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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.

Amener les pluies à l’égout, voilà un geste bien anodin auquel obéit en ville l’architecture des bâtiments et des rues. Le drainage des eaux pluviales depuis les toits, pratiqué depuis 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 Ier, 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 les imaginaires de la ville et indirectement de sa campagne et de son climat. 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.

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.

Les aides auditives (AA) sont les principaux outils d’intervention de réadaptation recommandés aux personnes âgées ayant une perte auditive, car elles offrent un large éventail d’avantages. Cependant, beaucoup de personnes qui possèdent des AA ne les utilisent pas ou les sous-utilisent. La raison la plus récurrente exprimée par ces non-utilisateurs d’AA est la difficulté persistante à comprendre les conversations dans des environnements bruyants. Il n’est pas mentionné si ces personnes ont essayé de porter leurs AA pendant un certain temps avant de décider de ne plus les porter. Dans l’éventualité où elles auraient abandonné peu de temps après l’obtention de leurs AA, il est possible que ces individus n’aient pas bénéficié d’une adaptation optimale à l’environnement sonore, appelée acclimatation auditive. L’objectif principal de cette thèse est d’évaluer l’apport de l’expérience avec les AA sur l’acclimatation auditive. La première étude visait à déterminer, au moyen d'une revue systématique, si un effet d’acclimatation se produit après l’utilisation d’AA et, le cas échéant, à établir l’amplitude et l’évolution dans le temps de cet effet. Quatorze articles évaluant l’acclimatation via des mesures comportementales, d’auto-évaluation et électrophysiologiques répondaient aux critères d’inclusion et d’exclusion. Bien que leur qualité scientifique générale soit faible ou très faible, les résultats de la revue systématique appuient l’hypothèse qu’un effet d'acclimatation est présent, tel que documenté par les trois types de mesures. Pour la reconnaissance de la parole dans le bruit, l’amélioration varie entre 2 et 3 dB en termes de rapport signal sur bruit (RSB) sur une période minimale d'un mois. Cette étude met en évidence l'importance d’utiliser les AA après l’appareillage afin d’optimiser les bénéfices que celles-ci peuvent procurer. L’objectif du deuxième article était de rapporter les résultats d’une étude longitudinale pour déterminer si l’acclimatation aux AA des personnes âgées peut être évaluée par leurs performances à des tâches de reconnaissance de la parole dans le bruit ainsi que par des mesures d’effort auditif. Trente-deux nouveaux utilisateurs d’AA et 15 utilisateurs expérimentés ont été évalués sur une période de 38 semaines en utilisant un paradigme de double tâche. Pour les nouveaux utilisateurs, les résultats ont révélé une amélioration significative de 2 dB RSB sur un test de reconnaissance de la parole dans le bruit après quatre semaines d’utilisation des AA, et aucune diminution de l’effort auditif, tel que mesuré par le coût proportionnel de la double tâche et par le temps de réponse à la tâche secondaire. Chez les utilisateurs expérimentés, les résultats n’ont dévoilé aucune amélioration de leur performance de reconnaissance de la parole dans le bruit suite à l’utilisation des AA. En conclusion, les résultats confirment la présence d’un effet d’acclimatation tel qu’évalué par des mesures comportementales, d’auto-évaluation et électrophysiologiques suite à une utilisation régulière d’AA. Plus précisément, les nouveaux utilisateurs présentaient une amélioration cliniquement significative de 2 à 3 dB en termes de RSB après une utilisation régulière de leurs AA. Par conséquent, les nouveaux utilisateurs d’AA devraient être informés de cette possible amélioration au fil du temps, car cela pourrait les inciter à continuer de s’adapter à leurs AA plus longtemps avant de décider de les utiliser ou non., Hearing aids (HAs) are the primary rehabilitation intervention recommended for older adults with hearing loss, as they provide a wide range of benefits. However, a large proportion of individuals who own HAs does not use or underuse them. The most recurring reason reported by non-HA users is their difficulty to understand conversations in noisy environments even when they use HAs. It is unclear if these individuals tried to use their HAs for an extended period of time before abandoning their use. If they gave up too soon after being fitted with their HAs they may not have benefited from an auditory adaptation to the new auditory stimulation, referred to as auditory acclimatization. The main objective of this thesis is to evaluate the contribution of HA experience on auditory acclimatization. The first study aimed to determine, by means of a systematic review, if an acclimatization effect occurs after HA use and if so, to establish the magnitude and time-course of this effect. Fourteen articles that assessed acclimatization through behavioural, self-reported and physiological outcomes met the inclusion and the exclusion criteria. Although their general scientific quality was low or very low, the results of systematic review support the existence of an acclimatization effect as calculated by all three types of outcome measures. For speechrecognition- in-noise performance, improvement ranged from 2 to 3 dB in signal-to-noise ratio (SNR) over a minimum period of 1-month. This study highlights the importance of using the HAs on a regular basis after being fitted with HAs. The goal of the second study was to conduct a longitudinal investigation in order to determine whether acclimatization to HAs by older adults can be assessed data obtained on a speech-recognition-in-noise task and by measures of listening effort. Thirty-two new HA users and 15 experienced HA users were tested over a 38-week period using a dual-task paradigm. For new HA users, the results showed a significant improvement of 2 dB SNR on a speech-recognitionin- noise task after 4 weeks of using the HAs post fitting. Based on the proportional dual-task cost data and by the response time measures recorded on the secondary task. No improvement of speech perception performance in noise was observed for the experienced HA users. 8 The general findings from this thesis support the presence of an acclimatization effect as measured by behavioural, self-reported and physiological measures following regular HA use. Specifically, new HA users show a clinically significant change of 2 and 3 dB SNR on speechrecognition- in noise tasks following their initial fitting. Therefore, new HA users should be informed of the possible improvement in speech recognition over time, as it could entice them to pursue the use of their HAs for a longer period of time before deciding to abandon them.

