La décomposition des résidus de culture est un processus essentiel en sols de grandes cultures car elle représente la principale source carbone (C) exogène de ces systèmes. Bien que la dégradation des végétaux de diverses quantités et qualités soit bien connue, ses conséquences sur les communautés du sol et sur les fonctions qui en découlent sont moins maîtrisées. Pour mieux comprendre ces effets, nous avons suivi à des étapes clés de la décomposition l’évolution de composantes majeures de la diversité du sol (micro-organismes, nématodes, microarthropodes et macrofaune) en lien avec les principaux flux de C, d’azote (N) et les activités enzymatiques associées pour différentes quantités et qualités de litières. Les expériences ont été menées à différentes échelles spatiales et temporelles (champ, mésocosme et microcosme).La quantité et qualité de litières ont des effets distincts sur les communautés du sol. La quantité de litière impacte les détritivores, et la qualité de litière affecte plus généralement les principaux groupes fonctionnels. La litière labile affecte plus la voie bactérienne et les macro-détritivores en début de décomposition, et la litière récalcitrante la voie fongique et les méso-détritivores en fin de décomposition. Ces évolutions sont reflétées par les dynamiques enzymatiques. Plus spécifiquement, la régulation top-down de la faune (manipulations de L.terrestris et de nématodes) a montré de forts impacts sur les enzymes. De manière similaire, la composition initiale du micro-réseau trophique du sol a fortement conditionné les dynamiques enzymatiques. Au contraire, la minéralisation du C de la litière demeure principalement dictée par sa qualité initiale. Cette thèse démontre l'importance de la gestion des litières sur les fonctions biologiques des sols agricoles. Faire varier la qualité et quantité des litières apparaît comme un levier pour moduler la santé des sols et certains services écosystémiques à long terme. / Crop residues decomposition is an essential process in cultivated lands since it constitutes the main source of organic matter in these systems. Although the underlying mechanisms of residues degradation of varying qualities and quantities are well-known, their consequences on soil biota and the related functions are less understood. To better understand this process, we chose to follow at key steps of decomposition the evolution of major components of soil diversity (microorganisms, nematodes, micro-arthropods and macrofauna), the evolution of litter quality, the main carbon (C) and nitrogen (N) fluxes and enzyme activities associated, for different quantities and qualities of litter added. The experiments were set up at different spatial and temporal scales (field, mesocosm and microcosm experiments) in function of our objectives.Litter quantity and quality have distinct effects on soil biota. Litter quantity influences the detritivores, and litter quality influences more generally the main functional groups. Labile litter impacts more the bacterial energy channel and the macrodetritivores at the first stages of decomposition, and recalcitrant litter impacts more the fungal energy channel and the mesodetritivores at the latter stage of decomposition. These evolutions are mirrored by the enzymatic dynamics. More specifically, fauna top-down regulations (L.terrestris and nematodes manipulations) exhibit high effects on soil enzymes. Similarly, soil micro-food web initial composition drives enzymatic dynamics. Contrastingly, litter C mineralization depends mainly on its initial quality. This PhD shows the importance of litter management on the biological functions of cultivated soils. Varying litter quality and quantity appear as a mean to influence soil health and some ecosystem services on the long term.

