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Acoustic emission analysis is a promising technique to investigate the physiological events leading to drought-induced injuries and mortality. However, the nature and the source of the acoustic emissions are not fully understood and make the use of this technique difficult as a direct measure of the loss of xylem hydraulic conductance. In this study, acoustic emissions were recorded during severe dehydration in lavender plants and compared to the dynamics of embolism development and cell lysis. The timing and characteristics of acoustic signals from two independent recording systems were compared by principal component analysis. In parallel, changes in water potential, branch diameter, loss of hydraulic conductance and electrolyte leakage were measured to quantify drought-induced damages. Two distinct phases of acoustic emissions were observed during dehydration: the first one associated with a rapid loss of diameter and a significant increase in loss of xylem conductance (90%) and the second one with a significant increase in electrolyte leakage and slower diameter changes. This second phase corresponds to a complete loss of recovery capacity. The acoustic signals of both phases were discriminated by the third and fourth principal components. The loss of hydraulic conductance during the first acoustic phase suggests the hydraulic origin of these signals (i.e. cavitation events). For the second phase, the signals showed much higher variability between plants and acoustic systems suggesting that the sources of these signals may be plural, although likely including cellular damage. A simple algorithm was developed to discriminate hydraulic-related acoustic signals from other sources, allowing the reconstruction of dynamic hydraulic vulnerability curves. However, hydraulic failure precedes cellular damage and lack of whole plant recovery is associated to these latter., 6 figures, 1 table, + 2 supplementary figures and 1 supplementary table

Oak regeneration is jeopardized by purple moor grass, a well-known competitive perennial grass in the temperate forests of Western Europe. Below-ground interactions regarding resource acquisition and interference have been demonstrated and have led to new questions about the negative impact of purple moor grass on ectomycorrhizal colonization. The objective was to examine the effects of moor grass on root system size and ectomycorrhization rate of oak seedlings as well as consequences on nitrogen (N) content in oak and soil. Oak seedlings and moor grass tufts were planted together or separately in pots under semi-controlled conditions (irrigated and natural light) and harvested 1 year after planting. Biomass, N content in shoot and root in oak and moor grass as well as number of lateral roots and ectomycorrhizal rate in oak were measured. Biomass in both oak shoot and root was reduced when planting with moor grass. Concurrently, oak lateral roots number and ectomycorrhization rate decreased, along with a reduction in N content in mixed-grown oak. An interference mechanism of moor grass is affecting oak seedlings performance through reduction in oak lateral roots number and its ectomycorrhization, observed in conjunction with a lower growth and N content in oak. By altering both oak roots and mycorrhizas, moor grass appears to be a species with a high allelopathic potential. More broadly, these results show the complexity of interspecific interactions that involve various ecological processes involving the soil microbial community and need to be explored in situ.

International audience; Trees participate in mitigating the urban heat island phenomenon thanks to their transpiration and shading. This cooling potential is highly dependent on leaf area. Nevertheless, leaf traits potentially vary across different land management practices in urban settings, thereby challenging the models used to estimate thermal budgets. The present study aims to investigate the variability of leaf area traits of linden (Tilia spp.) urban trees, and their effect on simulated tree transpiration. Reconstruction of the leaf area was undertaken at the tree scale at three different urban land management sites from three cities: London and Birmingham (UK) and Chantilly (France). The reconstruction combined allometric measurements at shoot and leaf scales, and a tree-scale 3D digitization with laboratory analysis using field data collected by citizen scientists. The management practices had a significant impact on leaf area, and on tree allometric relationships, which were propagated through the reconstruction process. Relative differences between the management practices ranged between 12% and 48% according to the city where the variable was considered (e.g., leaf area index, total leaf area, or tree transpiration). Trees in managed sites (i.e., individualized leaf crowns, frequent leaf litter removal, and standard thinning/pruning operations) develop a higher leaf area, thus promoting cooling potential. This study shows that the variability of leaf traits, and their responses to different land management, can be studied by comprehensive data collection through citizen science and lab-based modelling. It also highlights the importance of appropriate, well-designed urban planning, where landscaping using urban trees can play an even better role in climate proofing cities.

