Dans le contexte des changements climatiques globaux, les arbres devront faire face à une atmosphère différente de celle présente actuellement. L'ozone et le CO2 sont deux des principaux gaz dont la hausse de la concentration est préoccupante. Nous avons étudié les effets de l'ozone et du fort CO2, seuls ou combinés, sur la biosynthèse et la teneur de la lignine, l'anatomie et les propriétés du bois de jeunes plants de peupliers (Populus tremula x alba) placés en conditions contrôlées dans des chambres phytotroniques. De plus, ces arbres étaient inclinés afin d'induire la formation de bois de tension. La voie de biosynthèse de la lignine est affectée majoritairement par l'ozone conduisant à une modification de la composition chimique du bois des arbres. L'ozone modifie l'anatomie du bois de tension en diminuant le nombre des vaisseaux formés, l'épaisseur des parois des fibres et augmentant le diamètre du lumen des vaisseaux. Le fort CO2 stimule la croissance des arbres et la production de biomasse mais ne semble pas modifier les propriétés du bois et la synthèse de lignine. L'interaction des deux gaz révèle un effet bénéfique du fort CO2 vis-à-vis des effets néfastes de l'ozone. La présence de fort CO2 limite la baisse du métabolisme des lignines et favorise l'allocation dans la partie moyenne des tiges des plants. Enfin, les propriétés du bois sont modifiées par les différents traitements suggérant une qualité différente pour l'utilisation future du bois. / In the context of global climate change, trees will have to cope with an atmosphere different from actual. Ozone and CO2 are two of the main gas whose increased concentration is worrying. We investigated the effects of ozone and elevated CO2 single or combined on the biosynthesis and content of lignin, wood anatomy and properties of young poplars (Populus tremula x alba) placed in controlled conditions in phytotronic chambers. Moreover, trees were bent to induce tension wood formation. The metabolism of lignin was mainly affected by ozone leading to a change in the chemical composition of wood. Ozone altered wood anatomy by reducing the vessel number, cell wall thickness of fibers and increasing lumen diameter of vessels. Elevated CO2 stimulated radial and height growth, and biomass production, but seemed to have no effect on wood properties and lignin biosynthesis. The interaction of the two gases showed a benefit effect of elevated CO2 against negative effects of ozone. Presence of high CO2 limited lignin metabolism decrease and promoted a better stem allocation of carbon in middle stem of plant. Wood properties were also altered by these treatments suggesting a different quality for the future use of wood.

Face aux difficultés d’identification des arbres de la famille des Lauracées et dans un but d’établissement d’une production durable et certifiée d’huiles essentielles, l’entreprise KLR a voulu mettre en place un nouvel outil d’identification multi-critères qui consiste à croiser plusieurs types de caractères afin d’obtenir une détermination taxonomique fiable.Trois méthodes d’identification ont été utilisées : la chimie (analyse de l’odeur de l’écorce), le code barre génétique et l’anatomie du bois. Une analyse par positionnement multidimensionnel non-métrique a permis de faire un tri des critères anatomiques du bois pertinents dans l’identification des Lauracées étudiées, au final 14 critères ont été retenus. D’après les données anatomiques dont nous disposons, nous proposons une clé de détermination au genre. En génétique, la technique de code barres de la région chloroplastique intergénique trnH-psbA a été appliquée aux individus récoltés. En comparant les séquences de tous les individus, 40% des individus peuvent être identifiés au genre car ils présentent des haplotypes uniques. Des haplotypes au sein des genres ont été déterminés et permettent d’identifier l’espèce pour 40 à 100 % des individus selon le genre. L’analyse SPME de l’odeur des écorces a permis de définir pour chaque espèce une carte d’identité chimique à partir des molécules majoritaires. Des chémotypes ont été définis au sein des espèces Licaria cannella, Ocotea indirectinervia et Sextonia rubra. Ces trois domaines d’observation ont permis de constituer une base de type Xper2 pour l’identification.Un criblage des essences intéressantes de par leur rendement en huile essentielle a été effectué. En ce qui concerne la partie extraction de l’huile essentielle, trois espèces montrent un rendement en huile essentielle de l’écorce supérieur à 0,3% et 5 espèces montrent un rendement en huile essentielle du bois supérieur à 0,3%. Les évaluations olfactives menées par un expert ont permis de séparer les huiles distillées en 5 différentes notes. Nous avons jugé intéressant de savoir si l’outil d’identification multicritère pouvait prédire les compositions