Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Dans le contexte politique (réduction 50% de l'utilisation des pesticides à échéance de 2018 -Plan Ecophyto) et social actuel (mise en place de modes de production plus respectueux pour l'environnement), la sévérité des dommages causés par le puceron cendré du pommier, Dysaphis plantaginea Passerini (Hemiptera : Aphididae), surtout en agriculture biologique, rend nécessaire la mise au point de solutions alternatives s'appuyant sur le rôle des ennemis naturels. Nous avons donc essayé d'apporter des éléments nouveaux sur la connaissance des relations entre le puceron cendré et ses ennemis naturels et sur les conditions à même de favoriser leur action. Des suivis hebdomadaires des arthropodes présents sur les rameaux infestés par D. plantaginea, ont mis en évidence l'effet négatif des auxiliaires sur les populations de D. plantaginea, sans pour autant atteindre une véritable régulation à même d'éviter les dégâts économiques. Nous avons également montré l'action favorisante des fourmis sur la dynamique du puceron cendré et négative sur celle des auxiliaires. Nous avons pu identifier trois groupes d'auxiliaires dominants avec une arrivée séquentielle marquée : les syrphes, dont l'installation coïncide avec le début de l'infestation de D. plantaginea, puis les coccinelles et les forficules qui arrivent plus tardivement. Pour que les auxiliaires jouent un rôle plus important contre D. plantaginea, il faut d'autres pratiques permettant d'abaisser significativement le nombre de traitements pesticides. Une innovation très récente permet la réduction drastique des traitements insecticides : les filets Alt'Carpo. Malgré son influence négative sur l'abondance et la richesse du cortège des auxiliaires présents dans les colonies de D. plantaginea, surtout les coccinelles, cette technique freine le développement des populations de D. plantaginea à l'échelle du rameau ou de l'arbre lorsque les filets sont fermés après la floraison (en conformité avec les préconisations contre le carpocapse). Cependant, la réduction des populations de D. plantaginea sous les filets requiert la présence d'au moins un stade actif d'auxiliaire par rameau, ce qui interroge sur la réalité de la régulation de ce ravageur par le simple usage des filets. Sur la base de leur précocité, pour Episyrphus balteatus De Geer (Diptera : Syrphidae) et de leur abondance dans les colonies de D. plantaginea, pour Forficula auricularia Linnaeus (Dermaptera : Forficulidae) et E. balteatus, ces deux espèces apparaissent comme de bons candidats pour la régulation de D. plantaginea. Nos études en conditions contrôlées ont démontré leur potentiel régulateur sur D. plantaginea, en particulier aux stades les plus âgés. L'efficacité optimale intervient à 20°C pour les deux prédateurs, pour lesquels nous n'observons par ailleurs pas d'interaction négative lorsqu'ils sont associés en présence de fortes densités de D. plantaginea. Sur la base de ces résultats de laboratoire nous avons analysé les possibilités de lâchers printaniers de ces deux prédateurs sur de jeunes colonies de D. plantaginea. Dans nos conditions expérimentales en vergers de pommiers, des lâchers précoces de larves du 3ème stade de F. auricularia n'ont pas permis de limiter les populations de D. plantaginea, confirmant la difficulté des lâchers de prédateurs en cultures de plein champ. De la même manière, des lâchers précoces d'E. balteatus pourtant réalisés sous filets Alt'Carpo restent sans effet sur l'infestation par D. plantaginea. Cette thèse, en s'appuyant sur des essais en conditions contrôlées, semi contrôlées et de plein champ, constitue une étape dans un processus d'élaboration d'un modèle dynamique du développement de D. plantaginea à l'échelle du rameau, prenant en compte le rôle des fourmis et des auxiliaires et l'influence des pratiques de protection (par exemple, les filets Alt'Carpo et les lâchers d'auxiliaires). Elle confirme, si besoin en était, la complexité des phénomènes de régulation, des pucerons en particulier, et la nécessité d'études complémentaires pour définir les conditions d'application de la lutte biologique contre D. plantaginea

Depuis la seconde moitié du XXème siècle, l'utilisation massive des engrais desynthèse a contribué à l'augmentation des rendements mais aussi à l'accumulation d'élémentsminéraux dans les systèmes agricoles. La limitation de cette accumulation passe par unmeilleur recyclage des éléments minéraux déjà présents dans les systèmes agricoles.L'agriculture biologique, qui interdit le recours aux engrais de synthèse, peut être considéréecomme un prototype d'agriculture à même d'améliorer ce recyclage. L'objectif de cette thèse a été d'identifier les stratégies mises en place par les agriculteurs biologiques pour s'approvisionner en éléments minéraux. Cet objectif a été décliné en sous-objectifs qui ont été(i) d'identifier les pratiques d'approvisionnement en fertilisants et aliments des agriculteursbiologiques, (ii) d'en comprendre les déterminants et (iii) d'évaluer la performance de ces pratiques vis-à-vis du recyclage de l'azote, du phosphore et du potassium. Pour ce faire, 63exploitations biologiques ont été enquêtées afin de recueillir des données concernant la natureet la quantité des matières échangées, ainsi que les fournisseurs et les collecteurs en relation avec ces exploitations. Afin d'étudier l'influence du contexte local, les enquêtes ont été menées