Adequate radial water transport between elastic bark tissue and xylem is crucial in trees, because it smoothens abrupt changes in xylem water potential, greatly reducing the likelihood of suffering dangerous levels of embolism. The radial hydraulic conductance involved is generally thought to be constant. Evidence collected about variable root and leaf hydraulic conductance led us to speculate that radial hydraulic conductance in stem/branches might also be variable and possibly modulated by putative aquaporins. We therefore correlated diameter changes in walnut (Juglans regia L.) with changes in water potential, altered by perfusion of twig samples with D-mannitol solutions having different osmotic potentials. Temperature and cycloheximide (CHX; a protein synthesis inhibitor) treatments were performed. The temperature response and diameter change inhibition found in CHX-treated twigs underpinned our hypothesis that radial hydraulic conductance is variable and likely mediated by a putative aquaporin abundance and/or activity. Our data demonstrate that radial water transport in stem/branches can take two routes in parallel: an apoplastic and a cell-to-cell route. The contribution of either route depends on the hydraulic demand and is closely linked to a boost of putative aquaporins, causing radial conductance to be variable. This variability should be considered when interpreting and modelling diameter changes.

absent

A better understanding of plant interactions would improve the management of natural and artificial forest regeneration. It is well established that Molinia (Molinia caerulea), a monopolist species of understory, has a particularly depressive effect on young sessile oak (Quercus petraea) establishment and growth. Large capacity of Molinia in water and soil nutrients uptake leads to strong competition by resources exploitation. However, it seems that other interactions are involved in the relationship between young oak and Molinia. Thus, the allelopathic properties of Molinia have been suggested, but no study has shown such an effect on oak. Inversely, young oak seems to facilitate Molinia growth. Oak-Molinia interaction thus has the singularity of being antagonistic: the Molinia inhibits oak growth while this one favors grass growth, but the mechanisms involved are not entirely known. The aim of this thesis was to analyze the functional and ecophysiological mechanisms involved in the interactions between young sessile oak and Molinia. The experiments carried out in the thesis show that (i) oak quickly transfers nitrogen to Molinia by the underground pathways (rhizodeposition of nitrogen compounds in the soil) favoring grass growth, (ii) Molinia presence in the same pot leads to a decrease in the lateral root rate and ectomycorhization rate of oak and (iii) Molinia rhizodeposes secondary metabolites different from those of oak and have an allelopathic potential. In line with current work, the thesis puts into perspective that the chemical compounds emitted by plants in the soil act as real direct or indirect signals (via the biological communities of the soil) and induce neighbors modifications in their metabolism and / or their growth.; Une meilleure connaissance des interactions entre plantes permettrait d’améliorer la gestion de la régénération forestière naturelle et artificielle. Il est bien établi que la molinie (Molinia caerulea), poacée monopoliste du sous-bois, a un effet particulièrement dépressif sur l’installation et la croissance du jeune chêne sessile (Quercus petraea). Son importante capacité à absorber l’eau et les nutriments du sol entraine une forte compétition par exploitation des ressources. Cependant, il semblerait que d’autres interactions soient impliquées dans les relations entre le jeune chêne et la molinie. Ainsi, les propriétés allélopathiques de la molinie ont été suggérées, mais aucune étude n’a mis en évidence un tel effet sur le chêne. À l’inverse, le jeune chêne semble faciliter la croissance de la molinie. L’interaction chêne-molinie présente donc la singularité d’être antagoniste : la molinie inhibe la croissance du chêne tandis que celui-ci favorise la croissance de la poacée, mais les mécanismes impliqués ne sont pas entièrement connus. L’objectif de cette thèse a été d’analyser les mécanismes fonctionnels et écophysiologiques impliqués dans les interactions entre le jeune chêne sessile et la molinie bleue. Les expérimentations réalisées dans la thèse démontrent que (i) le chêne rhizodépose et transfère rapidement de l’azote à la molinie par les voies souterraines (rhizodéposition de composés azotés dans le sol) favorisant la croissance de cette dernière, (ii) la présence de molinie dans le même pot entraine une diminution du taux de racines latérales et du taux d’ectomycorhization du chêne et que (iii) la molinie rhizodépose des métabolites secondaires différents de ceux du chêne et ayant un potentiel allélopathique. Dans la lignée de travaux actuels, la thèse met en perspective que les composés chimiques que les plantes émettent dans le sol agissent comme de véritables signaux directs ou indirects (via les communautés biologiques du sol) et induisent chez les voisins des modifications dans leur métabolisme et/ou leur croissance.