Background and Aims Daylength determines flowering dates. However, questions remain regarding flowering dates in the natural environment, such as the synchronous flowering of plants sown simultaneously at highly contrasting latitudes. The daily change in sunrise and sunset times is the cue for the flowering of trees and for the synchronization of moulting in birds at the equator. Sunrise and sunset also synchronize the cell circadian clock, which is involved in the regulation of flowering. The goal of this study was to update the photoperiodism model with knowledge acquired since its conception. Methods A large dataset was gathered, including four 2-year series of monthly sowings of 28 sorghum varieties in Mali and two 1-year series of monthly sowings of eight rice varieties in the Philippines to compare with previously published monthly sowings in Japan and Malaysia, and data from sorghum breeders in France, Nicaragua and Colombia. An additive linear model of the duration in days to panicle initiation (PI) and flowering time using daylength and daily changes in sunrise and sunset times was implemented. Key Results Simultaneous with the phyllochron, the duration to PI of field crops acclimated to the mean temperature at seedling emergence within the usual range of mean cropping temperatures. A unique additive linear model combining daylength and daily changes in sunrise and sunset hours was accurately fitted for any type of response in the duration to PI to the sowing date without any temperature input. Once calibrated on a complete and an incomplete monthly sowing series at two tropical latitudes, the model accurately predicted the duration to PI of the concerned varieties from the equatorial to the temperate zone. Conclusions Including the daily changes in sunrise and sunset times in the updated photoperiodism model largely improved its accuracy at the latitude of each experiment. More research is needed to ascertain its multi-latitudinal accuracy, especially at latitudes close to the equator.

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.

