Cette thèse de doctorat, intitulée « Les céréales et les produits céréaliers au Moyen Empire. Histoire technique et économique » a pour objectif d’appréhender le rôle des céréales dans l’alimentation humaine, mais également de s’interroger sur la capacité de l’agriculture céréalière à dégager des excédents et par conséquent des richesses à l’origine d’une différentiation sociale. Les céréales cultivées durant le Moyen Empire, à savoir l’orge commune et le blé amidonnier, ont été introduites en Égypte en provenance du Proche-Orient durant le Néolithique. Ces deux plantes volontairement sélectionnées sont, comme les techniques agraires, adaptées à l’environnement nilotique. Après la récolte, les céréales sont entreposées dans différentes structures conformes aux besoins futurs. Le silo permet la conservation sur le long terme et par conséquent l’épargne, en prévision de pénuries alimentaires mais également dans le but d’accumuler de la richesse. Car, si la culture des céréales est destinée à subvenir en grande partie aux besoins alimentaires des Égyptiens, les terres agraires, les stocks et les produits transformés (pain et bière) servent également comme moyens de paiement. Enfin, ces biens sont employés aussi pour entretenir les liens de dépendances et les fidélités politiques. / Entitled "Cereal and cereals Products in the Middle Kingdom. Technical and Economic History", this PhD thesis aims to understand the role of cereals in human nutrition, but also to examine the capacity of cereal agriculture to generate surpluses and consequently wealth, which is the source of social differentiation. Cereals grown during the Middle Kingdom, namely barley and emmer, were introduced into Egypt from the Near East during the Neolithic period. These two deliberately selected plants are, like agrarian techniques, adapted to the Nilotic environment. After harvest, the cereals are stored in different structures in accordance with future needs. The silo allows long-term conservation and therefore savings, in anticipation of food shortages but also in order to accumulate wealth. Because, if the cultivation of cereals is intended to provide a large part of the Egyptians’ food needs, agrarian land, stocks and processed products (bread and beer) are also used as means of payment. Finally, these assets are also used to maintain dependency and political loyalty.

Les aliments sont l'élément majeur du coût de production du porc et du poulet. Au Québec, les matières premières les plus couramment utilisées sont le maïs et le tourteau de soya. La culture du maïs entre en compétition avec les aliments consommés par l'homme et il est sujet à l'offre et à la demande. Puisqu'il y a une demande variable, les prix sont volatils, ce qui peut affecter la compétitivité des productions animales. Le remplacement du maïs par des céréales locales serait bénéfique pour la durabilité de cette production. Cette étude vise à caractériser la valeur nutritionnelle de diverses céréales locales que sont le seigle (n = 3), le blé et le triticale d'automne ainsi que l'avoine nue, dans une perspective d'alternative au maïs dans l'alimentation des porcs et des poulets en croissance. Pour le premier essai, six porcs castrés (poids initial = 39,6 ± 1,8 kg) ont été aléatoirement attribués aux traitements dans un carré latin 6 x 6 avec six périodes et six traitements expérimentaux composés des différentes variétés de céréales complémentées en minéraux traces et vitamines. À la fin de chaque période de 7 jours, des échantillons de digesta iléaux et de fèces fraiches étaient collectés sur une période de 8 heures. Pour le deuxième essai, 36 cages de 7 poulets se sont vu attribuer les 6 mêmes traitements que les porcs de manière aléatoire en 6 blocs. Les échantillons de fientes ont été collectés entre le jour 20 et 23. Au jour 23, à la suite de l'abattage, des échantillons de digesta iléal et de contenu cæcal ont été collectés. La composition en énergie brute de l'avoine nue est plus élevée (4 252 vs 3 933 kcal/kg) que celle du maïs. La teneur en énergie digestible pour le porc et l'énergie métabolisable corrigée pour l'azote pour le poulet est également plus élevée pour l'avoine nue (3 937 vs 3 359 kcal/kg ; 3 265 vs 2 611 kcal/kg, P< 0,001) en comparaison aux autres variétés de céréales étudiées. Elles sont également plus élevées que celles du maïs (3 451 et 3 090 kcal/kg). L'avoine nue comporte une quantité de protéine digestible iléale apparente plus élevée que les autres ingrédients chez le porc (108,9 g/kg vs 65,9 g/kg, P< 0,001) et le poulet (108,4 g/kg vs 7,06 g/kg, P< 0,001). La quantité de protéine digestible iléale apparente est également plus élevée que celle du maïs qui s'élève à 53,4 g/kg chez le porc et à 6,24 g/kg chez le poulet. Les acides gras volatils issus des fermentations bénéfiques pour le microbiote étaient présents chez le porc en plus grande quantité pour le seigle hybride Brasetto (524 mM/kg vs 312 mM/kg, P< 0,001) en comparaison à l'avoine nue. Pour le poulet, la proportion d'acides gras volatils de type butyrate était plus importante pour l'avoine nue (17,0 % vs 7,05 %, P< 0,001) que pour l'ensemble des autres ingrédients. Les aspects de santé digestive du seigle chez le porc et de l'avoine nue chez le poulet méritent une attention particulière. Pour les céréaliers, une hausse de la commercialisation de ces céréales serait bénéfique.