Encadrant : Philippe Malagoli; Temperate forest ecosystems are prone to regeneration failures because of strong competition between understorey species and tree seedlings. This thesis aimed to improve our understanding of sessile oak seedlings (Quercus petraea) and poacea responses, both in competition among different levels of resource availabilities. Two poacea species were studied, Molinia caerulea and Deschampisa cespitosa. We focused on the role of the different resource combinations (light, water and inorganic nitrogen) on interaction variation (intensity and importance) between those species and underlying ecophysiological mechanisms. Our greenhouse and field experiments allowed us to infer a very early competition, from the first months of interaction between oak seedlings and poacea neighbours. High light level leads to stronger competition from poacea on oak seedlings, increased by nitrogen supply. Secondly nature and extent of these interactions depend on applied abiotic stress level and on considered organs. Thirdly Oak seedlings mainly respond by accumulating resources in coarse roots. These resources are remobilized next year and may have a positive carry-over effect on oak functioning if there is no water stress. Eventually we observed facilitation as well, from oak on D. cespitosa in fertilized environment. Nitrogen supply would foster oak seedling growth, increasing exudate production and root turn-over, to the benefit of D . cespitosa. The poacea would take up this extra nitrogen source for its own development. This study support the idea of including interaction effects of different abiotic factors in competition models. Silvicultural practices would also be enhanced by optimizing species coexistence in temperate forests as soon as tree seedlings and understorey species start to grow together.; La régénération forestière, naturelle ou non, est sujette à de nombreux échecs du fait d’une compétition importante entre les espèces de sous-bois et les jeunes plants d’arbre. L’objectif de ce travail de thèse a été de comprendre les réponses du chêne sessile (Quercus petraea) et d’une poacée, tous deux en compétition dans un contexte de modification de la disponibilité des ressources. Deux espèces de poacées ont été étudiées, la molinie bleue (Molinia caerulea) et la canche cespiteuse (Deschampsia cespitosa). L’accent a été mis sur le rôle des interactions entre différentes ressources (lumière, eau et azote inorganique) sur l’évolution de la compétition (intensité/importance) entre ces espèces et les mécanismes écophysiologiques sous-jacents. Grâce à des expérimentations en conditions semi-contrôlées et à une installation in situ, nous avons pu mettre en évidence une compétition très précoce, dès les premiers mois d’interaction entre le chêne et les poacées voisines. L’abondance de lumière conduit à une compétition plus forte des poacées sur le chêne, amplifiée par l’apport d’azote. Par ailleurs, la nature et l’ampleur de ces interactions varient selon le niveau de stress abiotique appliqué et selon les organes considérés. Nos résultats montrent aussi que le chêne réagit principalement en accumulant les ressources dans son système racinaire, ressources qui sont mobilisées l’année suivante et qui peuvent avoir un arrière effet positif sur le fonctionnement du chêne en absence de stress hydrique. Enfin de la facilitation a également été observée du chêne envers la canche cespiteuse suite à un apport d’azote. Ce dernier améliore la croissance du chêne en compétition, qui pourrait augmenter sa production d’exsudats et son turn-over racinaire au bénéfice de la canche qui valoriserait cette nouvelle source d’azote. Ce travail renforce l’idée d’intégrer l’effet des interactions des différents facteurs abiotiques dans les modèles de compétitions et dans les pratiques de régénération afin d’optimiser la coexistence des espèces forestières, et ce dès la mise en concurrence des jeunes arbres avec les poacées du sous-bois.

