Increases in temperature, altered precipitation patterns, and the occurrence and severity of extreme climatic events have been important characteristics of the climate change observed to date. This has had many and diverse impacts upon the living world, with one recent observation being a global reduction in the net primary production of all terrestrial vegetation. Increases in temperature and the frequency of extreme events are predicted to continue throughout the 21st century, and can be expected to have far reaching effects on global terrestrial ecosystems. Increases in temperature and drought occurrence could fundamentally impact upon the growth rates, species composition and biogeography of forests in many regions of the world, with many studies indicating that this process is already underway. European beech, Fagus sylvatica, is one of Europe’s most widespread and significant broadleaved tree species, forming an important and frequently dominant component of around 17 million hectares of forest. However, the species is also considered to be drought sensitive. Thus, much research interest has focused on eliciting the details of its physiological response to increased water stress, whilst dendroecological studies have attempted to identify sites and regions where reductions in growth might be found. A significant knowledge gap exists regarding a multi-regional, range-wide view of growth trends, growth variability, climate sensitivity, and drought response for the species. Predicting the potential effects of climate change on competition and species composition in mixed species forests remains an important challenge. In order to address this knowledge gap, a multi-regional tree-ring network was constructed comprising of 46 sites in a latitudinal transect across the species’ Western European range. This consisted of 2719 tree cores taken from 1398 individual trees, which were used to construct tree-ring chronologies for each site in the network. As a first step in a multi-regional assessment for F. sylvatica, a combination of the tree-ring chronologies and environmental data derived from a large scale gridded climate dataset were used in a multivariate analysis. Sites in the latitudinal transect were partitioned into geographically meaningful regions for further analysis. The resulting regions were then studied using climate-growth analysis, pointer year analysis of drought years, analysis of growth trends and growth variability, in order to examine regional variation in the response of the species to climate. Furthermore, a combination of long-term monitoring data from one specific site was combined with tree-ring sampling of multiple cohorts of F. sylvatica and one co-dominant competitor, Quercus petraea, to study the effects of an extreme drought event in 1976 on mortality and subsequent recovery. Key results of the multi-regional analysis are that large scale growth reductions are not evident in even the most southerly and driest portions of the species’ range. Radial growth is increasing, both in the north and in the core of the species’ range, with southern range edge forests maintaining stable growth. However, the variability of growth from year to year is increasing for all regions, indicative of growing stress. Crucially, the southern range edge, which previous studies had identified as an ‘at risk’ region, was shown to be more robust than expected. Climate sensitivity and drought impacts were low for this region. Instead, forests in the core of the species range, both in continental Europe and in the south of the UK, were identified as having the highest climate sensitivity, highest drought impacts, and experiencing periodic reductions in growth as a result. Northern range edge forests showed little sign of being affected by drought, instead having low climate sensitivity and strongly increasing growth trends. Extreme drought was found to affect species differently: the dominant species (F. sylvatica) failed to recover pre-drought levels of growth, whilst a transient effect of competitive release occurred for the co-dominant species (Q. petraea). There was also a long term effect on the relative abundance of the two species within the woodland, due to differences in the levels of drought induced mortality experienced by the species. This shows that in the case of extreme climatic events where thresholds in the ability of species to tolerate water stress are breached, the effects of drought can be rapid and long lasting. Drought impacts can cascade beyond that experienced by the most drought sensitive species, due to changes in competitive interactions between species in mixed species forests. The implications of this work suggest opportunities, risks and strengths for F. sylvatica. In the northern portion of the species’ range, predicted increases in productivity are confirmed by recent growth trends, indicating a good outlook for the species. At the southern range edge, F. sylvatica forests exist either in locations where precipitation is high or locations where local environmental conditions buffer them from an inhospitable regional climate. These factors result in southern range edge forests which are highly resilient to the effects of increasing climate stress. It is instead in the core of the species’ range where the most sensitive forests are found. The effects of extreme drought on a range core forest demonstrated here provide a cautionary note: where drought stress tolerance thresholds are breached, rapid and long lasting effects on growth and mortality can occur, even in regions where drought has not previously been considered to pose a strong risk to the species.