dans trois régions agricoles sélectionnées en fonction de leur degré de spécialisation (productions végétales, productions animales et mixte). L'intensité du recyclagelocal a été évaluée grâce à deux indicateurs : l'autonomie, définie comme le ratio entre laquantité d'éléments minéraux provenant d'échanges entre exploitations et la quantité totale d'éléments minéraux entrant dans les exploitations biologiques de la région, et le degré de bouclage des cycles, défini comme la proportion d'éléments minéraux passant au moins deux fois par la même exploitation au sein de la région étudiée. Un premier niveau d'analyse, àl'échelle de l'exploitation, a mis en évidence les déterminants de l'approvisionnement en éléments minéraux des exploitations biologiques. Il a montré que les exploitations biologiques spécialisées dans les productions végétales importaient des quantités importantes defertilisants organiques en provenance de l'agriculture conventionnelle. Un second niveau d'analyse, à l'échelle régionale, a montré que la proximité entre des exploitations agricoles spécialisées dans les productions végétales et d'autres spécialisées dans les productions animales favorisait les échanges entre ces exploitations. Ces échanges permettaient d'améliorer l'autonomie locale même si le degré de bouclage des cycles restait faible. Enfin, une approche par modélisation a permis de quantifier la fraction du phosphore des produits biologiques qui dérive des engrais de synthèse, notamment suite aux échanges entre lesexploitations biologiques et conventionnelles. Plus de deux tiers du phosphore composant les productions biologiques étaient du phosphore initialement issu d'apports d'engrais de synthèse. Les résultats obtenus dans cette thèse ont permis de discuter des forme d'organisation des systèmes agricoles à même d'améliorer le recyclage des éléments minéraux, mais aussi des possibilités de développement de l'agriculture biologique.

Depuis la fin du XXème siècle, des modèles d’agriculture durable (agriculture biologique, agroécologie, permaculture, etc.) sont proposés au Nord comme au Sud pour répondre à la crise systémique contemporaine. La région de Cusco, au coeur des Andes péruviennes, s’affirme comme l’archétype d’un territoire mondialisé où se rencontrent influences endogènes et exogènes, modernes et traditionnelles et constitue en cela un parfait laboratoire pour analyser ce processus de transition vers des systèmes agro-alimentaires plus durables. Les agricultures durables s’y sont d’abord développées pour répondre à la demande des marchés occidentaux et, plus récemment, celle des marchés locaux. Cette thèse identifie les facteurs et les logiques d'adoption et de non-adoption, par les producteurs, de ces innovations agro-écologiques, commerciales, sociales, mais aussi socio-territoriales et politico-culturelles. Elle propose plus largement un décryptage des voies de transition basé sur les catégories de durabilité faible et de durabilité forte. A travers ce cadre d’analyse, l’étude de terrain met en évidence l’hybridation de différentes logiques et de différentes approches de la durabilité au sein de la plupart des stratégies individuelles et collectives. Ces processus d’hybridation et de diversification apparaissent comme des conditions nécessaires à la transition mais doivent faire face à un double enjeu. D’un côté, les initiatives de plus en plus nombreuses et multiformes de conventionnalisation des alternatives (durabilité faible) tendent à reproduire certaines limites du régime socio-technique conventionnel. De l’autre, les propositions de reconception systémique comme l’agroécologie (durabilité forte) font face à des verrouillages socio-techniques produits par ce même régime conventionnel. / Since the end of the 20th century, new models of sustainable agriculture (organic farming, agroecology, permaculture, etc.) emerged in the North and in the South to respond to the contemporary systemic crisis. The Cusco region, in the heart of Peruvian Andes, became established as an archetypal globalised territory, where endogen and exogenous, modern and traditional influences converge. As such, it constitutes a perfect laboratory to analyse this transition process toward more sustainable agri-food systems. Sustainable agricultures were first developed in the area to meet the market demand from Western countries and, more recently, that of the local level. This thesis identifies the factors and rationales behind the adoption or non-adoption by producers of these agro-ecological, commercial, social, socio-territorial and politico-cultural innovations. On a broader level, the study tries to decipher transition paths based on a categorisation of weak and strong sustainability. Through this analytical framework, the field study highlights the hybridization of different logics and approaches of sustainability within most of the individual and collective strategies. These hybridization and diversification processes appear as necessary conditions toward transition but face a twofold challenge. On one hand, more and more multifaceted initiatives for the conventionalization of the alternatives (weak sustainability) tend to reproduce some limits of the conventional socio-technical regime. On the other hand, the propositions put forward for a systemic redesign such as agroecology (strong sustainability) are confronted with socio-technical lock-ins generated by this same conventional regime.