L’objectif du travail est d’évaluer le niveau des contaminants (éléments à l’état de traces et pesticides) dans quatre types de produits alimentaires (pain, fromage, végétaux et fruits) et eau potable considérés parmi les produits les plus consommés par les Libanais suivant l’étude du panier de la ménagère faite en 2006. Une méthode analytique pour l’analyse multi élémentaire a été optimisée pour augmenter la sensibilité et réduire les interférences polyatomiques en utilisant la technique de spectrométrie de masse de haute résolution par plasma induit pour la détermination de 20 éléments mineurs et à l’état de trace afin d’évaluer la valeur nutritive et le niveau de contamination. Pour l’analyse des résidus de pesticides, une méthode analytique a été développé pour la détermination des résidus dans des fromages riches en matières grasses (2-25%). La détermination des résidus de pesticides dans le pain, les végétaux et les fruits a été accomplie suivant la méthode QuEChERS. La surveillance du taux des contaminants a été faite sur des échantillons collectés dans des marches de cinq régions géographiques au Liban durant les saisons humide et sèches. / The objective of this work was to evaluate the level of food contaminants, trace elements and pesticides residues, in four types of commodities bread, white cheese, vegetables and fruits, and drinking water considered as the most consumed by the Lebanese population based on the Food Basket Study on 2006. A multielemental method was optimized in terms of sensitivity and inference elimination by using high resolution sector field inductively coupled plasma mass spectrometry (HR ICP/MS) for the determination of 20 minor and trace elements in the selected foods to assess the nutritional contribution and the level of contamination. For pesticides residues analysis, an analytical method was developed for the quantification of residues in cheese (2-25% fat). Bread, vegetables and fruit were analysed according to the QuEChERS method. For the monitoring study, the samples were collected during two seasons, wet and dry, from five geographical regions in Lebanon.

Les angiospermes (ou plantes à fleurs) regroupent environ 350 000 espèces ayant divergé il y a 150 à 200 millions d’années en deux familles botaniques principales, les monocotylédones (les orchidées, les palmiers, les bananiers, les joncs, les graminées...) et les eudicotylédones (les Brassicaceae, les Rosaceae, les légumineuses...) représentant respectivement 20% et 75% des plantes à fleurs. Les angiospermes font l’objet de nombreux travaux de recherche, en particulier en génomique depuis 2000 avec le séquençage du premier génome de plantes (Arabidopsis thaliana) qui a précédé le décryptage des génomes d’un nombre important d’autres espèces modèles et/ou d’intérêt agronomique (environ 100 aujourd’hui). L’accès croissant à la séquence des génomes de plantes a permis de mettre à jour une importante diversité structurale de leur génome, en termes de taille physique, de nombre de chromosomes, de nombre de gènes et de richesse en éléments transposables. Les forces évolutives ayant permis une telle diversité structurale des génomes au cours de l’évolution sont au cœur des travaux de cette thèse. La paléogénomique se propose d’étudier à travers la reconstruction de génomes ancestraux, comment ces espèces ont divergé à partir d’ancêtres communs et quels mécanismes ont contribué à une telle plasticité de structure génomique. Dans cet objectif, les travaux de cette thèse ont mis en œuvre des méthodes basées sur la génomique comparée permettant l’étude de l’évolution structurale des génomes via la reconstruction des génomes ancestraux fondateurs des espèces modernes. Ainsi, un génome ancestral des angiospermes a été reconstruit constitué de 5 chromosomes et porteur de 6707 gènes ordonnés sur ceux-ci, permettant d’intégrer dans un même modèle les monocotylédones et les eudicotylédones et élucider leur histoire évolutive, notamment pour les espèces d’intérêt agronomique majeur telles que les céréales, les rosids et les Brassicaceae. L’inférence de ces génomes ancestraux des plantes modernes a permis l’identification et l’étude de l’impact des évènements de polyploïdie (doublement génomique), ubiquitaires chez les plantes. Nous avons montré que les génomes tendent à revenir à une structure diploïde suite à un évènement de polyploïdie. Cette diploïdisation structurale se fait au niveau caryotypique (par le biais de réarrangements chromosomiques impliquant la perte des centromères et télomères ancestraux) mais aussi géniques (par le biais de pertes de gènes