et rendements en huile essentielle de l’espèce identifiée avant l’abattage de l’arbre. Des études complémentaires ont donc été menées. Pour plus de la moitié des arbres, la signature de l’écorce, la composition de l’huile essentielle de l’écorce et la composition de l’huile essentielle du bois sont similaires. La tentative d’établir un lien entre les caractéristiques des cellules à huile et le rendement s’est avérée infructueuse. / In order to develop a sustainable production of certified essential oils extracts, the compangy KLR has struggled with the identification of the trees from the family of Lauraceae. This is the main reason that led to the project of creating an identification tool for this family.This tool would be based on three approaches: chemistry (chemical signature of the dark), wood anatomy and genetic barcoding. By means of a non-metric multidimensional scaling analysis, we selected a list of 14 relevant wood anatomical features that can identify the trees to the genera. For the genetics, the barcoding of trnH-psbA an intergenic region of the DNA has been used. When comparing all the sequences from all the individuals, 40% of the individuals can be identified to the genera because of their specific haplotype. Haplotypes within the genera have also been established. Chemical identity cards have been set with the SPME analysis technique and chemotypes have been defined inside the species Licaria cannella, Ocotea indirectinervia and Sextonia rubra. These three identification approaches allowed us to construct an identification tool on Xper².During the study, we aimed to screen what species would be interesting for its essential oil yield. Three species showed an essential oil bark yield above 0.3%. five species showed an essential oil wood yield above 0.3%. An expert held an olfactory evaluation on the oils and divided the essential oils in five olfactory groups. We found it relevant to improve the identification tool by trying to predict the compositions of the oils before the three was cut down. In the case of the half of trees studied by SPME analyses, the composition of the wood and the bark essential oils were similar. On the other hand, no link was found between the oil cells dimensions and the essential oil yield.

En 2011, cinq (5) cultivars de saules ont été sélectionnés pour leur rendement en biomasse. Ils ont été plantés sur quatre sites de la province du Québec et ont été maintenus selon le protocole de la culture intensive sur courtes rotations (CICR) afin de déterminer leur potentiel pour la bioénergie dans des environnements contrastés. La composition et l’anatomie du bois de ces cultivars ont été caractérisées et comparés en fonction des conditions environnementales caractéristiques de chaque site. La hauteur et le diamètre à la base des plantes diffèrent selon les sites. Ainsi, les cultivars répondent de façon spécifique aux conditions pédoclimatiques dans lesquelles ils sont cultivés. L’effet de l’environnement n’a pas été mis en évidence sur la teneur en lignine des cultivars. Cependant, un effet génotypique a pu être constaté soulignant l’importance de la sélectivité des cultivars. La densité du bois a étonnamment conservé la même hiérarchie génotypique entre les sites. À l’opposé, l’anatomie du bois présente des différences notamment au niveau des caractéristiques des fibres et des vaisseaux. Une forte teneur en polyphénols ainsi que des fibres moins larges et des vaisseaux plus nombreux ont été observés sur le site dont le bois est le plus dense supposant l’effet probable d’un stress abiotique. De plus, deux fois plus de fibres gélatineuses, fibres riches en cellulose, ont été identifiées sur ce site montrant un intérêt pour la production de bioéthanol. / In 2011, five (5) willow cultivars were selected for biomass yield. They were planted according to SRC (Short Rotation Coppice) protocol on four sites in Quebec (Canada) to determine their bioenergy potential in contrasting environments. Wood composition and anatomical traits were characterized and compared between both genotypes and environmental growing conditions. Tree height and stem diameter differed between sites, and pedoclimatic conditions more favorable for willow growth were identified. However, each cultivar showed a specific response to its environment. While no significant variation in lignin content was observed between sites, a clonal effect confirms the importance of cultivar selection. Surprisingly, the pattern of genotype variability in stem density was the same on all sites. Wood anatomy differed on fiber and vessel traits between high and low wood density sites, which suggests a probable effect of an abiotic stress. Furthermore, twice as many cellulose-rich G fibers were also found at the most dense site, evidence of potential for use in bioethanol production.