L’agriculture biologique (AB) est classiquement comparée à l’agriculture conventionnelle. Elle est alors souvent considérée comme plus favorable à la biodiversité que l’agriculture conventionnelle, même si certaines études montrent un effet négatif ou une absence d’effet de l’AB par rapport à l’agriculture conventionnelle pour certains taxons(Bengtsson et al. 2005; Garratt et al. 2011; Hole et al. 2005; Winqvist et al. 2011). Cela peut s’expliquer par le fait que l’AB ne se différencie pas seulement par le remplacement des produits phytosanitaires de synthèse par des produits autorisés en agriculture biologique mais aussi par la mise en œuvre d’autres pratiques comme l’implantation d’un couvert végétal.L’AB dispose d’une large gamme de pratiques visant à limiter les ravageurs et/ou à favoriser leur contrôle biologique via leurs ennemis naturels. Les objectifs de cette thèse sont :(i) d’établir un état des lieux de la diversité des stratégies de protection mises en place parles producteurs en AB pour lutter contre les deux ravageurs majeurs en vergers de pommiers,le carpocapse des pommes et le puceron cendré et d’identifier les pratiques permettant une diminution de l’usage des pesticides ;(ii) d’évaluer si ces pratiques ont un effet sur les communautés des prédateurs généralistes présentes dans la couronne ;(iii) d’estimer le rôle fonctionnel des prédateurs généralistes en mesurant la fonction de prédation en vergers de pommiers. En prenant comme cas d’étude les vergers de pommiers du Sud-Est de la France, nous avons dans un premier temps réalisé un état des lieux de la diversité des pratiques de protection mises en place en agriculture biologique à l’échelle de l’exploitation. Suite à une série d’enquêtes chez les producteurs, quatre stratégies de protection avec différentes combinaisons de pratiques ont été définies. Un suivi des ennemis naturels dans des parcelles types a permis de mettre en évidence des communautés d’ennemis naturels différentes selon les stratégies de protection.Dans un deuxième temps, nous avons étudié le lien entre la diversité des prédateurs généralistes et la régulation biologique (ici, la prédation des œufs de carpocapse). Cette étude a été réalisée sur 20 parcelles en AB caractérisées par différents usages de pesticides biologiques. Cette étude a permis de mettre en évidence des taux de prédation différents et une variabilité des communautés d’ennemis naturels selon les parcelles et d’identifier les ennemis naturels corrélés à la prédation des œufs. Dans un troisième temps, notre étude s'est portée sur une modification particulière de l'habitat, l’enherbement de l’inter-rang, une pratique mise en place par les producteurs et facile à gérer, notamment via l'intensité de fauche. Nous avons voulu déterminer, à l’aide d’une approche expérimentale en verger, si cette modification était un levier efficace pour augmenter l'abondance et la diversité des ennemis naturels et donc la régulation, soit au niveau de la canopée (prédation des œufs de carpocapse) soit au niveau du sol (prédation des larves de carpocapse). La communauté d’ennemis naturels dans l’arbre est apparue peu impactée par la hauteur d’enherbement ; seul Forficula pubescens est plus abondant lorsque le couvert végétal est haut (1m20). La prédation des œufs est quant à elle plus forte, aux mois de juillet et août, lorsque le couvert végétal est ras (5cm). La prédation des larves n’est pas différente selon la hauteur du couvert végétal.Cette thèse a permis de mettre en évidence une diversité des stratégies de protection en vergers de pommiers en AB. Elle a montré une variabilité des communautés d’ennemis naturels au sein de l’AB. Elle illustre la complexité du lien entre pratiques agricoles, ennemis naturels et prédation des bioagresseurs. / Organic agriculture is assumed to achieve more sustainable practices by reducing the negativeenvironmental impacts of intensive agriculture, such as biodiversity decline. While positivelinks between organic agriculture and natural enemy abundance and/or diversity have oftenbeen reported, this was not always the case (little or no difference between the systems, orsometimes in favor of the conventional system) and it appears to be variable depending on thespecies considered (Bengtsson et al. 2005; Garratt et al. 2011; Hole et al. 2005; Winqvist et al.2011). The benefits to biodiversity from organic agriculture are likely to stem primarily fromprohibition of synthetic chemicals but also from the adoption of various other managementpractices (cultural practices, ground cover management, presence of hedgerows). Indeed,organic management strategies are thus defined by a combination of different