveaux régimes et afin de donner aux sylviculteurs et aux sélectionneurs les clefs pour adapter leur gestion des forêts, il est nécessaire de comprendre les mécanismes d’acclimatation fonctionnelle du bois vis à vis des conditions environnementales. Pour répondre à ces enjeux, ma thèse vise à étudier comment les arbres acclimatent les fonctions vitales de leur bois (soutien mécanique, conduction hydraulique) face aux conditions environnementales et en quoi cette acclimatation est bénéfique pour les arbres vis à vis de futures sollicitations. Pour cela, j’ai fait croitre des plants de jeunes peupliers, essence modèle, en serre sous conditions climatiques contrôlées (stress mécanique et/ou stress hydrique). Je caractériserai ensuite les propriétés du bois formé sous stimuli contrôlés : je me concentrerai sur les propriétés hydrauliques permettant la conduction de l'eau dans l’arbre des racines jusqu’aux feuilles ainsi que sur les propriétés mécaniques permettant le soutien mécanique de l’arbre. Je combinerai ces données expérimentales dans un modèle intégratif afin d’évaluer le caractère bénéfique de l’acclimatation pour les arbres.

Les arbres acclimatent en permanence leur développement aux conditions environnementales qu’ils subissent. Les tempêtes répétées de ces dernières années nous ont montré à quel point l’acclimatation aux stress mécaniques dus au vent était un processus biologique vital qui permet aux arbres de se maintenir pendant des dizaines d’années. Dans le cadre des changements climatiques, les régimes de vent vont être modifiés ; avec moins de vents chroniques et des évènements type tempête de plus en plus fréquents, posant ainsi la question cruciale de l’acclimatation mécanique des structures. Il est donc nécessaire de comprendre l’ensemble de ces mécanismes biologiques en vue de prévoir leur comportement devant de nouvelles conditions climatiques et d’aider les forestiers et sélectionneurs dans leurs choix forestiers. Le stress mécanique du au vent se traduit essentiellement par des flexions des organes, en particulier la tige. Nous avons donc mené une série d’expérimentations en serre où des flexions contrôlées, unidirectionnelles et répétées ont été conduites pendant plusieurs mois sur de jeunes peupliers. Le suivi de la croissance secondaire locale a permis de mettre en évidence une ovalisation importante des sections de tige que nous avons mise en relation avec le champ de déformations longitudinales imposé par la flexion macroscopique à travers un modèle de stimulation locale de l’activité cambiale. Les expressions moléculaires de gènes marqueurs de la mécanoperception ou liés à la croissance, ont aussi pu être mesurées localement. Nous avons donc mis en évidence une chaine de mécanismes allant de la flexion globale de la tige à la mise en action de mécanismes moléculaires et l’accroissement radial des tiges. Enfin, ces résultats sont analysés sous l’angle du bénéfice adaptatif pour le comportement mécanique de la tige face aux sollicitations du vent.

Tree resilience to drought was higher in drier sites and lower for suppressed trees grown in higher density stands, highlighting the role of acclimation and selection in tree responses to drought. Ongoing climate change will drive more frequent drought events in the future, with potential impacts on tree community structure and functioning. Growth responses of tree communities may depend on their past water status and on competition pressure. We investigated the effects of site water status, population density, and tree social status on tree growth resistance and resilience following the severe drought of 1976 in even-aged stands of sessile oak (Quercus petraea). We used retrospective growth data collected in permanent plots experiencing contrasted climatic and stand density conditions. We used boosted regression trees to calibrate a tree growth model over 1960–1975, which was then used to provide a baseline of expected tree growth following 1976. Growth dynamics during and after 1976 was examined using the ratio between observed and expected growths over 1976–1983. Tree radial growth was on average 0.6 times its expected values in 1976 and was still 0.63 times its expected value in 1977. Despite experiencing higher summer soil water deficit in 1976, trees growing in drier sites exhibited remarkably faster growth recovery than those in moister sites. Suppressed trees grown in higher density stands recovered their normal growth rate slower than dominant trees. Forest growth is evidenced to be more vulnerable to drought in moister than in drier sites. Competitive pressures also alter tree capacity to recover from a severe drought, accelerating suppression of smaller trees in high-density stands. These results highlight the role of acclimation and selection processes in tree community responses to present and future climates.