ancestraux en double copies). Il a été montré que cette perte se faisait préférentiellement sur un des sous-génomes post-polyploïdie, menant au phénomène de « dominance des sous-génomes ». Ces biais de plasticité structurale (on parle de compartimentation de la plasticité) se font différentiellement entre les espèces, les chromosomes, les compartiments chromosomiques mais aussi les types de gènes, aboutissant à la diversité structurale observée entre les génomes modernes de plantes. Ces travaux qui rentrent dans le cadre de la recherche fondamentale ont également un fort aspect appliqué à travers la recherche translationnelle en ayant permis de créer des passerelles entre les différentes espèces travaillées en agriculture. Le passage d’une espèce à une autre via les génomes ancestraux fondateurs reconstruits permet notamment le transfert de connaissances des gènes ou de régions d’intérêt des espèces modèles aux espèces cultivées. Les travaux de thèse, par la reconstruction d’ancêtres, permettent une comparaison de haute-résolution des génomes de plantes et in fine l’étude de leur plasticité acquise au cours de l’évolution, et revêtent donc à la fois un aspect fondamental (pour comprendre l’évolution des espèces) mais aussi appliqué (pour l’amélioration des espèces d’intérêt agronomique à partir des modèles). / Angiosperms (or flowering plants) consist in approximatively 350 000 species that have diverged 150 to 200 million years ago in two main families, monocots (orchids, palm trees, banana, bulrushes, grasses...) and dicots (Brassicaceae, Rosaceae, legumes...) representing respectively 20% and 75% of flowering plants. Angiosperms are the subject of intense researches, in particular in genomics since 2000 with the sequence release of the first plant genome (Arabidopsis thaliana) preceding a large number of genomes of plant models and/or species of agronomical interest (around 100 today). Increasing access to plant genome sequences has allowed the identification of their structural diversity, in terms of genome size, number of chromosomes and genes as well as transposable element content. The evolutionary forces that have shaped such structural genomic divergence are at the center of this thesis. Our paleogenomics approach will investigate, through ancestral genome reconstructions, how modern species have diverged from common ancestors and which mechanisms have contributed to such present-day genome plasticity. In this thesis, we have developed methods based on comparative genomics to study plant genome evolution and reconstruct ancestral genomes, extinct progenitors of the modern angiosperm species. An ancestral angiosperm genome has been reconstructed made of 5 chromosomes and 6707 ordered genes allowing the integration in the same model of monocots and eudicots and finally elucidating evolutionary trajectories for species of major agricultural interest such as cereals, rosids and Brassicaceae. The reconstructed paleohistory of modern flowering plants enabled the identification as well as the investigation of the impact of polyploidy events (WGD, whole genome duplications), ubiquitous in plants, as a major driver of the observed structural plasticity of angiosperms. We established that genomes tend to return to a diploid status following a polyploidy event. This structural diploidization is performed at the karyotypic level through chromosomal rearrangements (involving ancestral centromeres and telomeres losses) as well as the gene level (through ancestral duplicates loss). It has been shown that this diploidization is preferentially done on one of the post-polyploidy subgenome, leading to the "sub-genome dominance" phenomenon. This structural plasticity bias (also referenced as plasticity partitioning) is acting differentially between species, chromosomes, chromosomal compartments, gene types, resulting in the structural diversity observed between the present-day plant genomes. This thesis is clearly within the scope of fundamental researches but also has a strong applied objective through translational research in creating bridges between species of major relevance for agriculture. The comparison of one species to another through the reconstructed ancestral genomes allows transferring knowledge gained on genes or any region of interest from model species to crops. Paleogenomics, in reconstructing ancestral genome and unveiling the forces driving modern plant genome plasticity, is therefore of fundamental (toward understanding species evolution) but also applied (toward improving orphan species from knowledge gained in models) objectives.