Among the most compelling and least well-understood tree species growing in the temperate forests of southern South America is Fitzroya cupressoides, a high biomass species and the second longest-lived tree species in the world. This thesis quantified the main components of the carbon cycle in Fitzroya forests (i.e. net primary productivity (NPP) and soil respiration) and evaluated the environmental variables that are most related to them. The study was focused on medium-age and old-growth forests growing in the Coastal Range (Alerce Costero National Park, AC) and the Andean Cordillera (Alerce Andino National Park, AA) of southern Chile, respectively. The specific objectives of this thesis were to: 1) assess the forest structure, species composition and characterise the environmental conditions of these forests; 2) assess biomass, aboveground NPP, carbon allocation and mean wood residence time in these forests; 3) assess soil respiration and relate it to soil environmental conditions. Additionally, to use a mass balance approach to estimate fine root productivity; 4) estimate total NPP using biometric and indirect estimates of productivity; 5) evaluate the climatic factors mainly related to Fitzroya stem radial change on an intra-annual basis; and 6) evaluate changes in Fitzroya's tree growth and carbon isotopes during recent decades, and determine which environmental factors are more related to them. The last two objectives focus on Fitzroya as the dominant species and the subject of this study. Two 0.6 ha plots were installed within each national park; NPP was estimated for a year and soil respiration and high resolution stem growth measurements were monitored over almost two years. Aboveground biomass estimates for the Andean site are among the most massive reported in the world and carbon fluxes in Fitzroya forests are among the lowest reported for temperate wet forests worldwide. The longevity as well as the particularly rainy and nutrient poor soil conditions where these ecosystems grow may influence their exceptionally slow carbon dynamics. Differences in carbon fluxes between sites seem most probably driven by different environmental conditions rather than by developmental stage. Moreover, carbon fluxes were more sensitive to interannual climate variability in AC than AA. Warmer and drier summer conditions, likely to become more common under future climate change, more significantly affected stem growth and soil respiration in the Coastal Range than in the Andes. Regarding long-term changes, tree growth has been decreasing in the coastal site in the last 40 years and increasing in the Andes since the 1900s. These trends have been accompanied by an increase in intrinsic water use efficiency which is likely caused by rises in CO₂ and changes in climate conditions in both sites. Although Fitzroya grows in particularly wet and cool areas, projected drier and warmer conditions may have a negative effect on Fitzroya stem growth and carbon sequestration in both study sites. This effect would be more critical in the Coastal Range though, because of its more Mediterranean climate influence and more restrictive soil conditions in this area. Adequate resources are needed for the monitoring and conservation of these slow growth and massive forests especially in the Coastal Range, in order to avoid ongoing illegal cuttings and threatening forest fires.

In the terrestrial biosphere forests have a significant role as a carbon sink. Under recent climate change, it is increasingly important to detect seasonal change or ‘phenology’ that can influence the global carbon cycle. Monitoring canopies using camera systems has offered an inexpensive means to quantify the phenological changes. However, the reliability is not well known. In order to examine the usefulness of cameras to observe forest phenology, we analysed canopy images taken in two deciduous forests in Japan and England and investigate which colour index is best for tracking forest phenology and predict carbon uptake by trees. A camera test using model leaves under controlled conditions has also carried out to examine sensitivity of colour indices for discriminating leaf colours. The main findings of the present study are: 1) Time courses of colour indices derived from images taken in deciduous forests showed typical patterns throughout the growing season. Although cameras are not calibrated instrument, analysis of images allowed detecting the timings of phenological events such as leaf onset and leaf fall; 2) The strength of the green channel (or chromatic coordinate of green) was useful to observe leaf expansion as well as damage by spring late frost. However, the results of the camera test using model leaves suggested that this index was not sufficiently sensitive to detect leaf senescence. Amongst colour indices, Hue was the most robust metric for different cameras, different atmospheric conditions and different distances. The test also revealed Hue was useful to track nitrogen status of leaves; 3) Modelling results using a light use efficiency model for GPP showed a strong relationship between GPP and Hue, which was stronger than the relationships using alternative traditional indices.