L'azote est connu pour influencer la sensibilité de certaines plantes à diverses maladies. Dans le cas des maladies causées par Botrytis cinerea, le rôle de la fertilisation azotée semble être variable, avec des niveaux élevés favorisant ou réduisant la gravité en fonction des études. Pour vérifier si cette variabilité pourrait être due à des différences possibles entre plantes hôtes, à la pression d'inoculum ou à un comportement différent de différentes souches de l'agent pathogène, des études ont été menées pour évaluer l'effet de différents régimes de fertilisation azotée sur la sensibilité de la tomate et de la laitue à six isolats de B. cinerea. Des effets épidémiologiques éventuels de la fertilisation azotée à travers la sporulation du pathogène et la pathogénicité de l'inoculum secondaire ont également été étudiés sur la tomate. Les plantes ont été cultivées dans un système hors-sol fertirrigué au goutte à goutte. Une nutrition azotée différentielle allant de 0,5 à 30 mM de nitrate a été appliquée pendant les quatre dernières semaines avant l'inoculation des plantes sur des feuilles (laitue) ou sur des plaies d'effeuillage (tomates). Après inoculation, les plantes ont été incubées dans des conditions propices au développement de la maladie. Sur la tomate, l'apparition de la maladie a été retardée et la sévérité globale des symptômes était plus faible pour tous les isolats aux doses de fertilisation azotée les plus élevées, indépendamment de la concentration d'inoculum. Toutefois, le taux d'expansion des lésions sur tige a été affecté différemment selon les souches, diminuant avec des niveaux croissants de fertilisation azotée pour les isolats les plus agressifs, mais augmentant pour les isolats moins agressifs. En contraste avec la tomate, la fertilisation azotée a augmenté la sévérité de la maladie sur la laitue pour tous les isolats testés. La sporulation de B. cinerea sur tomate a diminué significativement avec l'augmentation de la fertilisation azotée des plantes jusqu'à 15-30 mM de nitrate et la pathogénicité des spores a été fortement influencée par l'état nutritionnel de leur substrat de production. Elle était la plus élevée pour les spores produites sur des plantes ayant reçu des niveaux de fertilisation azotée très faibles ou très élevés (0,5 ou 30 mM nitrate) et la plus faible pour celles produites sur des plantes ayant reçu une fertilisation azotée modérée. La fertilisation des plantes a aussi fortement affectée l'efficacité de deux agents de lutte biologique (Trichoderma atroviride et Microdochium dimerum) à protéger les plaies d'effeuillage de la tomate contre B. cinerea. Les plus hauts niveaux de protection ont été obtenus avec la fertilisation azotée élevée et ceci a pu être lié à un retard dans le développement des symptômes sur les tiges, parfois associé à un ralentissement de l'expansion des lésions. Des études histologiques ont montré que la diminution de la gravité de la maladie sous fertilisation azotée élevée a été associée à une altération structurelle des cellules du mycélium de Botrytis. En présence d'un agent de lutte biologique, l'effet de l'agent pathogène a été en outre associé à une vacuolisation, dépôt de glycogène et mort des cellules mycéliennes. Les hypothèses pour expliquer ces résultats sont discutées à la lumière des effets physiologiques possibles de la fertilisation azotée sur la disponibilité des nutriments pour l'agent pathogène dans les tissus de l'hôte et de la production possible de métabolites de défense de la plante. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour manipuler la fertilisation azotée comme un outil pour la protection intégrée des cultures maraîchères / Nitrogen (N) fertilization is known to influence the susceptibility of many plants to a variety of diseases. In the case of diseases caused by Botrytis cinerea, the role of N fertilization appears to be variable, with high levels either fostering or reducing severity depending on the studies. To test whether this variability could be due to possible differences in the host plants, inoculum pressure or in the behavior of different strains of the pathogen, studies were carried out to investigate the effect of different N fertilization regimes on the susceptibility of tomato and lettuce to six isolates of B. cinerea. Possible epidemiological effects of N fertilization through the sporulation of the pathogen and on the pathogenicity of resulting secondary inoculum were also investigated on tomato. Plants were grown in a soil-less drip-irrigation system. Differential N nutrition ranging from 0.5 to 30 mM NO3- was applied for the last four weeks prior to inoculation on the leaves (lettuce) or on leaf pruning wounds (tomato) and incubation of the plants