L'utilisation des combustibles fossiles, en plus d'augmenter la concentration du CO2 mondial, abaisse la lumière directe que l'on reçoit du soleil en la diffractant. Cet "assombrissement global" peut, contrairement au CO2, diminuer la croissance des arbres car il diminue la lumière donc la photosynthèse est moins importante. L' "assombrissement global", dans le cadre de l'analyse de cernes, présente un atout par rapport à évaluer seulement l'effet du CO2 comme changement global. On peut théoriquement déduire son effet sur les cernes en observant l'évolution de la relation entre les cernes et la lumière. Cela est possible car la lumière arrivant à la surface du globe suit un cycle déterminé de 11 ans. Ce cycle, le cycle solaire, est bien connu et nous savons qu'il exerce un effet sur les cernes depuis les travaux de Douglass au début du siècle passé. L'étude de l'effet de l' "assombrissement global" sur les cernes est donc un sujet de choix si l'on veut examiner une variable qui peut induire un changement lent sur le long terme, ou une tendance. Mais les méthodes traditionnelles d'analyse des cernes de croissance sont mal adaptées à la recherche de telles tendances. Au cours de cette thèse nous avons testé des méthodes statistiques modernes pour l'analyse de l'effet de la lumière en lien avec l’ "assombrissement global" sur les cernes de croissance des arbres. Ces méthodes ont ensuite été utilisées pour détecter les tendances environnementales dans les cernes. Ainsi, l'utilisation d'une méthode aveugle de séparation des signaux sources, l'analyse en composants indépendants (ICA), évite certaines suppositions et permet d'éliminer les effets des perturbations sur la croissance. Le premier chapitre de cette thèse décrit en détail cette méthode et la teste sur des données simulées de cernes de croissance d'arbres. On retrouve donc la composante climatique de la croissance isolée, telle que décrite dans le model linéaire agrégé classique. Le second chapitre applique cette méthode différemment. En effet, nous avons voulu tester la capacité de l'ICA à trouver des perturbations. On a donc ré-analysé des données dendroécologiques provenant de publications traitant d'épidémies d'insectes. Nos résultats montrent que l'ICA est capable de détecter les perturbations dans les cernes de croissance déjà identifiées et que cette méthode peut permettre l'analyse des perturbations lorsqu'il est difficile de mettre en œuvre les méthodes traditionnelles avec les données disponibles. Ensuite, dans le chapitre III, nous utilisons l'ICA dans une analyse de gradients climatiques pour voir si la température, les précipitations et la lumière ont un effet sur les cernes. Nos résultats montrent que la corrélation entre la lumière et les cernes augmente progressivement au cours du temps. Cette augmentation semble être en relation avec le niveau de pollution atmosphérique. Elle est plus forte au Népal où la proximité de l'Inde apporte de nombreux polluants, un peu moins forte en Argentine et non présente en Sibérie où la pollution est majoritairement hivernale (donc durant la saison sans croissance arborescente). Le niveau de pollution semble donc influencer la relation entre les cernes et la lumière. On peut ainsi supposer que la lumière diffuse produite par la pollution influence positivement la croissance, en contraste avec notre supposition originale. Au chapitre IV, nous voulions vérifier si le niveau de pollution influençait effectivement l'effet de la lumière sur la croissance des arbres au niveau mondial. Nous avons comparé les données d'un réseau mondial de 183 stations de mesures de la pollution atmosphérique avec l'effet du cycle solaire sur les cernes de 841 sites forestiers à proximité de ces stations. Les résultats montrent que pour les sites forestiers provenant des écosystèmes méditerranéens et altitudinaux la pollution augmente l'effet de la lumière diffuse sur la croissance depuis 1960. Dans le chapitre V, j'utilise la réaction des arbres lors des deux plus importantes éruptions volcaniques du siècle dernier pour voir si la lumière diffuse augmente bien la croissance des arbres et que cet effet n'est pas dû à la baisse concomitante de la température. Ces deux éruptions sont d'intensité égale, mais au cours de l'une d'elles un événement climatique (El Nino) a masqué son effet de refroidissement. L'analyse de 210 sites forestiers sélectionnés de façon aléatoire dans le monde entier, nous indique que c'est bien la lumière diffuse qui influence la croissance et non pas la baisse de température qui lui est associée. Au cours de cette thèse nous avons montré que la lumière modifiée par l' "assombrissement global", c'est-à-dire une baisse de la lumière directe au profit de la lumière diffuse, augmente la croissance des arbres. Ce phénomène est surtout présent pour les écosystèmes qui sont limités en eau. Cet effet de la lumière diffuse pourrait rendre difficile l'identification d'un effet de la fertilisation due au CO2. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : dendro-chronologie, dendro-climatologie, pollution atmosphérique