La vitiviniculture est un secteur économique et culturel important en Bourgogne. L’actuel changement climatique soulève diverses questions notamment sur son impact sur les cultures. Dans cette thèse, l’idée est d’élaborer une méthodologie afin de répondre à la problématique : quels seront les impacts possibles des changements de températures sur la phénologie du Pinot noir en Bourgogne à l’horizon 2031-2048 ?L’évolution des températures en Bourgogne depuis 1961 est caractérisée par un saut positif de température à la fin des années 1980 suivi par une période où la température augmente d’environ 1,5°C.L’un des intérêts de cette thèse réside dans l’élaboration, en suivant une stratégie élaborée durant la thèse, d’une base de données spatialisée réalisée sur la période 1989-2009 afin d’estimer la capacité du modèle WRF à reproduire le climat bourguignon en désagrégeant des données climatiques de large échelle. Le modèle reproduit de façon satisfaisante le cycle saisonnier et la variabilité spatiale climatique globale aux biais près (froid sur les Tx et chauds sur les Tn).Pour régionaliser le changement climatique, WRF a été utilisé pour désagréger des données issues du scénario SRES/A2 sur les périodes 1970-1987 et 2031-2048. Après avoir été évalués et intercomparés trois modèles phénologiques utilisant les données de températures moyennes pour simuler les dates d’occurrence des stages phénologiques du Pinot noir, ont été appliqués sur ces désagrégations.L’impact de l’augmentation des températures à l’horizon 2031-2048 (SRES/A2), estimée à 1,35°C en moyenne, se caractérise par une précocité de la floraison d’au moins 7 jours et une précocité de la véraison d’au moins 15 jours. La durée interstade est également diminuée de l’ordre de 5 jours. / The viticulture is an important economic and cultural sector in Burgundy. The current climate change raises a number of issues including its impact on crops. In this thesis, the idea is to develop a methodology to address the problem: what are the potential impacts of changes in temperature on the phenology of Pinot noir in Burgundy for years 2031-2048?The evolution of temperatures in Burgundy since 1961 is characterized by a positive temperature shift at the end of the 1980s followed by a period where the temperature increases of about 1.5 ° C.One of the interests of this thesis is to develop, following a strategy developed during the thesis, a spatial database conducted over the period 1989-2009 to estimate the ability of the WRF model to reproduce the climate Burgundy by disaggregating large scale data. The model reproduces satisfactorily the seasonal and spatial variability in global climate despite bias (cold on the Tx and hot on the Tn).To regionalize the climate change, WRF was used to disaggregate data from the scenario SRES/A2 on the periods 1970-1987 and 2031-2048. After being evaluated and inter-compared three phenological models, using average temperatures data to simulate the dates of occurrence of phenological stages of Pinot Noir, have been applied to these decompositions.The impact of warming temperatures on the horizon 2031-2048 (SRES/A2), estimated at 1.35 ° C on average, is characterized by an earlier flowering and veraison of about 7 and 15 days respectively. The interstadial duration is also reduced of about 5 days.

Depuis les années 1950, l’intensification des pratiques agricoles concourt à une augmentation de la pression anthropique entraînant une raréfaction des espèces spécialistes des parcelles cultivées, ce qui contribue à l’érosion de la diversité biologique des agroécosystèmes. Parmi les espèces en déclin, on compte de nombreuses messicoles dont le bleuet (Centaurea cyanus L.), fleur emblématique des moissons. Or, cette espèce peut rendre des services écosystémiques comme hôte de prédateurs de ravageurs des cultures et ressource privilégiée de certains pollinisateurs qui justifieraient son maintien dans les champs. Nous étudions ici des facteurs biologiques qui pourraient potentiellement contribuer à son déclin : distribution spatiale, potentialité de croissance, diversité génétique des populations, survie des semences, système de reproduction. Nous avons montré, par deux campagnes de relevés, que C. cyanus n’est pas une espèce indicatrice de diversité floristique dans la parcelle cultivée. Toutefois, lorsque que le bleuet est rare dans une région, il est associé à d’autres messicoles peu fréquentes. Par contre, s’il est commun, il est associé aux zones ayant la plus forte diversité végétale. Une expérience de semis dans différents compartiments de l’agrosystème, en absence de traitements herbicides, a mis en évidence que la potentialité de croissance des bleuets est plus élevée dans le plein champ du blé que dans la moutarde et les interfaces blé/bordure. Cette croissance est limitée de manière variable par les communautés adventices présentes dans les compartiments hors champs (bordures). L’analyse de la diversité génétique à l’aide de marqueurs microsatellites de bleuets dans une petite zone agricole montre que les populations sont connectées par des flux de gènes importants. Les barrières écologiques