in conditions conducive to disease development. On the tomato stems, disease onset was delayed and overall severity was lower for all isolates on plants with higher N inputs, regardless of inoculum concentration. However, the rate of stem lesion expansion was differentially affected depending on the strains, decreasing with increasing N fertilization levels for the more aggressive isolates, while increasing for the less aggressive isolates.In contrast with tomato, high N fertilization increased disease severity on lettuce for all isolates tested. On tomato plant tissue, sporulation of B. cinerea decreased significantly with increasing N fertilization up to 15-30 mM NO3- and the pathogenicity of the spores was significantly influenced by the nutritional status of their production substrate. It was highest for spores produced on plants with very low or very high N fertilization (0.5 or 30 mM NO3-) and lowest for those from plants with moderate levels of N fertilization. Plant fertilization also strongly affected the efficacy of two biocontrol agents (Trichoderma atroviride and Microdochium dimerum) to protect pruning wounds of tomato against B. cinerea. The highest levels of protection were obtained with high N fertilization and related to a delay in symptom development on the stems, sometimes associated with a slowdown in lesion expansion. Histological studies showed that the decrease in disease severity at high N fertilization was associated to structural alteration of Botrytis mycelial cells. In the presence of a biocontrol agent, the effect on the pathogen was further associated to vacuolisation, glycogen deposition and mycelial cell death. Hypotheses to explain these results are discussed in light of the possible physiological effects of nitrogen fertilization on nutrient availability for the pathogen in the host tissue and of possible production of defense metabolites by the plant. These results also open new possibilities for including the manipulation of N fertilization as a tool for the integrated protection of vegetable crops

Les toitures végétalisées sont des écosystèmes urbains et construits en essor constant en France et dans le monde. Elles sont associées à plusieurs services écosystémiques tels que la limitation du ruissellement des eaux de pluie vers les canalisations, la réduction des effets d'îlots de chaleur urbains ou l'augmentation de la biodiversité en ville. L'amélioration de la quantité et de la qualité des services écosystémiques attendus nécessite de comprendre l'influence des interactions entre les composantes de la toiture végétalisée, à savoir la composition du sol, sa profondeur et la communauté végétale, sur les multiples fonctions écosystémiques associées. Pourtant, ces interactions n'ont jamais été étudiées dans le contexte des toitures végétalisées. A l'aide d'expérimentations en milieu contrôlé puis en conditions réelles sur une toiture parisienne, nous avons cherché à comprendre comment les interactions entre les composantes des toitures végétalisées influencent des fonctions majeures liées aux cycles biogéochimiques du carbone, de l'azote et de l'eau, ainsi qu'à la pollinisation. Nous avons mis en évidence une influence majeure des interactions entre type de sol, profondeur du sol, espèces de plantes et diversité végétale sur (1) le niveau de réalisation des fonctions écosystémiques ainsi que (2) les interactions entre ces fonctions. Nous avons montré que le choix des composantes d'une toiture pouvait conduire à des compromis entre services écosystémiques. Nous proposons des pistes de conception et de gestion pour obtenir des toitures végétalisées multifonctionnelles. / Green roofs are urban constructed ecosystems, associated with multiple ecosystem services, such as urban heat island and stormwater runoff mitigation or support for biodiversity. Enhancing the quality and quantity of expected ecosystem services requires to understand how interactions between substrate composition, substrate depth and plant community affect multiple ecosystem functions. However, such interactions have never been studied on green roofs. Using experimental approaches under controlled and real conditions on a Parisian rooftop, we focused on the influence of soil-plant interactions on key ecosystem functions related to carbon, nitrogen and water cycles as well as pollination. We highlighted that interactions between substrate type, substrate depth, plant species and plant diversity affect (1) the level of ecosystem functions and (2) interactions between functions. We found that the choice of green roof components could lead to trade-offs between ecosystem services. We propose general guidelines for the conception and management of multifunctional green roofs.