La forêt tropicale humide guyanaise est située dans le grand ensemble Amazonien, qui est un point chaud des enjeux sur la biodiversité et la conservation des forêts tropicales. Une connaissance de l’âge et des taux d’accroissement des arbres est primordiale pour comprendre la dynamique de ces écosystèmes Cependant, l’absence de conditions hivernales sous les tropiques rend difficile la lecture de l’histoire dans les bois de ces forêts. En se plaçant dans le champ de l’anatomie fonctionnelle, cette thèse à caractère exploratoire avait pour but, à travers différentes approches, i) de suivre l’activité cambiale de quatre espèces ligneuses durant deux ans par prélèvements de micro-carottes, ii) de faire une étude dendrochronologique sur une espèce guyanaise, iii) d’utiliser la variation de la signature isotopique comme marqueur de croissance (ou d’histoire) et iv) de tester la pollution aérienne consécutive aux lancements de la fusée Ariane comme marqueurs de la croissance. L’examen bi-mensuel de l’activité cambiale a montré que tous les arbres présentent des alternances de quasi repos et de forte activité du cambium durant les deux années. Ces périodes de ralentissement ont été plus marquées chez Parkia nitida (décidue), Parkia velutina (décidue) et Schefflera morototoni (sempervirente). On observe donc des périodes de ralentissement de l’activité du cambium aussi bien chez deux espèces décidues que chez une espèce sempervirente. Il n’y a pas de patron universel de liaisons deux à deux entre pluviométrie intra-annuelle, phénologie de la feuillaison et activité cambiale même si des analogies fortes existent au cas par cas entre deux espèces pour une relation donnée. L’étude dendrochronologique chez Parkia nitida a mis en évidence la présence de cernes de croissance bien distincts et annuels. La limite de cerne se caractérise par une fine bande de parenchyme marginal renfermant de nombreux cristaux d’oxalate de calcium. A l’échelle de l’arbre, la croissance secondaire est homogène et elle est relativement synchrone au sein d’individus de cette espèce dans le même lieu. Cependant, l’influence des paramètres climatiques testés, comme la température et les précipitations, sur la croissance radiale annuelle est faible sur la période considérée. Ces deux premières études montrent que, dans le contexte de la Guyane française, la saisonnalité annuelle très marquée de la pluviométrie ne se traduit pas par un signal suffisamment fort pour synchroniser l’ensemble du fonctionnement des arbres. Néanmoins, elle influence clairement, au cas par cas soit la feuillaison, soit la floraison, soit la croissance cambiale. Les autres méthodes de marquage de la croissance (i.e. isotopie et chimie) entreprises demandent à être approfondies. Les bois des espèces de forêt tropicale humide se caractérisant en moyenne par un pourcentage élevé du plan ligneux occupé par les parenchymes axiaux, il serait important d’entreprendre une étude approfondie de leur rôle en tant qu’accumulateurs de substances potentiellement utiles pour la défense du bois dans l’arbre contre les xylophages. L’évolution dans le temps (périodicité, vieillissement chimique) des solutions de défense mises en place dans le bois est une piste intéressante pour la dendrochronologie / The rainforest of French Guiana is located in the Amazonian region, which is a hotspot of biodiversity, thus leading to several issues about conservation in tropical forests. Knowledge of the age and growth rate of trees is essential to understand the dynamics of these ecosystems. However, due to the lack of winter conditions it is difficult to read the story in the wood of these tropical forests. In the topic of functional anatomy, this thesis intends through different approaches i) to monitor the cambial activity of four tree species during two years sampling micro-cores, ii) to make a dendrochronological study on a Guyanese species iii) to use the variation of the isotopic signature as a marker of growth (or history) and iv) to test air pollution following launches of the Ariane rocket as markers of growth. The bi-monthly review of cambial activity showed that all trees have almost alternating rest and high activity of cambium in both years. These downturns have been more pronounced in Parkia nitida (deciduous), Parkia velutina (deciduous) and Schefflera morototoni (evergreen). We observe periods of cambial activity downturn in