Le manguier (Mangifera indica L.), cinquième production fruitière mondiale, est une espèce à production irrégulière. L’irrégularité de production a des retombées économiques marquées pour tous les acteurs de la filière fruitière. Il apparait donc important de mieux comprendre les mécanismes qui déclenchent et entretiennent ce phénomène d’irrégularité de production. Le premier objectif de cette thèse est d’apporter un regard nouveau sur l’irrégularité de production du manguier en mobilisant le concept des coûts de la reproduction. Cette étude est effectuée à plusieurs échelles spatiales, unité de croissance (UC), branche charpentière, arbre, et de manière dynamique sur quatre cultivars. Les résultats montrent un effet négatif, ou coût, de la reproduction sur la croissance végétative au cycle suivant, avec des comportements contrastés des cultivars en lien avec leur irrégularité de production. En particulier, un effort reproducteur important diminue la probabilité de débourrement végétatif des UCs porteuses. Le second objectif est d’étudier, chez deux cultivars et à l’échelle de l’UC, les modifications anatomiques et hydrauliques liées à la croissance du fruit, et des mécanismes trophiques et hormonaux contribuant à cet effet négatif de la reproduction sur le débourrement végétatif. Les résultats montrent que la reproduction entraîne une différenciation du cambium de l’UC porteuse principalement en phloème. Les inflorescences et les fruits diffusent de l’auxine qui inhibe le démarrage végétatif des UCs reproductrices. Les fruits en croissance mobilisent les réserves en amidon de l’UC porteuse. Les faibles teneurs en amidon de ces UCs pendant et après la récolte contribuent à réduire leur probabilité de débourrement végétatif, et/ou à le retarder lorsqu’il a lieu. Les résultats diffèrent entre les deux cultivars, et l’implication de ces mécanismes dans l’irrégularité de production est discutée. Nos résultats permettent de mieux comprendre les facteurs qui entretiennent l’irrégularité ou l’alternance de production de différents cultivars de manguiers. De façon appliquée, ils suggèrent que des techniques de taille adaptées à chaque cultivar et nature d’UC pourraient permettre d’obtenir une production plus régulière chaque année. / The mango tree (Mangifera indica), the fifth fruit crop production in the world, is characterized by an irregular bearing pattern. Irregular bearing is responsible for economic difficulties for producers and for all actors along the fruit industry chain. A better understanding of mechanisms which trigger and maintain irregular bearing is therefore necessary. The first objective of this study is to provide a new perspective on irregular bearing of the mango tree using a concept developed in ecology and evolutionary biology, the costs of reproduction. The experiment was carried out dynamically at several spatial scales, growth unit (GU), scaffold branch, tree, and on four cultivars. Results show a negative effect, or cost, of reproduction on vegetative growth during the following cycle, with cultivar-specific behaviors related to their bearing pattern. In particular, an important reproductive effort reduces the probability of vegetative burst of the bearing GUs. The second objective is to study, for two cultivars and at the GU scale, the anatomical changes of the bearing axis during fruit growth, and hormonal and trophic mechanisms involved in the negative effects of reproduction on vegetative bud outgrowth. Results show that reproduction leads to cambium differentiation mainly in phloem, favoring nutrients and water supply to the fruit. Inflorescences and growing fruits release auxin, contributing to vegetative bud burst inhibition on fruiting GUs. Growing fruits mobilize starch reserves of bearing GUs. Their low starch content at and after harvest contributes to decrease their probability of vegetative burst, and/or delay it when it occurs. The results reveal a strong cultivar effect, and the involvement of these mechanisms in irregular bearing is discussed. Our results allow to better understand the factors maintaining irregular or alternate bearing of different mango cultivars. From a practical perspective, they suggest that pruning techniques adapted to each cultivar and GU fate may contribute to more regular production each year.