La régénération forestière, naturelle ou non, est sujette à de nombreux échecs du fait d’une compétition importante entre les espèces de sous-bois et les jeunes plants d’arbre. L’objectif de ce travail de thèse a été de comprendre les réponses du chêne sessile (Quercus petraea) et d’une poacée, tous deux en compétition dans un contexte de modification de la disponibilité des ressources. Deux espèces de poacées ont été étudiées, la molinie bleue (Molinia caerulea) et la canche cespiteuse (Deschampsia cespitosa). L’accent a été mis sur le rôle des interactions entre différentes ressources (lumière, eau et azote inorganique) sur l’évolution de la compétition (intensité/importance) entre ces espèces et les mécanismes écophysiologiques sous-jacents. Grâce à des expérimentations en conditions semi-contrôlées et à une installation in situ, nous avons pu mettre en évidence une compétition très précoce, dès les premiers mois d’interaction entre le chêne et les poacées voisines. L’abondance de lumière conduit à une compétition plus forte des poacées sur le chêne, amplifiée par l’apport d’azote. Par ailleurs, la nature et l’ampleur de ces interactions varient selon le niveau de stress abiotique appliqué et selon les organes considérés. Nos résultats montrent aussi que le chêne réagit principalement en accumulant les ressources dans son système racinaire, ressources qui sont mobilisées l’année suivante et qui peuvent avoir un arrière effet positif sur le fonctionnement du chêne en absence de stress hydrique. Enfin de la facilitation a également été observée du chêne envers la canche cespiteuse suite à un apport d’azote. Ce dernier améliore la croissance du chêne en compétition, qui pourrait augmenter sa production d’exsudats et son turn-over racinaire au bénéfice de la canche qui valoriserait cette nouvelle source d’azote. Ce travail renforce l’idée d’intégrer l’effet des interactions des différents facteurs abiotiques dans les modèles de compétitions et dans les pratiques de régénération afin d’optimiser la coexistence des espèces forestières, et ce dès la mise en concurrence des jeunes arbres avec les poacées du sous-bois.