practices(Zehnder et al. 2007) that can have a different effect on the natural enemy community (Hole etal. 2005; Simon et al. 2007).The objectifs of this thesis are :(i) caracterized the diversity of crop protection strategies on organic agriculture andidentifed the practices led to reduced pesticide usage;(ii) investigated whether these practices have an impact on the natural enemy abundanceand diversity in the canopy;(iii) assess the natural enemy predation activity in apple orchard.First, we identified four crop protection strategies, which were characterized by aspecific combination of different types of practices. We showed that natural enemycommunities and their efficacy were influenced by these strategies.Second, we examined the relationships between the abundance of generalist predatorsand the level of pest control under natural conditions (predation of codling moth eggs). Weused a set of organically farmed commercial orchards with various protection strategies andshowed that the predation rate and the natural enemy communities were different but variableamong the organic apple orchard. We identified the natural enemy correlated with thepredation rate.!Finally, we managed the ground cover and compared the effect of three heights, tall(no cutting), medium (mean height of 20 cm) and short (mean height of 5 cm), of aspontaneous grass cover in an experimental orchard on natural enemy abundance andpredation rates on the canopy (predation of codling moth egg) and on the ground (predation ofcodling moth larvae). The natural enemy community on the canopy was little impact by theheight of the ground cover ; only Forficula pubescens was more abundant in the no cuttingthan in the short ground cover. The egg predation was higher in the short ground cover than inthe two other modalities. The larvae predation was not impacted by the ground cover height.We caracterized a diversity of crop protection strategy on organic agriculture in appleorchard. We identified a variability of the natural enemy communyties on organic appleorchard. This thesis illustrated the complexity of the relationship between agriculturalpractices, natural enemies and predation of pests.

La productivité et la qualité des céréales biologiques sont soumises à deux principaux facteurs limitants dans les systèmes sans élevage : des déficits chroniques en azote (N) du sol et des infestations par les adventices. Des légumineuses telles que les trèfles ou les luzernes peuvent servir à la fois de plantes de couverture et d'engrais verts grâce à leur fixation symbiotique d'N atmosphérique. Cependant, leur substitution aux céréales présente un moindre intérêt économique dans les systèmes de grandes cultures en l'absence d'animaux pour les valoriser. L'association relais de couverts de légumineuses dans un blé d'hiver nous a semblé être une option intéressante pour à la fois enrichir le système sol-plante en N, couvrir le sol dès la récolte du blé associé et limiter le risque de compétition avec le blé en décalant au printemps la date de semis des légumineuses sous couvert de blé. Pour évaluer l'efficacité de ces associations, quatre espèces de légumineuses (Medicago lupulina L., M. sativa L., Trifolium pratense L. et T. repens L.) ont été semées au tallage du blé d'hiver sur huit parcelles réparties dans la région Rhône-Alpes. Leurs effets sur la maîtrise des adventices, l'enrichissement, la préservation et la restitution d'N au système sol-plante et les performances des cultures ont été observés, durant une succession blé d'hiver-culture de printemps. Les résidus des couverts ont été enfouis à la fin de l'hiver, 9 à 12 semaines avant le semis d'une culture de printemps. Nos travaux ont montré l'absence d'effet des couverts associés sur le rendement en grains du blé d'hiver. Mais des diminutions du taux protéique des grains sont apparues dans un tiers des situations d'association notamment avec M. lupulina et T. pratense, les espèces les plus développées à la récolte du blé. Notre suivi de la disponibilité des ressources trophiques principales (eau, N, lumière) nous a permis d'identifier une compétition pour l'eau et l'N du sol. Nous avons également noté l'efficacité des couverts de légumineuses dans le contrôle de la densité des adventices dès le stade de floraison du blé et de leur biomasse durant l'interculture. Le meilleur contrôle des adventices a été permis par M. lupulina et T. pratense, à la récolte du blé, et T. pratense et T. repens, à la fin de l'automne, associé aux biomasses aériennes observées les plus importantes. Enfin, nous avons observé une forte proportion d'N issu de la fixation symbiotique dans la biomasse aérienne des légumineuses