A modelling approach for the thermal acclimation of plant photosynthesis and respiration is presented that accounts for changes in the maximum carbon (C) assimilation with changing growth temperature. It is motivated by one key observation, i.e. the optimum temperature for plant processes increases with increasing growth temperature, and two corollary expectations: (i) this determines a modification of the response curve of C assimilation, and (ii) plant C release (respiration) is also affected by changing growth temperature. Simple relations are proposed to model these phenomena, consistent with the Farquhar model of photosynthesis. The incorporation of temperature acclimation of plant photosynthesis and respiration into the Farquhar-based scheme of the Pasture Simulation model (PaSim; EMS: existing modelling solution, MMS: modified modelling solution) is proposed as a way to reduce the uncertainty in estimations of harvested or standing above ground biomass and C fluxes from grassland systems in Central France. Here we show that, across a flux tower grassland site spanning two alternative grazing regimes (Laqueuille, 45° 38′ N, 02° 44′ E, 1040 m a.s.l.), acclimation parameterizations improve model ability to reproduce observed ecosystem respiration (especially with extensive grazing, where root mean square error [RMSE] lowered from 15.20 to 11.59 g C m−2 week−1). An assessment at two grassland systems (Saint-Genes-Champanelle and Theix, 45° 43′ N, 03° 01′ E, 880 m a.s.l.) with alternative cutting regimes and climate conditions also showed some improvements in biomass estimates (e.g. with frequent cutting and experimental extreme summer event RMSE changed from 0.86 to 0.40 t DM ha−1). The consequences of acclimation for simulated grassland outputs depend on the conditions evaluated which requires further studies. However, our results suggest that grassland modelling omitting plant temperature acclimation is likely to overestimate C emissions, thus biasing projections of future C storage and estimates of policy-making indicators.

International audience; Claude Bernard, and his master François Magendie, by the constitution of physiological science, has brought the establishment of a unifying representation system in the field of medicine. According to these representations, the diseases and the therapeutics would be considered by medical doctors as following the same laws of physiology. Physiology would be the condition of a real scientific medicine. How this positioning may be applied to psychiatry? To answer this question, this article proposes first of all to summarize the principal concepts structuring clinical physiology since Claude Bernard. These concepts are those of the "milieu intérieur", its stability and its regulation. The principles of this regulation system introduced by Claude Bernard lead us to consider him as the first modern systemic physiologist. Moreover these principles of regulation offer the possibility to understanding in an original way the processes of adaptation and acclimatization of an organism. This article then to analyze how these physiological concepts can be applied to psychiatry, including a discussion on the distinction of normal and pathological (by underlining that the difficulty in defining the disease is not specific to mental disorders), by providing a physiological perspective of the notion of syndrome for linking together in a practical way, the requirements of scientific medicine to that of rigorous clinical medicine.; Claude Bernard, et son maitre François Magendie, ont permis, par la constitution de la science physiologique, la mise en place d'un système de représentation unificatrice dans le champ de la médecine où la pathologie et la thérapeutique seraient considérées par les médecins comme suivant les mêmes lois de la physiologie. La physiologie serait ainsi la condition d'une véritable médecine scientifique. Comment ce positionnement peut il s'appliquer à la psychiatrie ? Afin de répondre à cette question, cet article se propose, tout d'abord de rappeler les concepts essentiels structurant la physiologie clinique depuis Claude Bernard. Ces concepts sont ceux de milieu intérieur, de sa constance et de sa régulation. Les principes de ce système de régulation introduis par Claude Bernard font de lui un précurseur de la physiologie systémique moderne et permettent de comprendre de manière originale les processus d'adaptation et d'acclimatation d'un organisme. Cet article se propose ensuite d'analyser comment ces concepts peuvent s'appliquer à la psychiatrie et notamment à la distinction du normal et du pathologique (et de souligner que la difficulté dans la définition de la maladie n'est pas propre aux troubles mentaux), en offrant une perspective physiologique à la notion de syndrome, concept permettant de lier ensemble, et de manière pratique, les exigences d'une médecine scientifique à celle d'une médecine clinique rigoureuse.