This research proposes a genealogical investigation of a model of animal government that we define “ethological”. The contours of such model emerged between the second half of the 18th century and the first half of the 19th century; its patterns show to be in tangible discontinuity with respect to those of previous models of exploitation of animal resources, as well as with those of later zootechnical and industrial models. Our thesis is that the appearance, in 1854, of a science to which the name of “ethology” is assigned, ratifies an interest in animal habits and instincts that was mainly of governmental rather than scientific kind. To develop our argument, we have surveyed a series of different discourses, in particular veterinary, naturalistic and zoophile ones. Our aim has been to discuss how the redefinition of the problem of animal government in terms of care, adoucissement des moeurs (of humans and animals) and domestication, has aroused a positive interest in animal behavior as the target of a power that is at the same time more lasting and softer, more pervasive, and less brutal. It is from this field of transformation and valorization of animal instincts that proceeds the positivity of a knowledge of animal behavior, which results to be radically different from the classical debate on the “soul of beasts”. Therefore, our line of inquiry gives us the opportunity not only to trace an epistemological history of ethology in the 19th century (which still remains a field little explored by historians of science), but also a political history of animal government. Moving past speculative and theoretical debates on the political nature of the animal question, we propose to consider instead the historical politicization of discourses and practices concerning animal exploitation. Such politicization would coincide with the turning point in the logic of power that Michel Foucault called biopolitics. We will therefore follow the stages of the epistemological and political investment in the technologies of animal husbandry, as well as the way in which this attention to the animal body (to its productive and reproductive capacities, and finally to its behavioral performances), has in turn transformed the logic of power over man considered “as a living being”. A genealogy of the rationality of animal government is in this sense an obligatory step towards a deeper understanding of political modernity in its relationship with nature, inside and outside the human being. Questa ricerca propone un'indagine genealogica su un modello di governo animale che abbiamo definito “etologico”. Esso si delinea tra la seconda metà del XVIII secolo e la prima metà del XIX secolo, e si pone in una discontinuità tangibile rispetto ai modelli precedenti di sfruttamento delle risorse animali e a quelli successivi di stampo zootecnico e industriale. La nostra tesi è che l'apparizione, nel 1854, di una scienza cui è assegnato il nome di “etologia” sancisca la mobilitazione di un interesse per le moeurs e gli istinti animali che è di tipo governamentale prima ancora che scientifico. A questo scopo abbiamo sondato una serie di campi discorsivi differenziati, in particolare veterinario, naturalistico e zoofilo, per mostrare come la ridefinizione del problema del governo animale, in termini di soin, adoucissement des moeurs (degli uomini e degli animali) e domestication, abbia suscitato un interesse positivo per i comportamenti animali come bersaglio di un potere che si fa al tempo stesso più duraturo e più dolce, più pervasivo e meno brutale. È da questo campo di trasformazione e valorizzazione degli istinti, che prende le mosse la positività di un sapere dei comportamenti animali radicalmente differente rispetto al dibattito classico sull'âme des bêtes. Questa indagine rappresenta dunque l'occasione non solo per una storia epistemologica dell'etologia nel XIX secolo (che resta peraltro un campo di saperi ancora poco studiato dagli storici delle scienze), ma anche e soprattutto per una storia politica delle forme di governo animale. Al di là della querelle sulla politicità de jure della questione animale, proponiamo infatti la considerazione di una politicizzazione de facto dei discorsi e delle pratiche che concernono lo sfruttamento animale, che coincide con quella svolta nelle logiche di potere che Michel Foucault ha definito biopolitica. Seguiremo dunque le tappe dell'effettivo investimento epistemologico e politico sulle tecnologie di allevamento animale, così come il modo in cui tale attenzione nei confronti del corpo animale, delle sue capacità produttive e riproduttive, e infine delle sue prestazioni comportamentali, abbia a sua volta trasformato le logiche di potere sull'uomo “in quanto vivente”. Una genealogia delle forme di razionalità nel governo animale si configura in questo senso come un passaggio obbligato per una più profonda comprensione della modernità politica nel suo rapporto con la natura, dentro e fuori l'umano. Cette recherche propose une investigation généalogique d'un modèle de gouvernement animal que nous avons défini d'« éthologique ». Son cadre temporel s'étend de la seconde moitié du XVIIIe siècle à la première moitié du XIXe siècle et il s'inscrit dans une discontinuité tangible par rapport aux modèles d'exploitation des ressources animales précédents ainsi que par rapport aux modèles zootechniques et industriels successifs. Notre thèse est que l'apparition, en 1854, d'une science à laquelle est attribué le nom d'« éthologie » indique un intérêt pour les moeurs et les instincts animaux ayant été gouvernemental avant même d'être scientifique. À cette fin, nous avons considéré un ensemble de domaines discursifs différents, notamment vétérinaire, naturaliste et zoophile, pour montrer comment la redéfinition du problème du gouvernement animal, en termes de soins, d'adoucissement des moeurs (des hommes et des animaux) et de domestication, a suscité un intérêt positif pour le comportement animal comme cible d'un pouvoir à la fois plus durable et plus doux, plus envahissant et moins brutal. C'est de ce champ de transformation et de valorisation des instincts que procède la positivité d'un savoir des comportements animaux radicalement différente par rapport au débat classique sur l'âme des bêtes. Cette enquête représente donc une opportunité non seulement pour une histoire épistémologique de l'éthologie au XIXe siècle (qui demeure un champ d'étude encore peu exploré par les historiens des sciences), mais aussi et surtout pour une histoire politique du gouvernement animal. Au-delà de la querelle sur la politicité de jure de la question animale, nous proposons d'envisager une politisation de facto des discours et des pratiques concernant l'exploitation des animaux, qui coïncide avec ce tournant dans les logiques du pouvoir que Michel Foucault a appelé biopolitique. Nous suivrons donc les étapes de l'investissement épistémologique et politique effectif sur le technologies d'élevage. Nous examinerons également de quelle manière cette attention portée au corps animal, à ses capacités de production et de reproduction, et enfin à ses performances comportementales, a transformé à son tour les logiques du pouvoir sur l'homme « en tant qu'être vivant ». Une généalogie des formes de rationalité du gouvernement animal est en ce sens une étape obligée vers une compréhension plus profonde de la modernité politique dans sa relation avec la nature, chez et au-delà de l'être humain.