Evaluer l'effet du climat sur la croissance des arbres forestiers, et notamment leur capacité de production de biomasse en situation de contrainte hydrique, passe par la quantification du niveau de plasticité phénotypique des individus et de la diversité génétique des populations au sein de l'espèce étudiée. Le pin maritime, plante pérenne d'intérêt économique majeur en Aquitaine, largement étudiée au niveau génétique et écophysiologique, est un excellent modèle biologique pour mener à bien ce type d'étude. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié la variabilité phénotypique de nombreux caractères liés à la croissance du pin maritime au jeune âge, en fonction de contraintes abiotiques essentiellement liées à la disponibilité en eau. Nous avons par ailleurs documenté l'architecture génétique de ces traits en termes de nombre, position sur une carte génétique et effet des gènes majeurs (QTL) qui contrôlent une partie de cette variabilité phénotypique.Dans le cadre de travaux de cette thèse, nous avons utilisé deux dispositifs expérimentaux: l'un composé de trois familles F1 issues de croisements contrôlés de parents d'origines géographiques contrastées (Corse, Landes et Maroc), l'autre d'une famille F2 issue de l'autofécondation d'un hybride Corse x Landes. Le premier essai comprenait 1500 individus semés en 2007 sur lesquels la hauteur et le diamètre ont été mesurés annuellement de 2010 à 2014. Nous avons également noté l'évolution de la phénologie du débourrement apical pendant deux années consécutives (2012 et 2013). Enfin, la dynamique de la croissance radiale de 239 génotypes (répartis sur deux des trois familles) a été suivie en continu pendant trois années (2011-2013) grâce à un dispositif unique de capteurs de déplacement continu (microdendromètres). Le second essai comprenait 500 arbres semés en 1998 et dont le carottage au niveau du tronc début 2011 a permis d’établir le profil microdensitométrique sur 7 années consécutives (2004-2010). En parallèle, le génotypage des descendants des 4 croisements a été réalisé grâce à l'aide de biopuces à ADN, ce qui a permis de construire des cartes génétiques. L'analyse conjointe de l'information phénotypique et génotypique a permis d'identifier des QTL pour l'ensemble des caractères et d'étudier leur stabilité en fonction des conditions environnementales et du fond génétique.Cette étude a montré que le débourrement est variable en années en fonction des contraintes de températures et du fond génétique. Tout comme la croissance primaire et secondaire, le débourrement est contrôlé par de nombreux QTL à effets modérés qui varient en fonction de l’environnement climatique et du fond génétique. Le suivi de la dynamique saisonnière de la formation du bois a également montré une interaction QTL x environnement révélant que la densité du bois est régulée par différents gènes ou le même jeu de gènes régulé de façon différentielle en fonction du climat. Enfin, La dernière partie de cette étude a permis de mettre en évidence, pour la première fois, la variabilité intra-spécifique des fluctuations journalières du tronc et son interaction avec des variables environnementales. . L’étude a mis en évidence que ces traits de réponse aux variations de l’environnement varient entre individus et en fonction du fond génétique. La recherche de QTL liés aux traits de micro-variation journalière (amplitude maximale de contraction journalière d'une part et différence entre deux maxima successifs d'autre part) a été réalisée dans le cadre d'une analyse post-hoc permettant de construire a posteriori un gradient environnemental et ainsi de quantifier la variabilité phénotypique et l'architecture génétique de ces deux traits de réponse à la contrainte hydrique. L’analyse comparée des phénotypes, couplée à une caractérisation fine de l’environnement permet d’apporter un nouveau regard sur le déterminisme génétique et environnemental de la croissance du pin maritime au jeune âge et des interactions entre ces deux facteurs., Evaluating the impact of climate change on current plantations supposes the evaluation of their phenotypic plasticity and their genotypic diversity within the species, under abiotic pressure. Maritime pine is a perennial species of major economical interest in the french Aquitaine region. Wildly studied genetically and ecophysiologically, maritime pine is a very good biological model to see that type of study to the end. In this thesis, we intend to study various traits related to maritime pine growth under a biotic constraints, according to the following approaches: (1) evalutation of the phenotypic variability and (2)dissection of the genetic architecture of the traits (number, location and effects of QTLs). The comparisonbetween envrionmental and phenotypic data will allow us to appreciate the phenotypic pasticity of individuals. Afterwards, studying the genetic architecture of these traits and its variability according to the genetic background of individuals and environmental conditions will allow us to assess the stability ofdetected QTLs.We used 4 progenies of maritime pines: 3 controlled crosses of parents originated from contrasted ecotypes (Corsica, Landes and Morocco) and 1 controlled cross from a second generation of self-pollination (F2). Micro-cores were extracted from the individuals of the F2 population andmicrodensity profiles were established trough 7 consecutive years. Total height and diameter of eachindividual were measured once a year on the 3 others crosses, from 2010 to 2014. Dynamics of apical budburst was also followed on the same individuals in 2012 and 2013. Finally, dynamics of radial growth were monitored on a sub-sample of 239 individuals (spread in 2 of the 3 controlled crosses) during 3 yearsthanks to a unique device of microdendrometers.At the same time, all individuals (form the 4 crosses) were genotyped with several DNA bioarraysof molecular markers, allowing the building of genetic maps. The confrontation of phenotypic and genotypic data enabled to identify genome are as involved in the genetic architecture behind the traitsand to study their stability according to environmental conditions and the genetic background of individuals.This study showed that bud burst varies from year to year, depending on the conditions oftemperature and of the genetic background of individuals. Same way as growth, bud burst is controlled bymany QTLs of moderate effect, varying according to climatic conditions and the genetic background of individuals. The monitoring of seasonal dynamics of wood formation also showed a QTL x environment interaction revealing that wood density is regulated by different genes or the same set of genes,differentially regulated in response to the climate. The last part of the study puts forwards, for the firsttime, the variability of radius daily fluctuations within a full-sib family and its interaction with environmental variables. This study shows for the first time that these response traits vary between individuals depending on their genetic background. The investigation for QTLs related to daily radius fluctuations under classes of environmental constraints allowed to quantify, for the first time, genotype x environment interactions on for these response traits. A comparative analysis of the different phenotypes coupled with a fine characterization of the environment brings a new light on the genetic determinism of maritime pine growth at young age and especially its interaction with the environment.