International audience

Background Trees experience mechanical stimuli -like wind- that trigger thigmomorphogenetic syndrome, leading to modifications of plant growth and wood quality. This syndrome affects tree productivity but is also believed to improve tree acclimation to chronic wind. Wind is particularly challenging for trees, because of their stature and perenniality. Climate change forecasts are predicting that the occurrence of high wind will worsen, making it increasingly vital to understand the mechanisms regulating thigmomorphogenesis, especially in perennial plants. By extension, this also implies factoring in the recurring nature of wind episodes. However, data on the molecular processes underpinning mechanoperception and transduction of mechanical signals, and their dynamics, are still dramatically lacking in trees. Results Here we performed a genome-wide and time-series analysis of poplar transcriptional responsiveness to transitory and recurring controlled stem bending, mimicking wind. The study revealed that 6% of the poplar genome is differentially expressed after a single transient bending. The combination of clustering, Gene Ontology categorization and time-series expression approaches revealed the diversity of gene expression patterns and biological processes affected by stem bending. Short-term transcriptomic responses entailed a rapid stimulation of plant defence and abiotic stress signalling pathways, including ethylene and jasmonic acid signalling but also photosynthesis process regulation. Late transcriptomic responses affected genes involved in cell wall organization and/or wood development. An analysis of the molecular impact of recurring bending found that the vast majority (96%) of the genes differentially expressed after a first bending presented reduced or even net-zero amplitude regulation after the second exposure to bending. Conclusion This study constitutes the first dynamic characterization of the molecular processes affected by single or repeated stem bending in poplar. Moreover, the global attenuation of the transcriptional responses, observed from as early as after a second bending, indicates the existence of a mechanism governing a fine tuning of plant responsiveness. This points toward several mechanistic pathways that can now be targeted to elucidate the complex dynamics of wind acclimation. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:10.1186/s12864-017-3670-1) contains supplementary material, which is available to authorized users.

International audience

Global warming is one of the major environmental threats facing the world in the 21st century. This fact will have a significant impact on pig production due to its direct effects on welfare, health, and performance of pigs. Besides, the effects of high temperatures will presumably become more important over the next decades due to the development of pig production in developing countries mainly located in tropical and subtropical areas, where animals are often exposed to ambient temperatures above their thermal comfort zone. Furthermore, pigs reared in tropical areas are often confronted to sanitary challenges including poor hygiene conditions, lack of respect for sanitary rules, and pathogens. This results in the stimulation of the immune system and, as a consequence, in the production of pro-inflammatory cytokines and neuroendocrine adjustments that, in turn, usually have a negative impact on growth and feed efficiency. Although the effects of high ambient temperature and disease on pig physiology and performance have been well documented in literature, little is known about the associated effects of both factors. This understanding may contribute to a better quantification and comprehension of the physiological and metabolic disturbances occurring in practical conditions of pig production in tropical areas and, more generally, in many other geographic areas that will be influenced by the perspective of global warming. Therefore, the objective of this work is to provide an overview of recent research advances on the physiological responses of growing pigs during acclimation to high ambient temperature and on the potential effects of high ambient temperature on the ability of growing pigs to resist, cope with, or recover from an inflammatory challenge.