This study unveils the single and combined drought and heat impacts on the photosynthetic performance of Coffea arabica cv. Icatu and C. canephora cv. Conilon Clone 153 (CL153). Well-watered (WW) potted plants were gradually submitted to severe water deficit (SWD) along 20 days under adequate temperature (25/20°C, day/night), and thereafter exposed to a gradual temperature rise up to 42/30°C, followed by a 14-day water and temperature recovery. Single drought affected all gas exchanges (including Amax) and most fluorescence parameters in both genotypes. However, Icatu maintained Fv/Fm and RuBisCO activity, and reinforced electron transport rates, carrier contents, and proton gradient regulation (PGR5) and chloroplast NADH dehydrogenase-like (NDH) complex proteins abundance. This suggested negligible non-stomatal limitations of photosynthesis that were accompanied by a triggering of protective cyclic electron transport (CEF) involving both photosystems (PSs).

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.

L'acclimatation à la chaleur améliore les réponses de perte de chaleur, qui sont la production de sueur et la vasodilatation cutanée. Cependant, les mécanismes physiologiques qui sous-tendent cette amélioration demeurent mal compris. L’objectif de cette étude était d’évaluer l’hypothèse que l’activité nerveuse sympathique dirigée vers la peau (SSNA) est initiée plus tôt et que la sensibilité de la réponse est augmentée après une période d’acclimatation à la chaleur. Huit adultes sains (28 ± 6 ans, 7 hommes / 1 femme) ont subi une exposition passive à la chaleur avant et après une période d’acclimatation de 7 jours consécutifs. Le SSNA (microneurographie), la production de sueur locale (LSR), le débit sanguin cutané (SkBF) et la température oesophagienne (Teso) ont été mesurés pendant l'exposition passive à la chaleur. L’acclimatation a réduit la Teso basale (36,74 ± 0,27 à 36,44 ± 0,37°C, P, Heat acclimation enhances the heat loss responses of sweating and cutaneous vasodilation. However, the physiological mechanisms underlying this improvement remain incompletely understood. This study evaluated the hypothesis that skin sympathetic nerve activity (SSNA) is activated earlier and that the thermosensitivity of the SSNA response is improved after a period of heat acclimation. Eight healthy adults (28 ± 6 years, 7 males / 1 female) underwent passive heat exposure before and after a 7-day isothermal heat acclimation protocol. SSNA (microneurography), local sweat rate (LSR), skin blood flow (SkBF) and esophageal temperature (Teso) were measured throughout passive heat exposure. Heat acclimation lowered resting Teso (36,74 ± 0.27 to 36,44 ± 0,37°C, P

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.

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.

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.

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.