Trois nouvelles phases cubiques riches en azote ont récemment été découvertes dans le système Fe-N. Les systèmes Fe-N et Fe-C possèdant des structures en commun, il peut être envisagé la formation de structures inédites dans le système Fe-N-C. Ces 3 systèmes sont explorés en élaborant dans un large domaine de composition des dépôts par pulvérisation cathodique et en les caractérisant par XEDS, SNMS, microsonde de Castaing, DRX, MET, EELS et MEB. Les films du système Fe-C riches en carbone possèdent une structure nanocomposite. Les films du système Fe-N riches en azote sont constitués des phases cubiques ?'' et ?''' et d’une phase non répertoriée appelée X. L’insertion de carbone entraîne la disparition de ces phases au profit des phases Fe2(N,C). Les nitrures ?'' et ?''' ont été isolés, ce qui a permis de déterminer la structure de ?''' et de caractériser leur microstructure, l'influence de l'oxygène, etc... L'existence d'un carbonitrure cubique ?'''-Fe(N,C) a été mise en évidence / Three nitrogen-rich new cubic phases were recently discovered in the Fe-N system. As the Fe?N and Fe-C systems have joint structures, it can be considered the formation of new structures in the Fe-N-C system. These three systems are explored by preparing, in a large field of composition, coatings by sputtering. The coatings were characterized structurally and chemically with the help of XEDS, SNMS, Castaing probe, XRD, TEM, EELS and SEM. The carbon-rich Fe-C coatings possess a nanocomposite structure. The nitrogen-rich Fe-N coatings rich are mixtures of the cubic ?'' and ?''' phases and of a no-referenced phase, called X. Carbon addition involves the disappearance of these phases to the profit of the Fe2(N,C) phases. The ?'' and ?''' nitrides were isolated, which made it possible to determine the structure of ?''', together with the characterization of their microstructure, the influence of oxygen … A cubic ?'''-Fe(N,C) carbonitride was highlighted

L'activation de petites molécules azotées telles que l'azote et l'ammoniac a été développé dans notre laboratoire via la chimie organométallique de surface (COMS). Les recherches effectuées durant cette thèse ont permis d'établir la réactivité de complexe de tantale imido amido supporté sur silice, [(SiO)2Ta(=NH)(NH2)] vis-à-vis de l'hydrogène et de l'ammoniac. Des étapes élémentaires de clivage hétérolytique de liaison H-H ou N-H ont été établies. En particulier, l'importance d'une molécule d'ammoniac dans la deuxième sphère de coordination (outer sphere assistance) du système s'est avérée cruciale pour la diminution des barrières d'énergie des états de transition pendant le transfert de protons. Les études ont été faites pour déterminer et expliquer le mécanisme de réduction de N2 par les complexes d'hydrures de tantale. La compréhension du mécanisme a été établie grâce aux études avec N2, N2H4 et N2H2 pour trouver les intermédiaires de cette réduction suivis par in-situ infrarouge, RMN et l'analyse élémentaire, et à l'aide de calcul DFT. Un mécanisme de clivage de N2 par des complexes dihydrogènes de Ta(V) est proposé. Enfin, la réactivité du complexe [(SiO)2Ta(=NH)(NH2)] vers l'activation de liaison C-H de C6H6, C6H5-CH3, t-Bu-Ethylène et CH4 a été étudié par la spectroscopie infrarouge / The activation of small molecules such as nitrogen and ammonia was already developed in our laboratory using the surface organometallic chemistry (SOMC) approach. This thesis focused on understanding the reactivity of tantalum imido amido complex [(SiO)2Ta(=NH)(NH2)], under hydrogen and/ or ammonia atmosphere. Heterolytic H-H and N-H cleavage across Ta-NH2 and Ta=NH bonds appeared crucial. The assistance of an additional ammonia molecule in the outer sphere of the d0 tantalum(v) imido amido ammonia model complex in order to reduce the energy barriers of the transition states during proton transfer was also shown. Studies were done to identify the mechanism of N2 reduction by tantalum hydride complexes. Studies with N2, N2H4 and N2H2 allowed identifying the intermediaries via in situ IR, NMR and elemental analysis. Combined with DFT calculations, these experiments led to the proposal of a novel mechanism for N2 cleavage based on the central role of Ta(H2) adducts. Finally, the reactivity of imido amido complex toward C-H bond activation was studied with C6H6, C6H5-CH3, t-Bu-Ethylene and CH4