à la fin de l'automne (80 à 94%), représentant un apport d'N exogène au système sol-plante évalué entre 37 et 77 kg N ha-1. Cet enrichissement en N n'a pas entrainé d'aggravation de la lixiviation d'N durant l'hiver. Les couverts de légumineuses n'ont pas non plus diminué la lixiviation comparativement à l'absence de couvert. Après leur destruction, les résidus des couverts ont restitué une partie de l'N accumulé (+28 à +42 kg ha-1 d'N minéral sur les 90 premiers centimètres de sol par rapport au témoin à l'émergence de la culture de printemps, 12 semaines après leur destruction). Cette restitution a permis un enrichissement en N des pailles et grains de la culture de printemps et une augmentation de 30% du rendement lorsqu'il s'agissait de maïs. Finalement nous concluons sur l'intérêt des couverts de légumineuses associés en relais dans un blé d'hiver pour apporter une réponse positive aux problèmes principaux des rotations de grandes cultures biologiques (adventices, déficits d'N et diminutions des performances des cultures). Nous terminons en proposant des voies d'évolution des associations testées, notamment pour limiter les risques de compétition durant l'association. Nous évoquons également les implications scientifiques et pratiques de ce travail pour de futures études sur ce sujet. / Cereal productivity and quality are subject to two main problems in organic stockless systems: chronic soil nitrogen (N) deficiencies and weed infestation. Legume species as clovers or alfalfas can be used as cover crops and green manures due to their natural ability to fix atmospheric N. Nevertheless, their substitution to cereals in crop rotations is less economically viable without animals to use it. Relay intercropping of legume cover crops (RIL) in winter wheat was expected to simultaneously enrich the soil-plant system in N, cover the soil from the wheat harvest onwards and limit the risk of competition with wheat by delaying the undersowing of legumes in spring. To evaluate the efficiency of RIL, four legume species (Medicago lupulina L., M. sativa L., Trifolium pratense L. and T. repens L.) were undersown at wheat tillering stage, in eight fields organically managed in the Rhône-Alpes region, France. Their effects on weed control, on N enrichment, preservation and restitution in the soil-plant system and on crop performance were observed during the succession of the winter wheat and a spring crop. RIL residues were incorporated in soil in late winter, 9 to 12 weeks before the sowing of spring crops. Our work illustrated the absence of detrimental effect of RIL on wheat grain yield despite the decrease of the grain protein content in one third of the situations. This decrease was mainly observed with M. lupulina and T. pratense as they were the most developed legume species at wheat harvest. Our monitoring of trophic resources (water, N and light) enlightened the competition for soil water and N during the intercropping period. We also showed the efficiency of RIL in the control of weed density from wheat flowering stage onwards and of weed aerial biomass in late autumn. The best weed control was observed with M. lupulina and T. pratense, at wheat harvest, and with T. pratense and T. repens in late autumn, in relation to the highest aerial biomasses observed with these species. Finally, we noted an important proportion of N derived from atmosphere (Ndfa) in legumes' shoots in late autumn (80 to 94%), representing an input of exogenous N in the soil-plant system ranging from 37 to 77 kg Ndfa ha-1. The N enrichment of the system did not increase mineral N lixiviation during winter. However, legume cover crops did not significantly prevent any lixiviation of mineral N relative to the control without cover crop. After their ploughing in, legumes residues returned a part of the accumulated N (+28 to +42 kg ha-1 of mineral N in the first 90 cm of soil compared to the control at the emergence of the spring crop, 12 weeks after ploughing). This restitution of mineral N allowed a significant N enrichment of straw and grains of the spring crop with all previous legumes cover crop species. With maize as spring crop, the grain yield increased by 30%, on average, compared to the control treatment. We finally conclude on the interest of RIL in winter wheat to bring a positive response to the problems of weed control, N deficiency and crop performances in organic crop rotations. We then suggest possible improvements of the RIL system, especially against the competition for trophic resources during the relay intercropping period. We also mention scientific and practical implications of this work for future studies on this subject.