Les associations de cultures céréales-légumineuses participent au développement d'agrosystèmes performants et durables. La proportion de chaque espèce dans le couvert ainsi que leur productivité sont cependant fortement dépendantes de l'équilibre entre compétition et complémentarité interspécifique. Le partage de la lumière entre la céréale et la légumineuse est donc déterminant dans le fonctionnement des associations. La structuration physique de la canopée, qui conditionne l'interception du rayonnement lumineux, résulte de la mise en place de l'architecture aérienne des individus composant le peuplement. Afin d'appréhender les relations entre architecture et partage du rayonnement dans les associations blé-pois (Triticum aestivum L.-Pisum sativum L.), un modèle 3D de la morphogénèse aérienne du pois, baptisé L-Pea, a été développé sur la base de l'approche plante virtuelle. Des expérimentations ont été conduites afin i) de caractériser la morphogénèse de génotypes de pois contrastés cultivés sous différentes conditions (serre/champ, pur/associé), et ii) de modéliser l'architecture aérienne du pois. Un simulateur tripartite, intégrant les modèles L-Pea, ADEL-Blé (modèle architecturé de blé) ainsi que CARIBU (modèle de transferts radiatifs), a ensuite été construit afin de créer une association virtuelle. Cette approche de type plante virtuelle s'est révélée pertinente dans l'optique d'étudier le déterminisme architectural du partage de la lumière dans les associations blé-pois. Ce simulateur a par ailleurs montré que des paramètres architecturaux (e.g. ramifications, entrenoeuds) peuvent affecter de manière significative et dynamique le partage de la lumière et donc le développement de l'association. Cette thèse se propose i) de démontrer la pertinence de l'approche plante virtuelle pour appréhender le partage du rayonnement dans les associations et ii) de contribuer à la sélection/construction de variétés/idéotypes adaptés aux couverts plurispécifiques.

La cécidomyie orange du blé, Sitodiplosis mosellana (Géhin), est un ravageur commun du froment. Présente sur les trois continents de l’hémisphère Nord, cette espèce est connue depuis deux siècles mais son contrôle reste difficile tant par sa présence discrète que par ses effectifs hautement variables. En Wallonie, les niveaux d’infestations sont globalement faibles mais atteignent localement des seuils inquiétants.<p>Au début des années 2000, la phéromone sexuelle de S. mosellana a été identifiée au Canada. Cette découverte a permis la fabrication de pièges qui ont considérablement amélioré la détection et la mesure des vols de cet insecte minuscule. De 2007 à 2010, les captures de S. mosellana ont été mesurées quotidiennement dans plusieurs dizaines de champs de Wallonie, aux historiques et aux couverts variés.<p>Les volumes de captures au piège à phéromone sexuelle ont été très importants. Il a fallu en étudier la signification, notamment en termes de mesure du risque. En effet, si les mâles sont efficacement capturés, seules les femelles constituent un risque de dégâts. L’interprétation correcte des captures à l’aide de ce type de piège, a été rendue possible par l’observation de différences fondamentales concernant la mobilité et la distribution spatiale des mâles et des femelles de S. mosellana. Même s’ils ne mesurent pas directement l’émergence proprement dite, les pièges à phéromone ont permis, grâce à leur très grande sensibilité, de préciser les connaissances sur l’émergence des adultes et de révéler que plusieurs vagues d’émergence pouvaient se succéder au cours d’une même année.<p>La prévision des émergences de la cécidomyie orange du blé, constitue la clé de voûte de la lutte contre ce ravageur dont un contrôle efficace par des insecticides ne se justifie éventuellement que lorsque la courte saison des pontes coïncide avec l’épiaison des froments. Les patrons d’émergence obtenus par les pièges ont été confrontés aux prévisions de différents modèles conçus en Europe ou en Amérique du Nord, et appliqués aux conditions météorologiques observées de 2007 à 2010. Aucun de ces modèles n’a prévu correctement les émergences sur l’ensemble des quatre années.<p>Les données d’émergence obtenues à l’aide des pièges à phéromone (effectifs élevés et relevés quotidiens) ont fait apparaître une relation de cause à effet entre, d’une part les vagues d’émergences et, d’autre part les épisodes pluvieux observés trois à six semaines plus tôt. L’écart entre une &61618;pluie inductrice&61618; et la vague d’émergence induite correspondante s’est avéré constant en termes d’accumulation de température :il équivaut à 160 degrés-jours en base 7°C. Partant de ce constat et des acquis des modèles antérieurs, un modèle prévisionnel original des émergences a été développé et validé sur le terrain. Allié à une meilleure connaissance de la biologie du ravageur, il constitue un outil majeur de la lutte intégrée.