Le carbure de silicium est l'un des semi-conducteurs les plus importants et les plus répandus dans les appareils électroniques de puissance. Du fait de la demande croissante d'électronique à haut rendement, bas coût et économe en énergie, il est nécessaire d'améliorer les propriétés des semi-conducteurs monocristallins. Cela demande une meilleure compréhension des phénomènes impliqués dans le procédé de croissance de ces matériaux. Cette thèse présentera de nouvelles perspectives sur deux sujets majeurs dans le domaine de la croissance en phase gazeuse de monocristaux de SiC. Dans un premier temps, le procédé de croissance utilisé dans notre laboratoire a été développé dans le but d'améliorer la qualité et la taille des cristaux de SiC obtenus. Une géométrie permettant la croissance sans contact et reproductible de monocristaux de SiC a été obtenue. La nucléation et la propagation des instabilités structurelles (inclusions de polytype étranger) apparaissant lors de la croissance ont été étudiés de façon continue. Deux critères spécifiques doivent être réunis pour qu'un polytype étranger puisse nucléer. Une fois le point de nucléation localisé, la propagation du polytype étranger dans le volume du cristal peut être appréhendée. Lorsque la stabilisation et déstabilisation des polytypes de SiC ont été mieux comprises, une tentative a été faite pour stabiliser la croissance du polytype 15R-SiC. L'objectif final, les paramètres de croissance susceptibles de renforcer la croissance préférentielle de 15R-SiC, a été mis en évidence. Enfin, l'incorporation d'azote pendant la croissance en phase gazeuse de monocristaux a été étudiée. En effet, aucune description détaillée n'existe pour l'incorporation d'azote dans le SiC, bien que ce soit le dopant le plus couramment utilisé. Notre contribution à cet effort porte sur l'étude de la concentration d'azote dans les cristaux obtenus en fonction de différents paramètres de croissance. Compte tenu des mécanismes d'adsorption/désorption à la surface de croissance, un effort a été fait pour expliquer les tendances obtenues expérimentalement. / Silicon Carbide is one of the most important and widely used semiconductors for power electronic devices. Due to the increasing demand for high efficiency, low cost and energy saving electronics, further improvement of the properties of single crystal semiconductors is needed. That requires a better understanding of the phenomena involved in the growth process of these materials. This thesis will bring some new insight into two main topics at the field of SiC bulk growth from the vapor phase. Initially, the growth process used in our laboratory was developed in order to improve the quality and the size of the grown SiC crystal. A geometry that allows the contactless and reproducible growth of SiC single crystals was obtained. Continuously, we investigated the nucleation and propagation of structural instabilities (foreign polytype inclusions) that appear during growth. Two specific criteria must be fulfilled for a foreign polytype to be nucleated. Once the nucleation point is located, the propagation of the foreign polytype in the volume of the grown crystal can be comprehended. Once the stabilization or destabilization of the SiC polytypes was better perceived, an attempt was made to stabilize the growth of the 15R-SiC polytype. As a final objective, the growth parameters that could preferentially enhance the growth of the 15R-SiC are highlighted. Last, nitrogen incorporation during bulk growth from the vapor phase was studied. Indeed as the most commonly used dopant, no full description exists for the incorporation of nitrogen in SiC. We contribute to this effort by exploring the nitrogen concentration in the grown crystals as a function of various growth parameters. Considering the adsorption/desorption mechanisms at the growing surface, effort was given to explain the experimentally obtained trends.