telles que les chemins, semblent être des facteurs de structuration plus importants que la distance géographique séparant les populations. La répartition du bleuet dans le paysage agricole n’est donc pas aléatoire et apparaît dépendante de la fréquence de l’espèce dans la région ainsi que des différents éléments du paysage. Les caractéristiques du cycle biologique du bleuet ont été étudiées grâce à des expériences au champ et en serre. Nous avons montré que la longévité des akènes enfouis dans le sol chute rapidement après deux ans. Le cycle saisonnier de la dormance permet deux cohortes de levées (automne et printemps). L’étude du système de reproduction a permis de mettre en évidence que les pollinisateurs sont nécessaires pour la fécondation et que les populations sont majoritairement auto-incompatibles. Il existe cependant des individus pseudo auto-incompatibles mais leur fréquence n’est pas liée à la taille des populations ou à leur niveau d’isolement spatial. Par ailleurs, dès que le coefficient de consanguinité augmente dans les populations, la valeur phénotypique des individus baisse. La dépression de consanguinité s’exprime alors principalement pendant la phase de la germination. L’ensemble de ces caractéristiques biologiques peuvent s’avérer défavorables au bleuet dans les agroécosystèmes simplifiés actuels et ont pu entraîner son déclin dans certaines régions / Agroecosystems are currently experiencing high biodiversity loss, in particular among the plant species specifically adapted to this habitat. This decline results from cropping systems that have been intensified in Western Europe since the 1950s. The cornflower (Centaurea cyanus L.), considered as emblem of the flora associated with traditional cereals, appears as a species that may be at risk and should be monitored. Indeed, cornflower can serve as a host to predators of crop pests and is strongly attractive for the pollinators. This study examines the biological factors that could potentially cause the decline of this species: spatial distribution, potential for growth, population’s genetic diversity, seeds survival and mating system.We have shown that C. cyanus is not a biological indicator of the weed diversity of a field. However, when it is not frequent in a region, cornflower is associated with other rare segetal species. When it is common in a region, C. cyanus is present in areas with higher weed diversity. Sowing seeds in different components of the agrosystem, without herbicide application, shows that the growth of cornflower was higher in the centre of a wheat field than in mustard and the crop edge. Growth success in field margins was variably limited according to the weed communities in the field boundaries. The analysis of the genetic diversity using microarrays has shown that populations in a small agricultural area are connected by important genes flow. The ecological barriers as country road seem to be factors more determinant than geographical distance to structure and divide populations. Therefore, the cornflower distribution in the agricultural landscape is not random and appears to be linked to species frequency in the area and to landscape elements.The cornflower life cycle characteristics were studied through field and greenhouse experiments. We have shown that the longevity of achenes buried in the soil falls rapidly after two years. There is a seasonal dormancy cycle that allows the emergence of two seedling cohorts (fall and spring). Our study of the mating system highlights the fact that pollinators are required for fertilization and that cornflower is strongly self-incompatible. However, there are pseudo self-incompatible individuals, but their frequency is not related to the population size or the spatial isolation level. Individual fitness decreases as the inbreeding coefficient increases in a population. Inbreeding depression is mainly expressed during the germination stage. All these biological characteristics can be detrimental to the cornflower in current simplified agroecosystems and may have led to cornflower decline in some areas

Dans un contexte de recherche de solutions pour une agriculture à la fois productive et durable, les principes, théories et méthodes de l’écologie semblent offrir des pistes à explorer pour comprendre le fonctionnement biologique des agro-écosystèmes. Notre cas d’étude concernait les informations collectées par un réseau d’observatoires de la flore adventice à l’échelon national (‘Biovigilance Flore’) sur lequel nous avons recherché les règles sous jacentes à l’assemblage et la dynamique des communautés adventices au sein des parcelles de grandes cultures annuelles. Nous avons en particulier étudié les relations qui peuvent exister au sein des espèces d’une même communauté ainsi que celles affectant les relations des communautés à leur environnement. Pour tenir compte de son importance avérée dans la constitution des assemblages, nous avons conduit notre étude en tenant compte de l’abondance de la population de chaque espèce. Les principaux résultats issus des travaux réalisés au cours de cette thèse sont : Un assemblage non aléatoire