<p>Par ailleurs, les travaux menés ont également révélé l’existence d’un biais fréquent dans les essais d’évaluation des variétés, entraîné par la concentration des pontes de cécidomyie orange sur les premières parcelles atteignant le stade épiaison. Dans le système d’évaluation en vigueur, notamment pour l’inscription dans les catalogues nationaux, ce biais conduit à une sous-estimation du potentiel de rendement des variétés de blé les plus précoces.<p>Enfin, la découverte du rôle inducteur des pluies sur l’émergence des adultes a été exploitée en conditions contrôlées pour planifier des émergences échelonnées, et pour disposer, pendant une longue période, de jeunes adultes prêts à pondre. Cette application permet dès à présent de mesurer en serre le niveau de résistance des variétés exposées de façon homogène à l’insecte, quel que soit leur degré de précocité.<p>De diverses façons, cette étude contribue à une meilleure connaissance de la cécidomyie orange du blé et offre de nouveaux outils pour la lutte intégrée contre ce ravageur.<p><p>--------------------------------------------------<p><p>The orange wheat blossom midge, Sitodiplosis mosellana (Géhin), a common pest of wheat throughout the northern hemisphere, is known for two centuries but remains difficult to control due to its discrete behavior and its highly variable population level.<p>In general, the infestation levels in Wallonia (Belgium) are low, although levels could locally exceed worrying thresholds. <p>In the early 2000s, the sexual pheromone of S. mosellana has been identified in Canada. This discovery has led to the manufacturing of traps which have greatly improved the detection of this tiny insect. From 2007 to 2010 in Wallonia, S. mosellana captures have been daily registered in about 20 fields with different cropping histories and grown with different crops.<p>Insect captures by pheromone traps were numerous. Relation between amount of captures and risk measurement has been studied. As expected, only the males are attracted by the pheromone and the risk of ears infestation is mainly related to the presence of females. The correct interpretation of captures in pheromone traps has been established by the observation of fundamental differences between males and females concerning their mobility and their spatial distribution. <p>Despite the fact that pheromone traps are not real emergence traps, they have led to new information on adult emergence indicating that several emergence waves can be consecutive during the same year. <p>Forecasting the emergence of the adult orange wheat blossom midge is a key element on pest management. Insecticides treatments are sometimes justified when the egg laying period of the insect coincides with ear emergence of wheat. Emergence patterns established from captures of pheromone traps have been compared with the forecast of several models built in Europe or North America. These forecasting models were used with the meteorological data observed from 2007 until 2010. None of the six tested models provided a reliable forecast across the four years of our study. <p>Emergence data from catches in pheromone traps were very accurate because the number of catches were high and were taken each day. This emergence data showed a relation between emergence waves and rainfalls occurring during the preceding 3 to 6 weeks. The lag between inductive rain and emergence wave is constant in terms of temperature accumulation: it is equivalent to 160 degree–days above 7°C. This discovery, combined with experience from previous models, was incorporated into a new forecasting model.<p>In addition, the present work has also revealed the existence of a common bias in variety evaluation trials leading sometime to the concentration of the eggs in the earliest earing variety. In the current evaluation system, this bias leads to a sub-evaluation of the yield for the most precocious varieties. <p>Finally, the discovery of the inductive rain for adult emergence has been used in the screening for resistant varieties to S. mosellana by providing adults during the complete duration of the test. This application of the model allows to measure, under controlled conditions, the level of resistance of all varieties (early and late heading varieties) which are exposed homogeneously to the insect.