Les arbres ont la capacité de percevoir des sollicitations mécaniques quotidiennes dues au vent et d’acclimater leur croissance et leur développement en conséquence. Ce stress mécanique se traduit essentiellement par des flexions des organes, en particulier des branches et de la tige. Des études antérieures ont montré que la croissance en diamètre du peuplier était stimulée en réponse aux flexions mimant l’effet du vent. Cette augmentation de la croissance s’accompagne d’une modification de la nature du bois mis en place, qui a pu être observé chez quelques conifères et angiospermes, et nommé « bois de flexion ». Mais la caractérisation anatomique de ce bois a été peu approfondie, et les acteurs moléculaires de sa formation n’ont jamais été recherchés. De plus, dans la plupart de ces études les sollicitations mécaniques appliquées à la tige sont des flexions multidirectionnelles et d’intensité non contrôlée. Or, la déformation étant la variable physique perçue par la plante, il est nécessaire de contrôler l’amplitude de la flexion appliquée à la tige. Grâce à un dispositif expérimental original, nous avons appliqué des flexions unidirectionnelles sur de jeunes tiges de peupliers tout en contrôlant l’intensité des déformations appliquées. Cette étude a montré que la perception des déformations s’effectuait à une échelle locale, conduisant à une ovalisation de la tige. Nous avons pu également différencier le bois formé sous des déformations en tension, que nous avons nommé Tensile Flexure Wood, du bois formé sous des déformations en compression, que nous avons nommé Compressive Flexure Wood. Les analyses anatomiques et moléculaires montrent que l’intensité des déformations en valeur absolue ne suffit pas à expliquer toutes les réponses et que le signe (tension ou compression) de ces déformations joue également un rôle. Chez des arbres stimulés par des flexions unidirectionnelles plus fréquentes, la croissance et la différenciation cellulaire sont modulés encore différemment, notamment dans la zone en compression, apportant à la tige un bénéfice adaptatif face aux sollicitations suivantes. Le gène CLE12.2 appartenant à la famille des gènes CLAVATA, gènes impliqués dans les régulations méristématiques, a été montré mécanosensible. Une approche de génomique fonctionnelle du gène CLE12.2 par l’utilisation de plants transgéniques présentant une sous- ou une surexpression du gène nous a permis d’émettre l’hypothèse d’une implication du peptide CLE12.2 dans la régulation des voies de biosynthèse de la paroi cellulaire. Cette étude a permis de mettre en avant la complexité des mécanismes moléculaires impliqués dans la formation du bois et apporte de nouvelles connaissances pour la poursuite des études sur l’acclimatation des arbres au vent. / Trees have the ability to perceive daily mechanical stresses related to wind and to acclimate their growth and development accordingly. Wind essentially results in organs bending, in particular in branches and stem. Previous studies have shown that growth diameter of poplar stem increased in response to bending; mimicking wind mechanical effect. This growth increment goes along with a change in the structure of the wood formed under bending stimulation. This type of reaction wood has been described for some conifers and angiosperms species, and was called "flexure wood". Until now, its anatomical characteristics have been poorly described, and the molecular actors of its formation have never been investigated. In addition, in most of these previous studies the mechanical stresses applied to the stem were bidirectional bendings with an uncontrolled intensity. Because mechanical strains constitute the physical variable perceived by the plant, it appeared necessary to carefully control the bending amplitude applied to the stem. Thanks to an original experimental setup, we applied unidirectional bendings on young poplar stems, while controlling its intensity. This study showed that the strains are perceived at a local scale and that the secondary growth response was also local, leading to stem ovalization. We also distinguished the wood formed under tension we named “Tensile Flexure Wood” from the wood formed under compression we named “Compressive Flexure Wood”. The anatomical and molecular analyzes show that the strain intensity in absolute value is not enough to explain all the answers and that the sign (tension or compression) of these strains also plays a role. In trees stimulated by more frequent unidirectional bendings, growth and cell differentiation are modulated even differently, especially in the area under compression, bringing to the stem an adaptive benefit to the following solicitations. The CLE12.2 gene, which belongs to the CLAVATA gene family involved in meristematic regulation, has been shown to be mechanosensitive. Functional analysis of the CLE12.2 gene in transgenic plants with under- or overexpression of the gene allowed us to hypothesize that the CLE12.2 peptide is involved in the regulation of the cell-wall biosynthesis pathways. This work highlighted the complexity of the molecular mechanisms involved in wood formation and brings new knowledge for further studies on trees acclimation to wind.