des abondances et une structuration conduisent à une homogénéisation des abondances observées à l’échelle des parcelles. Selon la densité totale d’adventices sur une parcelle, on observe des structurations opposées selon qu’une espèce domine, ou non, dans la communauté. Même si la méthodologie employée pour réaliser les relevés nous empêche d’en avoir la preuve, nous suspectons que l’abondance des adventices répond à la compétition qui s’exerce dans certaines conditions directement entre espèces adventices.Le choix du modèle nul servant de base de comparaison dans les situations où il n’y a pas de témoin joue un rôle important dans la conduite des analyses des observations issues d’inventaires. L’échelle semi-quantitative pour rendre compte des variations d’abondance pose problème puisque aucun modèle nul n’a été développé pour ce format particulier. Un modèle adapté à notre situation, mais malgré tout générique, a été développé. Il apporte une amélioration sensible par rapport à l’existant pour étudier le degré de co occurrence (ainsi que la dispersion de traits) dans le cas de données semi-quantitatives. Ceci a des conséquences sur notre capacité à distinguer les facteurs ayant un rôle de filtre sur la flore potentielle qui s’exprime. La modélisation de la dynamique d’une espèce au sein d’une parcelle au fil des successions culturales nécessite de rendre compte de la dynamique du stock de graines dans le sol. Inconnu, ce stock de graines a été considéré comme une variable cachée, modélisable par l’utilisation d’un modèle de Markov caché. Cette approche s’est trouvée être remarquablement adaptée à la biologie des espèces annuelles. Nous avons ainsi pu appréhender l’effet des pratiques culturales sur la dynamique du stock de graines et de la flore levée. Cette étude a des retombées tant sur l’identification des traits d’histoire de vie que sur leur variabilité face à des stratégies de gestion qui seraient déployées pour assurer le contrôle d’une flore spécifique. Nous avons ainsi pu appliquer avec succès quelques principes théoriques et améliorer les méthodes d’analyse afin de tenir compte des spécificités des espèces adventices, de l’amplitude des fluctuations du milieu dans lequel elles évoluent et des spécificités de nos données. Il existe une marge de progrès sur la collecte des données à réaliser sur les réseaux d’observatoires si l’on veut maîtriser la connaissance des leviers les plus à même d’aider au contrôle de la flore adventice / To develop solutions for a productive and sustainable agriculture, principles, theories, andmethods of ecology may contribute to understand the biological processes governing the agroecosystem.The present case study was based on data collected by a network of observatories of weeds covering the whole of France (‘Biovigilance Flore’) and aimed at establishing forrules governing the assemblage and dynamics of weed communities in fields grown with annual crops. We particularly studied the possible relationships between species within acommunity, as well as the relationships between communities and their environment. Analyses were based on species abundances to take account of their effect on community assemblages. The main results of this PhD thesis are: Abundances of weed species are not randomly distributed within a field, and this distribution as well as the community pattern result into a homogenization of observed weed abundances at the field scale. The community pattern depends on the total weed abundance in the field and on whether the species is dominant in the community. We concluded that weed abundances responded to weed-weed competition in certain conditions though the sampling methodology was not adapted to prove this assumption. The choice of the null model for comparisons in situations without a control greatlyinfluences the procedure for analysing assemblages. This problem arises particularly at the semi-quantitative scale since no null model has yet been developed for this particular case. Hence, a generic null model was developed for our particular situation. It considerably improved the study of co-occurrences and trait dispersal in case of semi-quantitative datasets and thus our ability to identify factors and processes determining flora composition.Modelling the weed dynamics of a field over the crop succession needs to take into account the dynamics of the weed seed bank in the soil. As it was unknown, the seedbank wasconsidered as a hidden variable and modelled using a Hidden Markov Model (HMM). This approach was well adapted for predicting the life cycle of annual species. We thus identified effects of cultural practices on the dynamics of the seedbank and of the emerged flora. Thisstudy allowed us to identify life-history traits and weed management strategies adapted to aspecific weed flora.We successfully applied various ecological theories and improved methods to take into account the specificities of weed species, the variations in their environment as well as the specificities of our data-set. The quality and reliability of the data collected in the observatory network must be increased if we want to correctly identify management levers likely to contribute to sustainable weed management