<p>In total, this study has contributed to a better understanding of the orange wheat blossom midge and provides some new tools in the management of this pest.<p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les surfaces gazonnées constituent des écosystèmes importants de notre environnement urbain, mais leur écologie a été très peu étudiée au Québec. Le type d’entretien des pelouses peut influencer grandement la stabilité du milieu en affectant les interactions entre les communautés d’arthropodes. Ce projet de doctorat visait d’abord à caractériser les communautés d’arthropodes, et plus particulièrement les collemboles et les carabes. Par la suite, l’effet de différents programmes phytosanitaires sur les arthropodes a été évalué. Sur une période de trois ans, les arthropodes de deux surfaces gazonnées, une pelouse nouvellement établie et une pelouse établie depuis une dizaine d’années ont été échantillonnés. Quatre types d’entretien de pelouse ont été testés soit : i-entretien sans contrôle des organismes nuisibles (témoin), ii-entretien avec pesticides de synthèse, iii-entretien avec l’approche de lutte intégrée et iv-entretien écologique. Dans un autre volet, le potentiel des graminées endophytiques pour lutter contre un insecte nuisible, la punaise velue, a été évalué. À partir d’expériences au champ, la survie de ces graminées et de leur endophyte aux hivers québécois a d’abord été déterminée. Par la suite, des expériences en serres ont permis de déterminer le potentiel de différentes combinaisons de ray-grass endophytiques et de pâturin du Kentucky sur la survie de la punaise velue. Les résultats ont révélé que la diversité des arthropodes en général, et celle des collemboles et des carabes en particulier, était similaire dans les deux types de pelouses malgré une composition végétale différente. Aucune différence entre les quatre types d’entretien de pelouse n’a été détectée à moyen terme concernant l’abondance des arthropodes. Cependant, à court terme, l’application d’insecticides (diazinon et carbaryl) a entraîné une réduction des populations de collemboles et de carabes. Le ray-grass vivace et la fétuque élevée ont la capacité de survivre aux hivers québécois. Toutefois, alors que l’endophyte Neotyphodium lolii vivant en association avec le ray-grass vivace est demeuré à un niveau stable suite à deux hivers, l’association N. coenophialum -fétuque élevée n’a pas persistée. Les expériences en serres ont révélé que le ray-grass vivace endophytique ‘SR 4220’ n’a pas d’effet négatif sur la punaise velue. / Turfgrass lawns are important ecosystems in urban areas, but the ecology of cool-season lawns has not been extensively studied in Quebec. Turfgrass management may influence ecosystem stability and arthropod communities. The first objective of this thesis was to characterize arthropod communities associated with turfgrass in Québec, and more specifically Collembola and ground beetle assemblages. Second, the effect of different turfgrass management practices on arthropods was evaluated. In a three-year field study, arthropods were sampled in two turfgrass lawns: a newly established lawn and a 10-year old lawn. Four turfgrass management were tested: i-management without pest control (control), ii-management with chemical pesticides, iii-integrated pest management, and iv-ecological management. Another aspect of this thesis was the evaluation of the potential of endophytic turfgrasses for the control of the hairy chinch bug, an important insect pest in Québec. Overwinter survival of endophytes and their host plants was first tested in two ecologically different areas under natural conditions. Furthermore, the influence of different combinations of endophytic perennial ryegrass and Kentucky bluegrass on hairy chinch bug survival and development was determined under greenhouse conditions. The study indicates that the diversity of arthropods in general, and of Collembola and ground beetle in particular was similar for both lawns even if plant composition differed. After three years, no difference between the four turfgrass management practices was detected. However, short term effects following insecticide (diazinon and carbaryl) applications appeared for Collembola and ground beetles communities. Perennial ryegrass and tall fescue have the capacity to overwinter under Québec winter conditions. The endophyte Neotyphodium coenophialum found in tall fescue didn’t persist over time while the association N. lolii–perennial ryegrass remained stable after two winters. Greenhouse experiments revealed that endophytic perennial ryegrass ‘SR 4220’ did not negatively affect hairy chinch bug survival and development.