Les différents scénarios sur l'évolution du climat prévoient une augmentation de la fréquence et de l'intensité des sécheresses. La croissance des arbres forestiers étant fortement conditionnée par la disponibilité en eau, ces changements devraient impacter de manière significative la productivité des forêts plantées. La compréhension de l'impact des facteurs génétiques et environnementaux sur la dynamique de croissance est donc un enjeu majeur pour assurer les niveaux de production des plantations de demain. L'Eucalyptus, grâce à sa croissance rapide et à la disponibilité de ressources génétiques et génomiques, est un modèle biologique idéal pour mener ces recherches.L'objectif de cette thèse est de caractériser l'architecture génétique de la dynamique de croissance à différentes échelles de temps chez l'eucalyptus en relation avec : (i) les variations environnementales, et notamment l'évolution de la disponibilité en eau, et (ii) la composition isotopique du carbone de l'arbre (delta 13C), un caractère lié à l'efficience d'utilisation de l'eau. Pour répondre à cet objectif, un croisement interspécifique Eucalyptus urophylla x E. grandis a été étudié dans quatre dispositifs expérimentaux en République du Congo. Notre approche se base sur la cartographie des loci à effet quantitatif (QTL) et combine : (i) un génotypage haut débit, (ii) une caractérisation inter et intra-annuelle de la croissance et du delta 13C, ainsi qu'un suivi en continu des micro-variations du rayon et (iii) une caractérisation en continu des facteurs environnementaux.Ces travaux ont tout d'abord conduit à la construction des premières cartes génétiques à haute résolution chez l'Eucalyptus. L'analyse de l'architecture génétique du delta 13C a ensuite permis de mettre en évidence des gènes candidats positionnels, potentiellement impliqués dans la variation de ce caractère. Enfin, la caractérisation inter et intra-annuelle de la dynamique de croissance a permis de montrer que l'architecture génétique de la croissance, au stade adulte, est structurée par les réponses à l'environnement au stade juvénile. Ces réponses ont ensuite été analysées grâce aux profils de micro-variations du rayon, permettant ainsi de préciser leurs déterminants génétiques Nos résultats soulignent l'importance de considérer la croissance comme un caractère dynamique, non seulement pour la compréhension de ses bases génétiques, mais également à des fins de sélection de variétés adaptées à un environnement changeant., Scenarios of climate changes forecast an increase in frequency and intensity of droughts, related to an increase of global temperatures and changes in rainfall distribution. Growth of forest trees highly depends on water availability and will be significantly impacted by these changes. The understanding of the impact of genetic and environmental factors on the growth dynamics is a major challenge to ensure production levels of future planted forests. Eucalyptus, thanks to its rapid growth and the availability of genetic and genomic resources, is a perfect model to conduct this research.The objective of this thesis is to characterize the genetic architecture of growth dynamics in Eucalyptus at different time scales, in relation with: (i) environmental changes, including changes in water availability, and (ii) isotopic composition of carbon (delta 13C), a character associated with water-use efficiency. To this end, an interspecific cross between E. urophylla x E. grandis was studied in four experimental trials in the Republic of Congo. Our approach, based on mapping of quantitative trait loci (QTL), combines (i) a high-throughput genotyping, (ii) a characterization of inter and intra-annual growth dynamics and delta 13C, as well as a continual measurement of stem radial micro-variations and (iii) a continual characterization of environmental factors.First of all, this work led to the construction of the first high-resolution genetic maps in Eucalyptus, improving the sequence of the reference genome. Then, the analysis of genetic architecture of delta 13C enabled the identification of positional candidate genes which might be involved in the variation of this trait. Finally, inter and intra-annual characterization of growth dynamics highlight that genetic architecture of adult growth is structured by responses to the environment at the juvenile stage. These responses were then analyzed using daily profiles of stem radial micro-variations, which enabled the characterization of the genetic determinants of response to the environmental factors at the juvenile stage.Our results highlight the importance of considering growth as a dynamic trait, not only to understand its genetic basis, but also to select in a changing environment.

Frost is one of the major limiting constraints for plants causing embolism, living cell lysis and damages on buds during spring. Several processes are observed in trees in order to limit embolism or refill vessels, to increase frost resistance and to avoid freezing period for buds while bursting. Those different processes were monitored in eleven common species according to their potential alitudinal limt. And one was selected (Juglans regia L.) and physiology of acclimation was caracterised through interaction between water content, soluble carbohydrate (which are the best explaining factors for frost resistance), climate and dormancy release. According to those data, a predicting model for frost hardiness was built related to physiology of acclimation. This kind of model would be usefull related to a summer simulating model in order to estimate interaction between different stresses for frost hardiness potential., Le gel est un des facteurs majeurs limitant l’aire de répartition des végétaux. Il a pour conséquence de limiter l’efficience de la circulation de sève brute par formation d’embolie dans les vaisseaux du xylème. Lorsqu’il y a formation de glace dans les tissus, les cellules vivantes peuvent également être lysées dans les organes lignifiés, et dans les bourgeons. Pour pallier cela, différents mécanismes de résistance sont développés pour limiter la formation d’embolie ou la résorber, pour augmenter transitoirement la tolérance à la formation de glace dans les tissus et pour éviter d’exposer les bourgeons et jeunes feuilles aux gels printaniers tardifs. Ces différents traits ont été caractérisés pour onze espèces communes ayant des limites altitudinales potentielles contrastées. Puis la physiologie de l’acclimatation au gel chez Juglans regia L. a été caractérisée, essentiellement à travers les relations entre humidité pondérale, contenu en sucres solubles, climat et levée de dormance. L’ensemble de ces données a permis d’élaborer un modèle prédictif de la résistance au gel en relation avec la physiologie de l’arbre qui pourrait, couplé avec d’autres modèles simulant la période estivale, permettre d’estimer la conjonction de différents stress sur le potentiel de résistance.