La taille est une pratique culturale courante en arboriculture. Pourtant ses effets sur le rendement sont variables et peu prévisibles. Dans cette thèse, nous proposons d'étudier les effets de la taille sur la croissance végétative et la reproduction du manguier (Mangifera indica L.), à l'échelle de l'axe et de l’arbre, afin de mieux comprendre comment s’élabore le rendement suite à la taille. La taille a été caractérisée par deux facteurs : l’intensité de taille, définie à l’échelle de l’arbre comme la quantité de biomasse retirée par volume de canopée, et la sévérité de taille, définie à l’échelle de l’axe comme la profondeur de taille le long de l’axe. A l’échelle de l’axe, l’intensité et la sévérité de taille ont eu des effets sur l’occurrence, l’intensité et la dynamique de la croissance végétative. Nous avons aussi mis en évidence un rôle important du diamètre de l’axe taillé sur l’occurrence et l’intensité de la croissance végétative. La croissance végétative qui résulte de la taille a conduit à l’apparition de nouvelles populations d’axes dont les proportions dépendent de l’intensité de taille des arbres. La floraison de ces différentes populations d’axes diffère en termes d’occurrence, d’intensité et de dynamique et est affectée négativement par l’intensité et la sévérité de taille. A l’échelle de l’arbre, les rendements ont eu tendance à être plus faibles sur les arbres modérément et intensément taillés du fait d’une diminution du taux de floraison et/ou du poids moyen des fruits. Les arbres faiblement taillés ont eu des rendements similaires à ceux des arbres non taillés. Les effets de la taille sur la croissance végétative, aux niveaux structurel et temporel, ont été intégrés dans un modèle structure-fonction d'élaboration du rendement et de la qualité de la mangue, afin de caractériser les effets de la taille à l'échelle plus globale de l'arbre. Ce modèle nous a montré que le nombre d’axes et la surface foliaire retirés au moment de la taille sont largement compensés par la stimulation de la croissance végétative qui a suivi. L’intégration des effets de la taille sur la reproduction dans le modèle permettra de concevoir des itinéraires techniques intégrant les pratiques de taille afin de répondre aux problèmes agronomiques rencontrés sur le manguier, tels que les asynchronismes ou les irrégularités de production. / Pruning is a common practice in tree fruit crops. However, its effects on the yield are variable and hardly predictable. In this thesis, we propose to study the effects of pruning on vegetative growth and reproduction for the mango tree (Mangifera indica L.), at the axis and at the tree scales, in order to better understand how fruit yield built-up following pruning. Pruning was characterized by two factors: pruning intensity, defined at the tree scale as the amount of fresh biomass removed per unit volume of canopy, and pruning severity, defined at the axis scale as the depth of pruning along the axis. At the axis scale, pruning intensity and severity had an effect on the occurrence, intensity and dynamics of vegetative growth. We also highlighted a major role of the diameter of the pruned axis on the occurrence and intensity of vegetative growth. The vegetative growth which results from pruning led to the emergence of new populations of axes whose proportions depend on pruning intensity. Flowering of these different populations of axes differ in terms of occurrence, intensity and dynamics and was affected negatively by pruning intensity and severity. At the tree scale, yields tended to be lower on moderately and intensively pruned trees as a result of a decrease of flowering rate and/or average weight of fruits. Lightly pruned trees had similar yields compared to unpruned trees. The effects of pruning on the vegetative growth, at the structural and temporal levels, were integrated in a functional-structural model of fruit yield and quality build-up. The model has shown that the number of axes and the leaf area removed at the pruning time were widely compensated by the vegetative growth stimulation that followed. The integration of the effects of pruning on reproduction will allow developing crop management techniques integrating pruning techniques in order to respond to agronomic issues related to mango tree as asynchronisms and irregular bearing.

Le dernier rapport du GIEC confirme clairement des projections climatiques prévoyant une augmentation des températures et de leur variabilité à la fin du XXIème siècle. Les effets de ces changements sur la production et la qualité des fruits ont été étudiés dans le cadre du projet CAQ40(INRA). Les expérimentations menées sur des pêchers en pot placés sous différents climats (témoin,+2°C et +5°C), ont permis d’identifier les processus (phénologie, développement, croissance,photosynthèse, métabolisme) les plus sensibles à l’élévation des températures et leurs conséquences sur le développement et la composition des fruits et la pérennité de la production.L’élévation de température a augmenté la demande climatique entraînant une diminution du potentiel hydrique des arbres, ce qui a pu entrainer une concentration des composés d’intérêt dans le fruit. La réduction du taux de photosynthèse des feuilles dans des conditions de forte température est liée à une inhibition de la photosynthèse par les températures élevées et à un contrôle stomatique lié au statut hydrique.Après floraison, l’élévation de température accélère la croissance végétative, induisant une mise en place de la surface foliaire anticipée. Cette croissance végétative précoce a eu pour conséquence (i) une dynamique très rapide d’élongation des axes en pousse longue (ii) une dominance apicale plus marquée, (iii) une diminution de la ramification des axes axillaires,contrairement aux traitements