Le mélèze d'Europe (Larix decidua) est traditionnellement exploité pour son bois de qualité. Malheureusement, la culture de cette essence hors de son aire de distribution a été un échec. L'hybridation avec le mélèze du Japon (L. kaempferi) est une voie prometteuse, en particulier grâce à l'hétérosis manifesté par cet hybride. Au cours de cette dissertation, nous valorisons les données d'un diallèle multi-site intra- et inter-spécifique d'âge avancé. Le 1er chapitre présente l'analyse de traits de production et de qualité du bois. Nous confirmons ainsi l'hétérosis pour les traits liés au volume. Cet hétérosis n’entraîne pas de contrepartie en termes de qualité, et se montre stable d'un site à l'autre.Au contraire, d'autres traits ne présentent pas d'hétérosis, mais davantage d'héritabilité.Les performances additives pour ces traits sont stables d'un site à l'autre, et en espèce pure vs. en hybridation. Au cours du 2ème chapitre, nous nous intéressons au rôle de la plasticité phénotypique de traits de formation du bois dans la construction de l'hétérosis.Le mélèze hybride apparaît comme le taxon le plus plastique : tout comme ses espèces parentes, il produit un cerne de croissance étroit en conditions hydriques limitantes, mais sa croissance radiale surpasse celle de ses parents quand l'eau est abondante. Ce 2èmechapitre est également un premier pas vers la compréhension du rôle de la plasticité phénotypique dans la construction de l'architecture de la variance génétique entre la circonférence et la densité des troncs. Cette thèse se termine sur une synthèse, au cours de laquelle nous discutons les retombées de nos résultats pour l'amélioration du mélèze hybride. / European larch (Larix decidua) has been historically exploited within its natural rangefor its high quality wood, but the attempt to grow this species outside its native range was a failure. Hybridization with Japanese larch (L. kaempferi) is a promising path, in particular because of the heterosis this hybrid manifests. In this dissertation, we took advantage ofan old-enough, multi-site experiment with an inter-/intra-specific mating design. The first chapter presents the analysis of several traits involved in wood quality and productivity. We confirmed heterosis for volume related traits. The heterosis came with no counter part inwood quality, and it was stable across sites. Contrarily, some other traits showed no heterosis but higher heritabilities, and the additive performances for these traits were stable across sites and in pure species vs. in hybridization. In the second chapter, we investigated the role of phenotypic plasticity of some wood formation traits in the construction of the heterosis. Hybrid larch appeared as the most plastic taxon: it equaled the parental controls in producing narrow growth increments under drought, but it produced the largest rings in favorable water availability conditions. This second chapter was also a first step towards a better understanding of the role of phenotypic plasticity on the construction of the genetic variance architecture between larch stem circumference and density. The dissertation ends with a synthesis in which we discussed the implicationof our findings for the breeding of hybrid larch.

Dans le contexte de la transition agroécologique en faveur de systèmes de culture plus économes en intrants azotés, la réintroduction des légumineuses a un rôle majeur à jouer pour atteindre la durabilité de ces systèmes. Peu de références sont actuellement disponibles sur les intérêts agronomiques et écologiques des différentes espèces, notamment à l’échelle de la rotation. Dans ce cadre, notre objectif principal consiste à mieux quantifier les flux d’azote impliqués au cours et après culture de légumineuses, et ce pour une gamme élargie d’espèces. Notre travail expérimental porte donc sur la caractérisation des flux d’azote induits dans le sol et dans les cultures de légumineuses aux caractéristiques morphologiques contrastées en parallèle de la mesure des déterminants de ces flux. Les objectifs spécifiques consistent à : i) quantifier la fixation symbiotique en fonction du niveau du stock d’azote minéral du sol, la minéralisation de l’azote des résidus de légumineuses après enfouissement et les pertes d’azote en dehors du système sol-plante (lixiviation, émission de protoxyde d’azote), ii) identifier les « traits de plantes » explicatifs des fonctions liées à ces flux d’azote. Pour atteindre ces objectifs, les différents flux d’azote ont été quantifiés au cours d’une expérimentation au champ avec implantation d’une culture de légumineuses en première année suivie par une culture de blé en année 2 qui a été menée en 2014-2015 et reconduite sur la campagne 2016-2017. En parallèle, les traits des plantes, notamment racinaires, ont été caractérisés plus finement au cours d’expérimentations conduites en conditions contrôlées / In the context of agroecological transition, the reintroduction of legume crops should play a key role in cropping system sustainability by allowing a reduction of