Diplôme : Dr. d'Universite

The impact of the contrasted summer conditions of growth (defoliation, drought, nitrogen deficiency, ...) on the freezing tolerance of different tissues and organs, in relation to their carbohydrate status, is studied in walnut trees (Juglans regia). Comparison of several methods for estimate the freezing tolerance (electrolyte leakage test, GélistaTM method, optical microscopy, whole plant freeze test) showed that GélistaTM method, a new tool for testing frost hardiness by stem diameter variations, simply indicated a range of freezing sensibility and electrolyte leakage test showed the best sensibility for estimate the freezing tolerance. Correlation analysis between LT50 and different variables (carbohydrates, water content and mean minimal daily temperatures of 15 days before sampling) was used to establish a simple model to forecast freezing tolerance in annual twigs of two walnut tree cultivars (Franquette and NG38). Walnut tree is a plant that can adjust its aerial development in response to environmental constraints: this potential of adaptation to cultural constraints (morphological plasticity) is lower at the end of summer growth period. The different treatments have an impact on carbon reserves, cellular structure, total and structural biomass. In general, treatments induced a decrease in carbon reserves in the different organs of tree. This decrease is more or less strong according to the conditioning. Moreover, analysis of the impact of summer growing conditions on walnut freezing tolerance has revealed a strong and negative correlation between LT50 and carbohydrates content in the aboveground organs. For the belowground organs, this correlation exists too, but it is weaker. Finally, for annual twigs, the results obtained on young potted trees paralleled those obtained on adult trees., L'impact des conditions estivales de croissance (défoliation, stress hydrique, carence azotée) sur la résistance au gel des différents organes de l'arbre, en liaison ave c leur statut carboné, a été étudié chez le noyer (Juglans regia). La comparaison de plusieurs méthodes estimant la résistance au gel montre que GélistaTM, une nouvelle technique pour estimer l'endurcissement au gel à partir des variations de diamètre des rameaux, indique seulement une gamme de sensibilité au gel. Le test de fuite des électrolytes montre une plus grande sensibilité dans la détermination de la température de résistance au gel. Ensuite, l'étude des corrélations entre le LT50 et les différentes variables (sucres solubles, humidité pondérale et moyenne des températures minimales journalières sur les 15 jours qui précèdent le prélèvement) a permis de construire un modèle simple pouvant prédire le niveau de résistance au gel des rameaux d'un an pour deux variétés de noyers adultes (Franquette et NG38). L'étude du développement aérien végétatif montre que le potentiel d'adaptation (plasticité morphologique) des arbres aux contraintes culturales est plus faible en fin de saison estivale de croissance. Les traitements ont eu un impact sur la structure, la biomasse totale et structurale, ainsi que sur les réserves glucidiques. En général, les traitements ont provoqué une diminution plus ou moins forte de la mise en réserve glucidique dans les différents organes. Par ailleurs, l'analyse des impacts des conditions estivales de croissance sur la résistance au gel a mis en évidence une correlation forte et négative entre le LT50 et la teneur en GFS dans les organes aériens. Pour les organes souterrains, elle existe également mais elle est plus faible. Enfin, pour les rameaux de l'année, l'ensemble des résultats obtenu sur de jeunes noyers en conteneur a été vérifié sur des noyers adultes.