Dans cette thèse, nous nous intéressons aux décisions de production des agriculteurs et plus particulièrement des producteurs de thé au Vietnam. Plus précisément, le Chapitre 1 donne un aperçu rapide de l’évolution observée dans le monde et au Vietnam. Le Chapitre 2 porte sur l’analyse de l'efficacité technique de la production de thé au Vietnam. Il permet de conclure que l'efficacité technique moyenne de la production de thé est très faible (seulement 41\%). Le Chapitre 3 de cette thèse présente un modèle théorique analysant les décisions d’agriculteurs dans le cadre d’une conversion à la production biologique. Il s'agit de déterminer les conditions optimales pour la conversion compte tenu des contraintes concernant l'allocation des terres pour les produits conventionnels et biologiques. Il montre notamment l'importance de (i) la quantité disponible de terres consacrées aux produits biologiques, (ii) la productivité de la technologie de production de produits biologiques, (iii) les mécanismes d'incitation et enfin (iv) les contraintes inhérentes à la production de produits biologiques. Le Chapitre 4 compare deux modèles économétriques, l'un avec une hétérogénéité individuelle non observable et l'autre sans hétérogénéité. Les résultats obtenus révèlent certains facteurs importants qui influent sur l'adoption des différentes variétés de thé: le revenu, la présence de personnages âgées au sein du ménage, la taille du ménage et l'usage d'engrais biologique. Le Chapitre 5, enfin, s'intéresse aux impacts des relations politiques sur le revenu total et le revenu issu de la production de thé des ménages. Nos résultats soulignent le rôle important des relations politiques sur l'amélioration des revenus des agriculteurs. / The aim of this thesis is to identify and investigate some limits regarding recent empirical and theoretical contributions in the field of farmers' behavior as related to tea production in Vietnam. Chapter 1 provides a quick overview about tea production in the world and in Vietnam. Chapter 2 in our thesis analyzes the technical efficiency of the tea production in Vietnam. This study finds that the average technical efficiency of tea production is very low (only about 41\%). Chapter 3 presents a theoretical model in order to figure out the farmer's decision to adopt for organic production. The decision concerns the allocation of lands for conventional and organic products.It shows the importance of (i) the available quantity of land devoted to agricultural plants, (ii) the productivity of the organic products, (iii) the incentive mechanism, and finally (iv) the constraints on output of organic products. In Chapter 4, we compared two version of econometric model: a model with household's unobserved heterogeneity and a model without unobserved heterogeneity. We found that the former model is preferred. The results revealed that some important factors which influence the adoption of tea varieties included tea income, presence of elderly, household size and use of organic fertilizers. In Chapter 5, we focus on investigating the impacts of political connections both farmer's total income and tea income. The findings indicate the significant role of political connection on improving farming households' income.

Les mélanges de variétés de céréales connaissent un regain d’intérêt récent, mais les méthodes pour évaluer et sélectionner des variétés sur l’aptitude au mélange ainsi que pour la conception des mélanges restent peu développées. Il a été montré que les performances de génotypes en culture pure pouvaient différer significativement de leurs performances en mélange, rendant la prédiction des performances de mélanges difficile. Mais évaluer tous les mélanges possibles entre génotypes devient techniquement impossible pour de larges panels. Ainsi, des méthodes expérimentales et statistiques sont nécessaires pour identifier les génotypes qui présentent les meilleures aptitudes au mélange, et pour prédire les meilleures combinaisons de génotypes, à partir de l’observation d’un nombre limité de mélanges.Dans une première partie, nous avons d’abord synthétisé les différentes méthodes proposées dans la littérature pour étudier les interactions plante-plante, en distinguant i) celles basées sur les performances des mélanges, permettant d’estimer des Aptitudes Générale et Spécifique au Mélange, ii) celles où les performances de chaque génotype en mélange sont accessibles, permettant d’estimer des effets Producteur et Associé. Nous avons ensuite proposé un cadre statistique basé sur des modèles mixtes pour estimer l’aptitude au mélange dans des dispositifs incomplets. Ces modèles d’Aptitude au Mélange et le modèle Producteur-Associés ont été appliqués à un panel diversifié de génotypes de blé tendre d’hiver observé dans différents dispositifs expérimentaux, révélant des interactions entre plantes de génotypes différents. Puis, les capacités de ces dispositifs et modèles à prédire les performances de mélanges de validation ont été comparées. Nous avons finalement discuté l’application de ces cadres méthodologiques à l’évaluation de l’aptitude au mélange et la possibilité de les intégrer dans des programmes de sélection.Dans une seconde partie, nous avons réalisé une synthèse bibliographique pour proposer des règles d’association afin de mieux assembler les traits reliés aux interactions entre variétés, et concevoir des idéotypes de mélanges qui favorisent les complémentarités inter-variétés. Lors d’ateliers participatifs impliquant des agriculteurs biologiques, ces