Pour répondre aux besoins des populations humaines, l'agriculture est de plus en plus intensive, utilisant un très grand nombre d'engrais azotés pour augmenter les rendements. Ces engrais sont utilisés parce que l'azote est l'un des facteurs les plus important et limitant pour la croissance des plantes. L’azote sous forme de nitrate est soumis à des problématiques de pollutions pouvant affecter l’environnement ainsi que la santé humaine. Les défis de l'agriculture de demain sont donc de faire face à une population toujours plus nombreuse, tout en limitant l'impact sur notre environnement. C’est pour cela que la recherche et l’agriculture se questionnent de plus en plus sur l’utilisation d’autres produits comme les biostimulants ou des inhibiteurs, afin de limiter les intrants tout en conservant un taux de productivité viable. Une solution consisterait à agir sur les microorganismes du sol liés au cycle de l’azote afin de limiter les pertes des agrosystèmes en azote via le dégagement de gaz à effet de serre (N2O), de lessivage ou/et de volatilisation. En effet, dans les sols, le nitrate est également utilisé par les bactéries dites dénitrifiantes qui le réduisent en N2O (gaz à effet de serre) et N2, représentant alors une perte d’azote pour les cultures et une augmentation de la pollution atmosphérique. Par conséquent, les plantes sont en compétition directe avec ces bactéries pour l'assimilation du nitrate. Récemment, l’équipe encadrante de cette thèse a mis en évidence une stratégie développée par certaines plantes consistant en la production de métabolites secondaires : les procyanidines, qui inhibent la dénitrification des communautés microbiennes du sol. Les procyanidines ont la capacité d’inhiber, chez les bactéries dénitrifiantes, la première étape de la dénitrification transformant le nitrate en nitrite et ainsi d’empêcher l’utilisation du nitrate, sans toutefois exercer un effet antibactérien. Cette stratégie permet de conserver par conséquent le nitrate dans le sol, celui-ci pouvant alors être utilisé par les plantes pour leur nutrition et leur croissance. L’objectif principal de cette thèse a été d’évaluer l’effet de l’application de procyanidines exogènes à plusieurs concentrations en champs sur un modèle de plante d’intérêt économique, la laitue, ainsi que sur différents types de sols. Ces effets ont également été testés sur un autre modèle d’intérêt économique consommatrice d’azote, le céleri. Au cours de ces expérimentations, des mesures ont été effectuées sur (i) l’activité microbienne de dénitrification, (ii) les traits végétaux en lien avec la croissance et (iii) l’abondance des communautés bactériennes dénitrifiantes. Nos résultats montrent une induction d'un BDI en champs, une conservation du nitrate induisant à son tour une amélioration de la croissance des végétaux et une contre sélection par la plante des dénitrifiants. L’autre point abordé, plutôt fondamental mais qui a moins abouti faute de temps, consistait à mettre en évidence via l’utilisation de mutants d’Arabidopsis thaliana affectés dans la production des procyanidines ou surproduisant les procyanidines, un retour vers la plante de l’azote détourné suite au BDI / To meet the needs of human populations, agriculture is increasingly intensive, using a very large number of nitrogen fertilizers to increase yields. These fertilizers are used because nitrogen is one of the most important and limiting factors for plant growth. Nitrogen in the form of nitrate is subject to pollution problems that can affect the environment and human health. The challenges for tomorrow's agriculture are therefore to face an ever-increasing population, while limiting the impact on our environment. This is why research and agriculture are increasingly questioning the use of other products such as biostimulants or inhibitors, in order to limit inputs while maintaining a viable productivity rate. One solution would be to act on soil microorganisms linked to the nitrogen cycle in order to limit nitrogen losses from agrosystems through greenhouse gas (N2O) emissions, leaching and/or volatilization. Indeed, in soils, nitrate is also used by so-called denitrifying bacteria, which reduce it to N2O (greenhouse gases) and N2, representing a loss of nitrogen for crops and an increase in air pollution. As a result, plants compete directly with these bacteria for the assimilation of nitrate. Recently, the supervising team of this thesis has highlighted a strategy developed by some plants consisting of the production of secondary metabolites: procyanidins, which inhibit the denitrification of soil microbial communities. Procyanidins have the ability to inhibit the first step of denitrification in denitrifying bacteria, transforming nitrate into nitrite and thus preventing the use of nitrate, without however exerting an antibacterial effect. This strategy therefore preserves the nitrate in the soil, which can then be used by plants for their nutrition and growth. The main objective of this thesis was to evaluate the effect of the application of exogenous procyanidins at several field concentrations on a plant model of economic