two deciduous species as well as in an evergreen species. There is no universal pattern of connections in pairs between rainfall intra-annual phenology of leafing and cambial activity although strong similarities exist in each case between two species for a given association. The dendrochronological study in Parkia nitida highlights the presence of distinct annual growth rings. The limit is characterized by a thin band of marginal parenchyma containing numerous crystals of calcium oxalate. At tree scale, secondary growth is homogeneous and relatively synchronous within individuals of this species in the same location. However, the influence of tested climatic parameters, such as temperature and precipitation on the annual radial growth, is low over the considered period. The first two studies showed that, in the environment of French Guiana, marked annual seasonality of rainfall does not affect in a strong way the behavior of the trees. Nevertheless, those rainfalls have an influence either on leafing, flowering or cambial growth. Other methods of marking growth (i.e. isotopic and chemical) intended require further investigations. Axial parenchyma represents a high average percentage in the wood of rainforest species: it could be important to investigate more precisely its role as accumulators of potentially useful substances involved in wood defense against borers. The evolution throughout time (periodicity, chemical aging) of defense mechanisms in woods is an interesting way for dendrochronology.

Les mouvements de masse de grande ampleur en milieu côtier ont une importante influence sur la dynamique côtière dans plusieurs régions de la planète. Au Québec, la côte nord de l'estuaire maritime ainsi que du golfe du Saint-Laurent présentent plusieurs kilomètres à risque de mouvements de masse où des centaines d'amphithéâtres ont été identifiés. Actuellement, très peu de ces amphithéâtres sont datés. La datation des mouvements de masse est pourtant essentielle afin de réaliser la chronologie des événements et déterminer la récurrence de ce géorisque. De plus, la datation des mouvements de masse contribuerait à déterminer les causes de leur déclenchement. Ces éléments sont fondamentaux dans l'approfondissement des connaissances de l'évolution temporelle de la géomorphologie côtière ainsi que dans le zonage du risque. L'objectif principal de ce mémoire est d'appliquer les principes de la dendrochronologie pour dater des mouvements de masse de grande ampleur en milieu côtier. Les processus géomorphologiques génèrent un ensemble d'événements dans les environnements forestiers qui entraînent différentes réponses écologiques ou anatomiques des arbres. La réponse écologique des arbres, qui correspond à l'établissement massif d'arbres suite aux mouvements de masse, a été combinée aux réponses anatomiques des arbres comme les cicatrices d'abrasion, le bois de réaction, et les variations de croissance radiale. Nous avons développé une telle approche de datation dans trois amphithéâtres de coulées argileuses de grande ampleur dans les hautes falaises littorales de Rivière-Saint-Jean sur la côte nord du golfe du Saint-Laurent. L'analyse dendrogéomorphologique a permis de dater la formation des amphithéâtres en 1928, 1970 et 1997. La date de la coulée de 1970 a été validée à l'aide d'archives régionales du journal L'Avenir de Sept-Îles. Notre étude fait ressortir que les réponses anatomiques offrent une datation plus précise que la réponse écologique, principalement parce que des îlots forestiers constitués de nombreux survivants sont riches en réponses anatomiques dans les trois amphithéâtres. De plus, la datation de l'établissement des arbres est toujours plus tardive sur le talus que sur le plancher des amphithéâtres. Enfin, malgré que le nombre de réponses dendrogéomorphologiques par site soit inversement proportionnel à l'âge des coulées, il nous a été possible d'estimer à 150 ans la limite temporelle de la méthode dendrogéomorphologique dans l'environnement que nous avons étudié. La datation par dendrogéomorphologie, comme nous l'avons expérimenté, pourrait être appliquée à d'autres amphithéâtres de mouvements de masse en milieu côtier de la côte nord de l'estuaire maritime et du golfe du Saint-Laurent pour développer une chronologie détaillée des événements passés. Grâce à ces informations, il serait possible d'évaluer de manière précise la récurrence des mouvements de masse en milieu côtier et ainsi développer un zonage du risque de mouvements de masse dans cette région. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : dendrochronologie, dendrogéomorphologie, coulée argileuse, réponse écologique, variation de croissance radiale, bois de réaction, cicatrice, golfe du Saint-Laurent.