règles ont ensuite été validées, infirmées, ou complétées, puis utilisées pour la conception d’idéotypes de mélanges qui correspondent aux pratiques et aux environnements des agriculteurs. Les mélanges conçus sur la base de ces règles ont ensuite été évalués à la ferme sur des critères agronomiques et sur les besoins spécifiques des agriculteurs. Les deux approches complémentaires de la thèse révèlent la possibilité de développer des mélanges variétaux localement adaptés. / Cereal variety mixtures have recently known a renewed interest but methods for screening and breeding varieties for mixing ability, or designing mixtures remain poorly developed. It has been shown that the performance in pure stand of a genotype can significantly differ from its performance in mixture, thus making mixture performance difficult to predict. But testing all the possible mixtures turns technically impossible when using large panels of genotypes. Therefore experimental and statistical methods are necessary to identify the genotypes with the best mixing ability, as well as try to predict the best combinations, from the observation of a limited number of mixtures.In a first part, we have reviewed different methods proposed in the literature to study these plant-to-plant interactions, contrasting i) the ones based on mixture performances, producing General and Specific Mixing Ability estimates, from ii) the ones where the performance of each genotype in the mixture is observed, allowing to estimate Producer and Associate effects. We have then proposed a statistical framework based on mixed models to estimate Mixing Ability in incomplete designs. These Mixing Ability models and the Producer-Associates model have been applied to a diverse panel of bread winter wheat genotypes observed in different experimental designs, revealing interactions between plants of different genotypes. Then the ability of these designs and models to predict the performance of validation mixtures have been compared. We finally discussed how these methodological frameworks can be applied to screening for mixing ability and the possibility to integrate them in breeding programs.In a second part, we performed a literature survey to propose assembly rules for better combining traits associated to plant interactions, and designing mixture idéotypes that favor the complementarities between varieties. During participatory workshops involving organic farmers, these rules have been validated, invalidated, adapted or implemented, and then used for designing mixture ideotypes that fit farmers’ practices and environments. The designed mixtures based on these rules have been assessed in on-farm trials for agronomic criteria and farmers’ specific requirements. The two complementary approaches of this thesis unleash the potential for developing locally adapted cultivar mixtures.

Les labels présents sur les emballages (e.g., « bio », « commerce équitable ») peuvent pousser les individus à sous-évaluer le contenu calorique des aliments, créant ainsi un effet de halo santé. Dans cette thèse, nous défendons l’idée qu’un mécanisme de fausse attribution affective pourrait en partie expliquer cet effet de halo santé. Nous présenterons 11 études ayant pour but de tester empiriquement cette hypothèse. Parmi les principaux résultats, nous avons montré qu’il était possible d’observer cet effet même si les individus ne rapportent pas avoir pris en compte le label dans leur évaluation (Etudes 3) et dans un contexte de double tâche entravant un raisonnement délibéré de leur part (Etudes 4 et 5). Nous avons également pu montrer, par le biais d’une tâche de fausse attribution affective, qu’un stimulus neutre, lorsqu’il est précédé d’un label bio (vs. une image contrôle) est ensuite évalué plus positivement (Etudes 6, 7 et 8). Enfin, nous avons observé une congruence systématique entre la valence de l’amorce (i.e., le label) et la valence de l’évaluation subséquente d’un stimulus neutre (i.e., le contenu calorique d’un produit alimentaire ; Etudes 9, 10 et 11). Ce biais cognitif relatif à nos évaluations caloriques apparaît donc comme un phénomène robuste, ne faisant intervenir que peu d’inférences délibérées de la part des individus et étant guidé par la valence du label (qu’il soit positif ou négatif). / Labels on food products can lead to unwarranted inferences: organic and fair-trade products are perceived as containing fewer calories. This effect is described in the literature as the health halo effect. In this thesis, we argue that an affective misattribution mechanism can partially explain this effect. We present 11 studies testing empirically this hypothesis.Among our main results, we show that this effect still occurs even if participants did not mention that they used the label in their evaluation (Study 3) and when they are under cognitive load, hindering a deliberate reasoning (Studies 4 and 5). By using an affective misattribution procedure, we also show that when a neutral stimulus is preceded by an organic label (vs. a control picture), this stimulus is then evaluated more positively (Studies 6, 7, and 8). Finally, we observed a systematic congruency between the valence of the prime (i.e., the label) and the valence of the evaluation of a neutral stimulus (i.e., the caloric content of a food product; Studies 9, 10, and 11). Taken together, these studies suggest that this cognitive bias is a robust phenomenon, involving a few inferences and mainly driven by the valence of the label (whether positive or negative).