nitrogen (N) inputs. But few references are available concerning the agronomical and ecological services provided by a wide range of legume crops, particularly within crops succession scale. Thus, the main objective of our study is to quantify the N fluxes during and after the legume crops taking into account 10 legume crops (peas, lupin, faba bean, soybean...). Our experiment consists in i) quantifying symbiotic N fixation depending on the amount of soil inorganic N, the mineralisation of N present in legume crop residues after soil incorporation and N losses outside of the soil-plant system (leaching, emission of nitrous oxide), ii) identifying plant biological traits associated to N fluxes. Thus, different N fluxes were quantified during a two-year field experiment, i.e. the first year (2014) legume crops were implanted and followed by wheat the second year (14-15) after incorportation of legume residues. This experiment was repeated in 2016-2017.In parallel, plant root traits were characterised during greenhouse hydroponic experiments

Un projet visant à identifier des mycoherbicides pour lutter contre les adventices a été initié entre l’UMR Agroécologie de Dijon et la société DE SANGOSSE® (Agen). Trois volets ont structuré ce projet à l’issue d’une collecte de prélèvement de 475 plantes représentatives de 23 espèces d’adventices symptomatiques et asymptomatiques en Bourgogne et en Beauce. Le 1er volet reposait sur une approche de type metabarcoding (technologie Illumina), pour évaluer et comparer la diversité des communautés fongiques endophytes des plantes symptomatiques et asymptomatiques. 542 genres fongiques ont ainsi été identifiés. Des taxons associés aux plantes symptomatiques ont été identifiés. Parmi ceux-ci, certains sont des pathogènes connus, d’autres non et ils constituent des pistes à exploiter pour la recherche de candidats mycoherbicides. Le deuxième volet repose sur une approche conventionnelle de microbiologie et pathologie. Une collection de 194 champignons associés aux symptômes des adventices a été constituée. La pathogénicité de ces isolats a été testée grâce à une série de screenings de plus en plus sélectifs qui ont abouti à la sélection de cinq souches, identifiées par séquençage de l’ITS ou d’autres marqueurs taxonomiques. Une souche appartient à l’espèce Boeremia exigua var exigua, une autre à l’espèce Alternaria alternata, deux appartiennent à l’espèce A. penicillata et la dernière au genre Alternaria. Le troisième volet visait à identifier le mode d’action d’une souche par une double approche, métabolomique et microscopique. La souche de B. exigua var exigua secrète des métabolites phytotoxiques mais également infeste et semble détruire les tissus végétaux sous-épidermique de la plante hôte.Ce projet exploratoire a fourni des pistes de taxons fongiques associés à des symptômes observés sur adventices en analysant la diversité par une approche moléculaire et a fourni des souches fongiques, mycoherbicides potentiels, par une approche microbiologique dont on voit bien qu’elle reste une méthode incontournable, malgré ses limites, pour obtenir des candidats fongiques à action herbicide. / A project aiming at identifying mycoherbicides to control weeds has been initiated between the UMR Agroécologie (Dijon) and the company DE SANGOSSE® (Agen, France). Three axes structured this project after a sampling collection of 475 plants representative of 23 species of symptomatic and asymptomatic weeds was carried out in Burgundy and Beauce. The first part was based on a metabarcoding approach (Illumina technology), to evaluate end compare the diversity of endophytic fungi communities of symptomatic and asymptomatic weeds. 542 fungal genera have been identified. Taxa associated with symptomatic plants have been identified. Of these, some are known pathogens, others are not, and both constitute avenues to exploit for the research of mycoherbicide candidates. The second axe is based on a conventional approach to microbiology and pathology. A collection of 194 fungi associated with weed symptoms was established. The pathogenicity of these isolates was tested through a series of increasingly selective screenings that resulted in the selection of five strains that were identified by sequencing of ITS or other taxonomic markers. One strain belongs to the species Boeremia exigua var exigua, another species Alternaria alternata, two belong to the species A. penicillata and the last to the genus Alternaria. The third axe aimed at identifying the mode of action of a strain by a dual metabolomics and microscopic approach. The strain of B. exigua var exigua produced phytotoxic secondary metabolites but also infested and apparently destroyed the sub-epidermal plant tissues of the host plant.This exploratory project provided tracks to exploit fungal taxa associated with observed weeds symptoms, by analyzing the diversity, by a molecular approach and provided fungal strains, potential mycoherbicides by a conventional microbiological approach that we can see it remains an unavoidable method, despite its limitations, to obtain fungal candidates with herbicidal action.

