Ce travail est basé sur le constat du manque de méthodes permettant l'analyse intégrée des processus contrôlant le développement végétatif d'Arabidopsis thaliana dans les études phénotypiques multi-échelles. Un phénotypage préliminaire de la croissance foliaire de 91 génotypes a permis de sélectionner 3 mutants et des variables d'intérêt pour une étude plus poussée du développement de la pousse. Un pipeline de méthodes d'analyses combinant techniques d'analyse d'images et modèles statistiques a été développé pour intégrer les mesures faites à l'échelle de la feuille et de la pousse. Des modèles multi-phasiques à changements de régime semi-markovien ont été estimés pour chaque génotype permettant une caractérisation plus pertinente des mutants. Ces modèles ont validé l'hypothèse selon laquelle le développement de la rosette peut être découpé en une suite de phases de développement, pouvant varier selon les génotypes. Ils ont aussi mis en évidence le rôle structurant de la variable «trichome abaxial», bien que les phases de développement ne puissent être entièrement expliquées par ce trait. Un 2nd pipeline d'analyses combinant une méthode semi-automatique de segmentation d'images de l'épiderme foliaire et l'analyse des surfaces de cellules par un modèle de mélange de lois gamma à paramètres liés par une loi d'échelle a été développé. Ce modèle nous a permis d'estimer la loi du nombre de cycles d'endoréduplication. Nous avons mis en évidence que cette loi dépendait du rang de la feuille.Le cadre d'analyses multi-échelles développé et testé durant cette thèse devrait être assez générique pour être appliqué à d'autres espèces végétales dans diverses conditions environnementales. / This study is based on the observation of a lack of methods enabling the integrated analysis of the processes controlling the vegetative development in Arabidopsis thaliana during multi-scale phenotypic studies. A preliminary leaf growth phenotyping of 91 genotypes enabled to select 3 mutants and different variables of interest for a more in depth analysis of the shoot development.We developed a pipeline of analysis methods combining image analysis techniques and statistical models to integrate the measurements made at the leaf and shoot scales. Semi-Markov switching models were built for each genotype, allowing a more thorough characterization of the studied mutants. These models validated the hypothesis that the rosette can be structured into successive developmental phases that could change depending on the genotype. They also highlighted the structuring role of the ‘abaxial trichomes' variable, although the developmental phases cannot be explained entirely by this trait. We developed a second pipeline of analysis methods combining a semi-automatic method for segmenting leaf epidermis images, and the analysis of the obtained cell areas using a gamma mixture model whose parameters of gamma components are tied by a scaling rule. This model allowed us to estimate the mean number of endocycles. We highlighted that this mean number of endocycles was function of the leaf rank.The multi-scale pipeline of analysis methods that we developed and tested during this PhD should be sufficiently generic to be applied to other plant species in various environmental conditions.

La croissance hétérotrophe de l’hypocotyle est une étape clé pour la réussite de la levée. La présente étude est focalisée sur le déterminisme génétique de l’allongement de cet organe à l’obscurité chez Medicago truncatula en analysant le nombre et la longueur des cellules de l’épiderme, tissu gouvernant l’allongement des organes. Une grande variabilité génétique du nombre de cellules a été révélée dans les graines de 15 génotypes représentatifs de la diversité génétique de l’espèce. La stabilité de ce caractère dans des graines provenant de différentes productions suggère qu’il est sous contrôle génétique fort. Il a été montré que ce nombre de cellules, préétabli dans les graines, est le principal déterminant de la variation génotypique de la longueur de hypocotyle en conditions optimales de croissance. Par contre, l'élongation cellulaire devient le déterminant majeur des différences génotypiques observées sous stress abiotiques (basse température, déficit hydrique).Des loci contrôlant le nombre de cellules de l’épiderme et leur longueur maximale à basse température ont ensuite été identifiés dans une population de lignées recombinantes. Ceux ayant un impact sur l’élongation de l’hypocotyle à basse température ont été mis en évidence. Enfin, deux génotypes présentant un nombre de cellules similaire mais des capacités d’allongement cellulaire contrastées ont été plus finement comparés. Des protéines ayant un rôle dans la formation et l’organisation du cytosquelette et dans la modification des parois cellulaires ont été révélées en lien avec les différences d’allongeme / The heterotrophic growth of hypocotyl is a crucial process for successful seedling emergence. The present study is focused on the genetic determinism of its elongation in darkness in Medicago truncatula by analyzing the number and the length of cells of epidermis, the tissue controlling organ elongation.A large genetic variability of the epidermal cell number of the hypocotyl in seeds of 15 genotypes representative of the genetic diversity of the species was revealed. The stability of this trait in the seeds collected from different productions suggests it is under strong genetic control. This cell number was shown to be the main contributor of genotypic variation of hypocotyl length in optimal conditions. On the other hand, cell elongation becomes the major determinant of the genotypic differences observed under abiotic stresses (low temperature, water deficit).Quantitative Trait Loci (QTLs) controlling the number of epidermal cells and their maximal length at low temperature were then identified using a recombinant inbred lines population, and those impacting hypocotyl elongation at low temperature were highlighted.Finally, two genotypes sharing a similar cell number but contrasted capacities of cell elongation were compared more in detail. Proteins playing a role in the formation and organization of cytoskeleton and in the modification of the cell wall were revealed in connection with the differences in cellular elongation between genotypes. Moreover, differences in the cell wall sugar composition, in the degree of methylation of pectins and in a potential inhibito