La casse au vent des arbres est une préoccupation majeure des gestionnaires de forêts, de parcs ou d’alignements arborés [1,2]. La biomécanique nous permet d’appréhender les paramètres qui influent sur l’état de contrainte mécanique dans un arbre soumis au vent et les paramètres qui influent sur son risque de casse. Mais la recherche récente [15] nous apprend que l’on peut aller plus loin que le simple diagnostic d’état. En effet depuis la colonisation de la terre ferme, les arbres ont eu à faire face au challenge mécanique majeur que représente leur prise au vent et la variation de leurs conditions d’exposition suivant l’endroit où ils poussent. Et la sélection naturelle les a dotés d’une capacité de percevoir son exposition au vent (par un sens similaire à notre sens du toucher [2,4]) et de modifier sa croissance afin de s’acclimater et s’endurcir. Toutefois si ces processus étaient bien établis sur les jeunes plants, la démonstration de l’importance de l’acclimatation au vent sur des arbres adultes restait lacunaire. Après avoir résumé les principaux résultats de cette dernière décennie établis sur jeunes plants, je présenterai nos résultats récents obtenus sur des hêtres adultes en conditions forestières non éclaircies [3,5]. Il apparait que la modulation de la croissance cambiale annuelle est d’un facteur 1 à 2 suivant l’intensité du vent. Par ailleurs l’ajout de déformations artificielles mimant des vents plus ou moins fréquents montre que cette réponse est massive et prioritaire, et implique un processus de filtrage avec mémoire. Le vent est donc non seulement le risque principal pour les arbres adultes sous nos latitudes mais aussi un signal majeur pilotant leur croissance et permettant leur acclimatation et endurcissement [5]. J’ouvrirai enfin la discussion en présentant les perspectives de « suivi longitudinal des arbres » pour un meilleur diagnostic de sécurité à moyen terme, ainsi que les interrogations sur l’augmentation du risque de casse au vent avec le changement climatique [1].

National audience

The Pasture Simulation model – evaluation of plant acclimatory effects on grassland systems in France. 8th International Congress on Environmental Modelling and Software (iEMSs)

International audience; Thermal variability and insects ecology : effects of fluctuating thermal regimes on Drosophila melanogaste. 12. Meeting Ecology and Behaviour

National audience; Les risques de casses au vent des arbres urbains (et les possibles dommages aux biens ou aux personnes qui en résultent) sont une préoccupation majeure des gestionnaires de parcs ou d’alignements arborés. Toute une activité de diagnostic mécanique et d’interventions de tentative de mise en sécurité des arbres s’est ainsi développée. La biomécanique nous permet d’appréhender les paramètres qui influent sur l’état de contrainte mécanique dans un arbre soumis au vent et les paramètres qui influent sur son risque de casse. Mais la recherche récente nous apprend que l’on peut aller plus loin que le simple diagnostic d’état. En effet depuis la colonisation de la terre ferme, les arbres ont eu à faire face au challenge mécanique que représente leur prise au vent et la variation de leurs conditions d’exposition suivant l’endroit où ils poussent. Et la sélection naturelle les a dotés d’une capacité de percevoir son exposition au vent (par un sens similaire à notre sens du toucher) et de modifier sa croissance afin de s’acclimater et s’endurcir. Je présenterai les principaux résultats de cette dernière décennie sur ces questions, en incluant aussi nos résultats récents obtenus sur des hêtres en conditions forestières. J’ouvrirai enfin la discussion en présentant les perspectives en termes de « suivi longitudinal des arbres » pour un meilleur diagnostic de sécurité, ainsi que les interrogations sur l’augmentation du risque de casse au vent avec le changement climatique.