interest, lettuce, as well as on different soil types. These effects have also been tested on another model of economic interest that consumes nitrogen, celery. During these experiments, measurements were made on (i) microbial denitrification activity, (ii) plant traits related to growth and (iii) the abundance of denitrifying bacterial communities. Our results show an induction of a BDI in the field, a conservation of nitrate inducing in turn an improvement in plant growth and a counter-selection by the plant of denitrifiers. The other point addressed, which was rather fundamental but less successful due to a lack of time, was to highlight, via the use of Arabidopsis thaliana mutants affected in the production of procyanidins or overproducing procyanidins, a return to the plant of nitrogen diverted following the BDI

Sept accessions représentant la diversité génétique du Sorgho (Sorghum bicolor) ont été cultivées dans une condition de carence (N⁻) et une condition non-limitante (N⁺) en nitrate. Les paramètres de croissance (taille de la plante et le nombre de feuilles), les paramètres physiologiques (teneur en nitrate, teneur en protéines, concentrations totales en carbone et azote) et l'activité de la glutamine synthétase (GS) ont été mesurés dans les feuilles et les racines des plantes de sorgho à trois stades précoces de développement végétatif (2, 4 et 6 semaines après germination). Les résultats montrent que : i) les valeurs obtenues pour l’ensemble des paramètres sont généralement plus faibles en situation de carence en nitrate ; ii) la taille des plantes et le nombre de feuilles sont plus grands sous un régime non-limitant ; iii) tous les paramètres étudiés sauf la teneur en Carbone, étaient sensibles à la disponibilité en azote. Cependant, les différents génotypes étudiés affichent de grandes variations dans leurs réponses aux deux conditions de cultures. On observe une variation de la taille des plantes entre les génotypes au cours du développement végétatif précoce, mais pas pour le nombre de feuilles. De même, on observe une grande variation dans les réponses physiologiques entre les différents génotypes. Des corrélations fortes et significatives ont été détectées entre la taille des plantes et la teneur en nitrate. Cependant ces corrélations varient selon les conditions de cultures et les génotypes étudiés. En outre, la teneur en nitrate et l'activité GS mesurés aux stades précoces de croissance, semblent être de bons marqueurs pour discriminer entre les différents génotypes pour leur aptitude à absorber ou assimiler les nitrates dans les deux conditions de cultures. L’expression dans les feuilles et racines de deux génotypes de sorgho, de deux copies d’un gène candidat pour l’efficacité d’utilisation d’azote, SbNRT1.1 codant pour un transporteur de nitrate, varie en fonction de la disponibilité en nitrate, de l’organe et de l’âge de la plante. Notre étude constitue une première contribution à l’analyse de l’efficacité d’utilisation d’azote chez le sorgho par une approche physiologique et une approche génétique. Les résultats obtenus ouvrent des perspectives pour de futures études fondamentales mais aussi des recherches finalisées qui conduiront à l’identification de génotypes valorisant mieux l’azote. / Seven accessions of Sorghum bicolor were grown with low (N⁻) and optimal (N⁺) nitrate supply. Growth parameters (plant height and leaf numbers), physiological parameters (nitrate, protein, total N and total C contents) and the activity of glutamine synthetase (GS) were studied in leaves and roots of sorghum plants at three time points of early vegetative growth (2, 4 and, 6 weeks post emergence). Plant height and leaf number were higher with nitrate supply. Except for carbon, all studied parameters were sensitive to N availability and values were typically lower when nitrate supply was low. However, different genotypes displayed considerable variation in their response to N regimes. Variation among genotypes during early vegetative development was observed for plant height, but not for leaf number. Likewise, physiological parameters varied among accessions. A significant and strong correlation, N- and accession-dependent, was detected between plant height and nitrate content. Moreover, nitrate content and GS activity at early growth stages appeared to be good markers to discriminate between nitrate uptake and assimilation capacities of different accessions under both N conditions. In some sorghum accessions, protein and total N content were indicative of high nitrate reduction and assimilation even under N limitation. Chlorophyll content was also sensitive to N availability. Furthermore, expression studies of SbNRT1.1gene copies in leaves and roots of two accessions reflected variability in expression dependent on nitrogen condition, plant organ, plant age, and gene of interest. This study is helpful to characterize different aspects of the N metabolism in sorghum and may aid in the identification of sorghum genotypes with enhanced nitrogen use efficiency, a trait that is of key interest in one of the most important crop plants in arid and semi-arid regions.