La formation du bois (xylogénèse) produit une large partie de la biomasse de la planète et une ressource essentielle pour l'Homme. Les cellules du bois sont produites par division dans le cambium puis s'élargissent, forment une paroi épaisse lignifiée et meurent. Pendant l'année, ces processus sont définis par des dates, durées et vitesses qui caractérisent la dynamique intra-annuelle de la xylogénèse. Cette dynamique reste peu explorée alors que c'est un aspect clé, car c'est elle qui détermine la quantité et la qualité du bois produit et c'est sur elle que les facteurs de régulation agissent. Ce travail vise à améliorer nos connaissances sur la dynamique intra-annuelle de la xylogénèse. Pendant trois ans (2007-2009), la xylogénèse a été suivie pour 45 arbres de trois espèces de conifères (sapin pectiné, épicéa commun et pin sylvestre) dans les Vosges. Pour ça, des petits échantillons de bois ont été prélevés chaque semaine sur le tronc des arbres sélectionnés. Les échantillons ont été préparés au laboratoire, puis des sections anatomiques ont été réalisées pour observer la xylogénèse au microscope. Cette thèse a permis d'améliorer notre connaissance du fonctionnement de la xylogénèse, un système biologique d'une fascinante complexité. Nous avons caractérisé - grâce à l'innovation d'une méthode statistique performante - les aspects méconnus de la dynamique de différenciation des cellules du bois. Nous avons alors pu dévoiler les mécanismes par lesquels la dynamique de la xylogénèse donne forme à la structure du cerne, établir la dynamique intra-annuelle de l'accumulation du carbone dans le bois et évaluer les mécanismes de l'influence du climat sur la xylogénèse / Wood formation (xylogenesis) produces a large part of the biomass of this planet and provides a crucial resource to Mankind. Wood cells are produced by division in the cambium, after what they enlarge, build a lignified thick wall and die. During a year, these processes take place at certain dates, last for certain durations and go at certain rates. These dates, durations and rates characterize the intra-annual dynamics of xylogenesis. This dynamics remains poorly explored whereas it is a key aspect as it determines the quantity and quality of the produced wood and conveys the influence of intrinsic (gene, hormone) and extrinsic (environment) regulatory factors. This work aims to improve our knowledge on the intra-annual dynamics of xylogenesis. During three years (2007-2009), xylogenesis was monitored for 45 trees of three conifer species (silver fir, Norway spruce, and Scots pine) in northeast France. For that, small wood samples were collected weekly on tree stem. Samples were prepared at the laboratory, and anatomical sections were cut to observe xylogenesis under a light microscope. This thesis has improved our knowledge on the functioning of xylogenesis, a biological system of a fascinating complexity. We characterized - thanks to the development of an efficient statistical method - the little known aspects of wood cell differentiation dynamics. Based on this characterization, we eluded the mechanisms by which xylogenesis dynamics shapes tree ring structure, we established the intra-annual dynamics of carbon accumulation in wood and we evaluated the mechanisms of the climate influence on xylogenesis