En raison de sa remarquable diversité végétale, de son taux d’endémisme, parmi les plus élevés au niveau mondial (79%) et de son extrême vulnérabilité, la Nouvelle-Calédonie est un des premiers hotspots de la biodiversité mondiale. L’une des remarquables originalités de la flore Calédonienne repose sur la présence de nombreux taxa reconnus, en raison de leurs positions phylogénétiques, comme appartenant aux lignées les plus anciennes des plantes à fleurs. Ces lignées d’Angiospermes « reliques » ont une valeur scientifique et patrimoniale importante, puisqu’elles sont de véritables fenêtres sur le passé. A travers l’étude des traits foliaires, de l’anatomie du bois (e.g. type d’éléments conducteurs, perforations, diamètre et longueur des vaisseaux), de l’architecture (e.g. sympoldialité vs monopodialité, phénomène de réitération, rythmicité de croissance) et de la biomécanique des axes, nous chercherons à caractériser les formes et fonctions de ces taxons. Ce projet de thèse vise à examiner les déterminants structurels et fonctionnels de la répartition spatiale actuelle des Angiospermes basales (grade ANITA + Magnoliidae) en Nouvelle-Calédonie. Dans cette perspective nous chercherons à comprendre quels sont les facteurs qui ont conduit au confinement de certains taxons à des habitats restreints ou au contraire à leur dispersion dans des milieux contrastés. Un premier volet du projet en cours, a pour objectif de caractériser la dynamique de croissance d’Amborella trichopoda et sa plasticité architecturale sous différents régimes lumineux. Certains traits écologiques de ces espèces d’Angiospermes de divergence précoce, s’ils n’ont pas contribué à la radiation des plantes à fleurs actuelles, ont pu permettre son enracinement écologique au sein de la flore du Mésozoïque et fournir un répertoire développemental pour l’explosion subséquente de leur diversité. L’identification et l’étude de ces caractères sont donc déterminantes pour la compréhension de l’évolution structurelle et fonctionnelle des plantes à fleurs. / New Caledonia (NC) is one of the main biodiversity hotspots (Myers 1988), this is because of its remarkable plant diversity, its endemism rates, among the highest in the world (79%), and because of the vulnerability of its flora. One of the main originalities of New Caledonia flora is based on the presence of a large number of taxa recognized, due to their phylogenetical positions, as the most ancient extant representatives of angiosperms. For a long time, New Caledonia has been considered as an early upset fragment of the Gondwana (Pelletier 2006) that suffered an interrupted history of isolation which conferred the evolutionary particularities that we observe today. However, recent evidences show that NC has derived from the Australian land during the late Mesozoic (~80 Mya), the island was then submerged during the first half of the Cenozoic (Pelletier 2006) and a reemergence of the island seems to have occurred ~37 Mya (Cluzel et al. 1998). After the reappearance of the island above the sea level, several events of recolonisation occurred and they wrought the biodiversity that we observe nowadays (Pillon 2012). NC presents humid forests which are unique relics; under the influence of climate changes, these forests have virtually disappeared from other regions of the globe (Morat et al. 1986). The lineages of “relictual” angiosperms, mainly subservient to these humid forests, have a great scientific and patrimony value, as they can be considered as genuine windows on the past. These taxa are susceptible to contain primitive characters which have either disappeared in most of the existing flowering plants, or that are still shared by a narrow number of them. The identification and the study of these characters are therefore determinants for the comprehension of angiosperms evolution. Some ecological features of these panchronic species, may have either contributed to the huge radiation of extant angiosperms, or they may have contributed to the ecological settling of angiosperms within the Mesozoic flora, providing them with a developmental repertoire for the subsequent explosion of their diversity. This PhD project aims to study the ecological, anatomical and functional diversity of basal angiosperms and it seeks to analyze the evolutionary patterns of these structural and functional features. We will consider here as “basal” angiosperms a great group of flowering plants that has diverged before the monocot and eudicot node. This group is conformed by the ANITA grade, formed by Amborella (a single species endemic to NC), Nymphaeales (waterlilies and other herbaceous aquatic plants) and Austrobaileyales (aromatic woody plants). The Magnoliid subclass, a clade of flowering of early divergence, which contains plants considered as paleodicots by Cronquist (1988), will be also included in the analysis of the « basal » taxa. More recently, the Magnoliids have been redefined as a clade comprising Chloranthales, Canellales, Laurales, Magnoliales, et Piperales (APG III, 2009). In a second part of the project, a fieldtrip to Mexico will be held in order to include speces belonging to the Chloranthaceae and Schisandraceae, as well as Cabombaceae et Nymphaeaceae, by this means, we will incorporate species belonging to all the orders of the “basal” angiosperms, reinforcing the comparative analysis. This research work will lean on the recent publications of the phylogenetic relations within basal angiosperms...