L’agriculture biologique (AB) est souvent présentée comme une alternative prometteuse à l’agriculture conventionnelle, permettant des systèmes alimentaires durables tout en minimisant les impacts environnementaux. La capacité de l’AB à satisfaire la demande alimentaire mondiale reste néanmoins fortement débattue. Plusieurs études ont conclu que l’AB pourrait satisfaire la demande alimentaire globale à condition de réduire simultanément la consommation de produits animaux et les gaspillages. Cependant, ces études n’ont pas pleinement pris en compte les changements d’assolement et de choix d’espèces lorsque les systèmes conventionnels sont convertis en AB. Surtout, ils ont ignoré le rôle clé de la disponibilité en azote (N) dans le maintien des rendements en AB. Dans cette étude, nous avons d’abord réalisé une méta-analyse comparant les rotations de cultures en agriculture biologique et conventionnelle à l’échelle mondiale. Sur la base de ces résultats, nous avons développé une cartographie des espèces cultivées à l’échelle globale sous un scénario de fort développement de l’AB. Nous avons ensuite estimé la production alimentaire grâce au développement de GOANIM (Global Organic Agriculture NItrogen Model), un modèle biophysique et spatialement explicite d’optimisation linéaire simulant le cycle de l’azote (N) et ses effets sur la production alimentaire globale. GOANIM est adapté au cas de l’AB et simule les flux d'azote entre les terres cultivées, les animaux d'élevage et les prairies permanentes, ainsi qu’entre les systèmes agricoles biologiques et conventionnels. Le modèle optimise les populations d’élevage à l’échelle locale afin de maximiser l’approvisionnement en N provenant du fumier, ce qui maximise la production issue des terres cultivées, tout en minimisant la concurrence exercée par les animaux pour les ressources alimentaires. GOANIM a été utilisé pour simuler l’offre alimentaire sous plusieurs scénarios de conversion à l’AB. Ces résultats ont été comparés à différentes estimations de la demande alimentaire mondiale. Nous montrons que la carence en N risque d’être un facteur limitant majeur de la production en AB, entraînant une réduction de -37% de la disponibilité alimentaire à l’échelle globale sous un scénario de conversion à l’AB de 100%. Nous montrons que des taux de conversions inférieurs (jusqu'à 60% des terres agricoles), en coexistence avec l'agriculture conventionnelle, permettent de satisfaire la demande alimentaire mondiale si cette conversion est associée à une évolution conjointe de la demande, telle que la réduction de l'apport énergétique par individu ou du gaspillage alimentaire. Ces travaux contribuent de manière substantielle à mieux comprendre le rôle que l’AB peut jouer dans la transition vers des systèmes alimentaires équitables et durables. Ils indiquent également des voies à suivre pour parvenir à la sécurité alimentaire mondiale. / Organic agriculture is often proposed as a promising approach to achieve sustainable food systems while minimizing environmental impacts. Its capacity to meet the global food demand remains, however, debatable. Some studies have investigated this question and have concluded that organic farming could satisfy the global food demand provided that animal product consumption and food waste are reduced. However, these studies have not fully considered the changes in the type of crops grown that occur when conventional farming systems are converted to organic farming. Most importantly, they also have missed a critical ecological phenomenon by not considering the key role that nitrogen (N) cycling plays in sustaining crop yields in organic farming. In this study, we first carried out a global meta-analysis comparing organic vs conventional crop rotations. Based on these results, we developed global spatial explicit maps of the type of crop grown if organic farming was to drastically expand. We then estimated organic global food production using GOANIM (Global Organic Agriculture NItrogen Model), a spatially explicit, biophysical and linear optimization model simulating N cycling in organically managed croplands and its feedback effects on food production. GOANIM explores N flows between croplands, livestock animals and permanent grasslands, and with conventional farming systems. The model optimizes livestock populations at the local scale in order to maximize N supply from livestock manure – hence maximizing cropland production –, while minimizing the animals’ competition for grain food resources. We used GOANIM to simulate several supply-side scenarios of global conversion to organic farming. We then compared the outcomes of these scenarios with different estimates of the global demand, thus leading to complete exploration of the global production-demand options space. We show N deficiency would be a major limiting factor to organic production in a full organic world, leading to an overall -37% reduction in global food availability. Nevertheless, we also show that lower conversion shares (up to 60%) would be feasible in coexistence with conventional farming when coupled with demand-side solutions, such as reduction of the per capita energy intake or food wastage. This work substantially contributes to advancing our understanding of the role that organic farming may play to reach fair and sustainable food systems, and it indicates future pathways for achieving global food security.