Les bonobos (Pan paniscus) sont menacés d’extinction. Ils sont les plus grands primates et les seuls grands singes de la rive sud du bassin du Congo. Ils sont nos plus proches parents avec les chimpanzés et sont étudiés dans l’urgence par les anthropologues pour comprendre nos origines Hominidé. Mais qu’en est-il de leur rôle fonctionnel dans la forêt ? Leur disparition aurait-elle des conséquences graves sur l’écologie forestière ? Telles sont les questions de ce projet inédit, dont les réponses sont apportées par plusieurs années d’observations d’un groupe en liberté habitué au site de recherche LuiKotale (RD Congo). Dans cette forêt tropicale humide, la très grande majorité des plantes a besoin des animaux pour se reproduire et disperser leurs graines. Les bonobos sont les plus grands frugivores après les éléphants. Au cours de sa vie, chaque bonobo ingèrera et dispersera 9 tonnes de graines, de plus de 91 espèces de lianes, herbes, arbres et arbustes. Ces graines voyageront 24 heures dans le tube digestif des bonobos, qui les transporteront sur plusieurs kilomètres (≈1.3km; max : 4.5 km), loin de leur plante mère, où ils seront déposées intactes dans leurs fèces. Ces graines dispersées restent viables, germent mieux et plus rapidement que les graines non passées par le tube digestif d’un bonobo. La diplochorie, impliquant les bousiers (Scarabaeidae), favorise leur survie post dispersion. Certaines plantes comme les Dialium pourraient même être dépendants du bonobo pour activer la germination de leurs graines en dormance tégumentaire. Les premiers paramètres de l’efficacité des bonobos comme disperseurs de graines sont présents. Leurs comportements pourraient affecter la structure des populations végétales. La majorité de ces plantes zoochores ne peuvent recruter sans dispersion et la structure spatiale homogène des arbres laisse penser à un lien direct avec leur agent de dispersion. Peu d’espèces remplaceraient les bonobos en terme de leur rôle fonctionnel, tout comme les bonobos ne remplacent pas les éléphants. Il y a peu de redondance fonctionnelle entre les mammifères frugivores très différents du Congo, qui doivent faire face aux pressions de chasse des hommes et disparaissent localement. La défaunation des forêts, résultant dans le syndrome des forêts vides, est un problème grave de biologie de la conservation illustré ici. La disparition des bonobos qui dispersent les graines de 65% des arbres de leur forêt, ou encore 11.6 millions de graines au cours de la vie d’un bonobo, est liée à la conservation des forêts tropicales humides du Congo / Bonobos (Pan paniscus) are threatened with extinction. They are the largest primates, and the only apes (except human), of the southern bank of the Congo Basin. Along with chimpanzees, they are our closest living relatives and are studied by anthropologists to include/understand our hominid origins; but what about their functional role in the forest? Would their disappearance have serious consequences for forest ecology? Answering this question is the aim of this new project, with several years of observations of a free-ranging habituated group of bonobos on the LuiKotale research station (DR Congo). In this tropical rainforest, the very great majority of plants need animals to reproduce and disperse their seeds. Bonobos are the largest frugivorous animals in this region, after elephants. During its life, each bonobo will ingest and disperse nine tons of seeds, from more than 91 species of lianas, grass, trees and shrubs. These seeds will travel 24 hours in the bonobo digestive tract, which will transfer them over several kilometers (mean 1.3 km; max: 4.5 km), far from their parents, where they will be deposited intact in their feces. These dispersed seeds remain viable, germinate better and more quickly than unpassed seeds. For those seeds, diplochory with dung-beetles (Scarabaeidae) imrpoves post-dispersal survival. Certain plants such as Dialium may even be dependent on bonobos to activate the germination of their seeds, characterized by tegumentary dormancy. The first parameters of the effectiveness of seed dispersal by bonobos are present. Behavior of the bonobo could affect the population structure of plants whose seeds they disperse. The majority of these zoochorous plants cannot recruit without dispersal and the homogeneous spatial structure of the trees suggests a direct link with their dispersal agent. Few species could replace bonobos in terms of seed dispersal services, just as bonobos could not replace elephants. There is little functional redundancy between frugivorous mammals of the Congo, which face severe human hunting pressures and local exctinction. The defaunation of the forests, leading to the empty forest syndrome, is critical in conservation biology, as will be illustrated here. The disappearance of the bonobos, which disperse seeds of 65% of the tree species in these forests, or 11.6 million individual seeds during the life of each bonobo, will have consequences for the conservation of the Congo rainforest