Diplôme : Dr. d'Université

absent

Number : 43840065; This study was devoted to the evaluation of diurnal and seasonal carbon flux distribution between different functional sinks. The results showed that tapping activity has a huge physiological effect at the whole trunk scale in any aspect involved with carbon utilization. In comparison with untapped tree, tapping is confirmed to modify the whole physiological behavior of the trunk. A huge depletion of the latex sucrose concentration at whole trunk scale was obviously demonstrated, but the spatial extension of the regeneration area was shown to depend on quantitative rubber production. The latex diagnosis approach allowed a rather precise description of the shape and size of the metabolically active bark area. The multi-clonal linear relation between rubber production and the estimated latex regeneration area indicates that the regeneration of 1 g of dry rubber requires an average of 100 cm2 latex regeneration area. Tapping strongly affected radial growth. However, this effect seems to depend on the distance from the cut. Tapped tree exhibited a higher reserves deposition than untapped, suggesting that latex regeneration induces an extra demand for more reserves to be used for the future. This strong evidence indicates that reserves sink is not a mere passive buffer and the plant tends to keep reserves at a sufficient level, depending on the demand. Starch and sucrose are the main forms of reserved presented in wood tissue, with maximum deposition of reserves at defoliation and massive utilization occurred during annual leaf shedding – refoliation. The difference in pattern and amount of respiration activity due to tapping and ethephon stimulation was well addressed. Highly linear correlation between respiration activity and radius increment in untapped tree will allow establishing the growth coefficient and respiratory cost for wood production. No linear relationship between growth and respiration in tapped tree especially in tapped panel indicates that respiration is mainly devoted to latex production. This will allow estimating the total cost for rubber biosynthesis

La phénologie du débourrement est un caractère majeur d’adaptation des arbres à leur environnement en milieu tempéré. Notre objectif a été de caractériser les contraintes biotiques (oïdium) et abiotiques (températures hivernales et printanières / gels tardifs) s’exerçant sur le débourrement afin d’expliquer les patrons de variation phénologique intra et inter populationnelle observés chez le chêne (Quercus petraea) le long d’un gradient altitudinal. Nous avons utilisé une approche combinant observations in situ, expérimentation, et modélisation. Nous avons mis en évidence que l’évitement des gels tardifs printaniers est un caractère adaptatif majeur le long du gradient altitudinal. La tardiveté du débourrement pourrait être due à des besoins plus importants en température de forcing. Par ailleurs, le champignon n’est pas adapté localement à la phénologie de son hôte et les individus et les populations sont alors inégalement exposés à la maladie. En montant en altitude, les chênes sont de plus en plus exposés au champignon, mais les facteurs environnementaux sont défavorables à une plus forte infection. A basse altitude, l’oïdium et les gels tardifs favorisent des phénotypes phénologiques opposés (respectivement précoces vs. tardifs) ; la combinaison des deux contraintes pourrait donc contribuer au maintien de la forte diversité phénologique observée. D’autre part, nous avons observé que l’infection par l’oïdium engendre une augmentation du polycyclisme chez les semis de chêne au cours de la saison de croissance, ce qui les rend moins résistants aux gels hivernaux. Nous montrons qu’il est important que les modèles phénologiques à visée prédictive intègrent la phase de chilling aboutissant à la levée de dormance. Le manque de chilling ne semble pas encore un facteur limitant, mais la tendance actuelle à un débourrement de plus en plus précoce sera probablement freinée voire inversée au milieu du siècle en basse altitude, dans la marge sud de distribution de Q. petraea., Budburst phenology is a major adaptive trait of trees to the environment in temperate climate. Our aim was to characterize the biotic (powdery mildew) and abiotic (winter and spring temperatures / spring frost) constraints acting on budburst in view to explain the patterns of intra and inter populations’ phenological variation observed in sessile oak (Quercus petraea) along an elevation gradient. We based our approach on in situ monitoring, experimentation and modeling. Our results highlight that the avoidance of late spring frosts is a major adaptive trait along the elevation gradient. The lateness in budburst might be due to higher requirements in forcing temperatures. Otherwise, the fungus is not locally adapted to its host phenology so oak individuals and populations are unequally exposed to the disease. With increasing elevation, oaks are more and more exposed to the fungus, but the environmental factors are unfavorable to higher infection. At low elevation, powdery mildew and late spring frosts favor opposite phonological phenotypes (early-flushing vs. late-flushing trees, respectively); the combination of the two pressures may thus contribute to the maintenance of the observed high phenological diversity. We also showed that powdery mildew infection induced an increased polycyclism during the growing season in oak seedlings, which made them less resistant to winter frosts. Predictive phenological models will have to include the chilling phase which conditions dormancy breaking. Although the lack of chilling is not yet a limiting factor, the current trend in increasingly advanced budburst will certainly be slowed or even reversed in the middle of the century at low elevation, in the southern margin of the distribution area of Q. petraea.