Intertidal organisms live in a fluctuating environment. The blue mussel Mytilus edulis is a key species of those ecosystems and are largely use as sentinel species. Global warming associated with anthropization will expose mussels to contaminations together with increased temperatures. In addition, more frequent heatwaves are expected. In this work, mussels were collected at two sites depicting contrasted levels of contamination and thermal exposure in microcosm were conducted. Two acclimation scenarios were set up prior to exposure to an identical acute thermal stress. In order to decipher joint effects of acclimation and contamination on protein homeostasis, gill proteome comparisons were performed. High mortality was observed only for mussels collected at the contaminated site and acclimated to current temperatures. Concerning gill proteome analysis, organisms from the pristine site exhibit high abundance of thermal stress proteins. Proteoforms involved in anaerobic metabolism were also up-regulated. Interestingly, mussels acclimated to the higher temperatures show an enhanced response compare to the one acclimated to current temperatures. Concerning mussels from the contaminated site, the response appears more confusing, excepted for heat stress protein response. This may indicate deleterious effects of combined contamination and heat stress. Therefore, organisms acclimated to higher temperature display improved responses. In conclusion, mussels with a clean life history show better physiological abilities than individuals with contaminated life history. Moreover, organisms prepared to heat stress by higher acclimation temperatures also develop a more effective response.; Dans un contexte de réchauffement climatique et d'anthropisation, les organismes colonisant les espaces côtiers sont, et seront soumis, à des variations importantes de leur milieu de vie. Parmi ces organismes, la moule bleue Mytilus edulis constitue une espèce clé des écosystèmes intertidaux et est utilisée comme sentinelle. Au cours de cette thèse, des moules collectées sur des sites présentant des niveaux de contamination contrastés ont été conditionnées à deux niveaux de température différents avant une exposition à un stress thermique aigu. Des analyses protéomiques ont été réalisées pour explorer les effets de ces stress sur l'homéostasie des protéines. Une forte mortalité est observée exclusivement pour les individus issus du site pollué et conditionnés à des températures modérées. Chez les individus issus du site propre, une abondance de protéines de stress thermique et une sur-expression d'acteurs indiquant la mise en place d'un métabolisme anaérobie est observée. Les individus conditionnés à des températures plus élevées ont une meilleure réponse vis-à-vis des individus conditionnés aux températures modérées. Pour les moules provenant du site contaminé les réponses protéiques sont bien moins nettes et tendent à démontrer un effet additif délétère de la contamination et de la température. Là encore, les individus conditionnés aux températures les plus élevées répondent mieux. En conclusion, les individus au trait de vie non contaminés affichent de meilleures réponses physiologiques que les individus contaminés. De plus, les organismes dont l'historique thermique est favorable, i.e. conditionnés à des températures plus élevées, ont également des réponses améliorées.

International audience; Global warming will be one of the most important challenges facing livestock production over the next decades. In such a scenario, pig production will be affected because of the high sensitivity of pigs to high ambient temperatures as a consequence of both their limited capacity to dissipate heat and the high metabolic heat production of modern lean genotypes. In addition, pig production will be presumably more challenged by the effects of high ambient temperatures due to its important development in developing countries mainly located in tropical and subtropical areas. However, high temperature is not the unique factor impairing the sustainability and profitability of pig production. In commercial conditions, pigs have been more and more exposed to health challenges due to intensification of animal production and higher stocking density. Furthermore, the association of high relative humidity and high ambient temperature, that usually occurs in tropical and subtropical areas, benefits the proliferation and dissemination of vectors and/or pathogens (viruses, bacteria, parasites and fungi) resulting in a higher environmental pathogenic pressure. As a consequence, the immune system is activated which induces a cascade of physiological and metabolic responses that, in turn, have usually a negative impact on growth and feed efficiency. Although the specific effects of high ambient temperature and disease on animal physiology and performance have been well documented in literature, little is known about the associated effects of both factors. This understanding may contribute to a better quantification and comprehension of the physiological and metabolic disturbances occurring in practical conditions of pig production in tropical areas and, more generally, in many other geographic areas that will be impacted by the perspective of global warming. Some recent studies suggest that growing pigs previously acclimated to high ambient temperature had an improved capacity to limit the physiological and metabolic disturbances caused by an inflammatory challenge induced by repeated administrations of Escherichia coli lipopolysaccharide. Therefore, the objective of this work is to provide an overview of recent research advances (1) on the physiological responses of growing pigs during acclimation to high ambient temperature; and (2) on the potential effects of high ambient temperature on the ability of growing pigs to resist, cope or recover to health challenges.

National audience