My master's work was done within the context of the PhytoVaLix project, a research project that brings together researchers from the Université de Montréal and private companies. The goal of this project is to develop a technology for the phytotreatment of leachate from engineered landfill sites using willows to replace conventional techniques. A filtering plantation of miyabeana willow (Salix miyabeana) is currently in place on the experimental site. The willows are watered with leachate so that they use ammoniacal nitrogen, the main pollutant, for their growth. In my study, I focused on the morphological and physiological responses developed by four willow species when subjected to various treatments combining flooding and nitrogen overfertilization. The study aimed to compare the potential of these species for nitrogenous water phytoremediation as well as two leachate application methods. Responses to flooding and overfertilization with nitrogen varied and reveal much about the strategies adopted by each species. The biomass of S. miyabeana, S. amygdaloides and S. nigra was not impacted by the leachate treatments, while S. bebbiana suffered greatly from the flooding periods. The native species S. nigra and S. amygdaloides positively stood out in their ability to remove nitrogen from leachate (>75 kg/ha). It would be relevant to continue research on these two with the aim of using them in projects where leachate phytotreatment and biodiversity go hand in hand. / Mon travail de maitrise a été réalisé dans le cadre du projet PhytoVaLix, un projet de recherche qui réunit des chercheurs de l'Université de Montréal et des entreprises privées. Le but de ce projet est de développer une technologie de phytotraitement de lixiviat provenant de lieux d’enfouissement technique à l’aide de saules pour remplacer les techniques conventionnelles. Une plantation filtrante de saule miyabeana (Salix miyabeana) est présentement en place sur le site expérimental. Les saules y sont arrosés avec du lixiviat afin qu’ils utilisent l’azote ammoniacal, le polluant principal, pour leur croissance. Dans mon étude, je me suis intéressée aux réponses morphologiques et physiologiques développées par quatre espèces de saule lorsqu’elles sont soumises à divers traitements combinant l’inondation et la surfertilisation à l’azote. L’étude avait comme objectif de comparer le potentiel de ces espèces pour la phytoremédiation d’eau azotée et de deux méthodes d’application du lixiviat. Les réponses à l’inondation et à la surfertilisation à l’azote furent variées et en révèlent beaucoup sur les stratégies adoptées par chacune des espèces. La biomasse de S. miyabeana, S. amygdaloides et S. nigra ne fut pas impactée par les traitements de lixiviat, alors que S. bebbiana a grandement souffert des périodes d’inondation. Les espèces indigènes S. nigra et S. amygdaloides se sont positivement démarqués quant à leur capacité à retirer l’azote du lixiviat (>75 kg/ha). Il serait pertinent de continuer à faire des recherches sur celles-ci dans le but de les utiliser dans des projets où le phytotraitement du lixiviat et la biodiversité vont de pair.

"Le désherbage mécanique a connu un essor considérable dans les cultures céréalières au Québec. Toutefois, peu d'études ont documenté les effets des outils de désherbage sur les propriétés du sol. L'objectif général du projet est d'évaluer les impacts du désherbage mécanique à l'aide d'une herse-étrille et de la fertilisation sur les teneurs en azote (N) minéral du sol, le degré d'agrégation du sol et la productivité du blé panifiable. Les résultats démontrent que l'utilisation de la herse-étrille et la fertilisation entraînent des effets significatifs mais variables (immobilisation et faible minéralisation) sur les teneurs en NO₃ du sol et ont peu d'impact sur le degré d'agrégation du sol. Les passages répétés de la herse-étrille peuvent réduire le rendement du blé alors que les fertilisations minérale et organique ont amélioré les rendements et les teneurs en protéines du blé en comparaison avec un témoin non fertilisé."