thermiques plus tardifs qui ont eu un effet défavorable sur l’initiation et la différenciation des bourgeons floraux réduisant le potentiel de production l’année suivante.En outre, l’augmentation de température après floraison a entraîné un raccourcissement très marqué de la durée de croissance du fruit, avec une date de récolte anticipée de près de 3semaines. Ce raccourcissement de la durée de croissance du fruit a entraîné une diminution du flux entrant de carbone dans le fruit, pénalisant sa croissance et sa qualité. Le climat très différent entre les deux années expérimentales a entrainé une forte variabilité de la composition des fruits entre les deux années d’expérimentation. En 2014, une élévation de température précoce ou continue a conduit à récolter des fruits de petites tailles ayant des concentrations et des teneurs en saccharose plus importantes. En 2015, la durée de développement entre floraison et maturité était encore plus courte qu’en 2014 ce qui pouvait être lié au climat plus chaud de 2015 et les fruits ont été moins sucrés et plus acides que ceux de 2014. Toutefois, l’élévation des températures en fin de développement en 2015 a augmenté les teneurs et les concentrations en hexoses et en sorbitol liées à un effet concentration mais également à un effet sur le métabolisme. L’élévation des températures en milieu et en fin de cycle a également favorisé l’accumulation d’acide malique et citrique. Les fortes températures n’ont pas eu beaucoup d’effet sur la vitamine C et ont soit augmenté ou diminué les teneurs en composés phénoliques. Les effets d’une élévation de la température sur le métabolisme sont donc très dépendants du stade de développement du fruit.L’utilisation de modèle à l’échelle du fruit (Virtual Fruit) et à l’échelle de l’arbre (QualiTree)pourrait permettre de simuler à la fois l’effet de l’environnement et des pratiques culturales sur la croissance et la qualité du fruit, et donner une vision plus intégrée du fonctionnement de la plante sous contraintes environnementales. / The latest IPCC report clearly confirms the climate projections for increasing temperaturesand their variability at the end of the 21st century. The effects of climate changes in fruit yield andquality have been studied in a project funded by INRA (project CAQ40, Metaprogramme ACCAF).Experiments carried out on potted peaches placed in different climates (control, +2 ° C and + 5 ° C),allowed the identification of the processes (phenology, development, growth, photosynthesis,metabolism) most sensitive to rising temperatures and their consequences on the development andcomposition of fruits and the sustainability of production.Higher temperature has increased the demand for water, leading to a decrease in the waterpotential of the trees, which may have led to a concentration of the compounds of interest in thefruit. The reduction of leaf photosynthesis under high temperature conditions was related to theinhibition of photosynthesis by high temperatures and stomatal control related to water status.After flowering, the rise in temperature accelerates the vegetative growth, triggering a more rapidestablishment of leaf area. This early vegetative growth resulted in: (i) very rapid dynamics ofelongation of the axes in long shoot (ii) a more pronounced apical dominance, (iii) a decrease in theaxillary axial branching. In contrast the later heat treatment had an adverse effect on the initiationand differentiation of floral buds reducing the production potential in the following year.In addition, the increase in temperature after flowering resulted in a marked shortening ofthe fruit growth period, with an expected harvest date almost 3 weeks earlier. This shortening offruit growth duration has led to a decrease in the flow of carbon entering the fruit, penalizing itsgrowth and quality. The very different climates between the two experimental years resulted in ahigh variability in fruit composition between the two years of experimentation. In 2014, increasedtemperature during the early stage of fruit development or continuously led to the harvest ofsmaller fruit with higher concentrations and higher sucrose content. In 2015, the time durationbetween flowering and maturity was even shorter than in 2014, which could be linked to thewarmer climate of 2015. In 2015 fruits were less sweet and acidic than those of 2014. However, therise of temperatures at the end of fruit development in 2015 increased the levels andconcentrations of hexoses and sorbitol; this increase was partially due to a concentration effect butalso to an effect on fruit metabolism. Increased temperatures in the middle and at the end of fruitdevelopment also favoured the accumulation of malic and citric acid. The high temperatures did nothave much effect on vitamin C and either increased or decreased the levels of phenolic compounds.The effects of an increase in temperature on the metabolism are therefore very dependent on thestage of fruit development.The use of a Fruit‐scale model and a tree‐level (QualiTree) model could simulate both the effect ofthe environment and cultural practices on the growth and quality of the fruit, and give a moreintegrated view of the plant's functioning under environmental constraints.

Les pucerons sont des ravageurs importants des principales espèces fruitières en France, pêcher et pommier notamment. Dans le but de réduire l’usage des produits phytosanitaires, différentes alternatives sont envisagées pour contrôler les pucerons en verger. Nous avons commencé ce travail de thèse par une synthèse des différentes méthodes alternatives de contrôle envisageables et leur positionnement au cours des différentes étapes du cycle biologique du puceron. Puis nous avons étudié les effets de la modulation des caractéristiques de la plante hôte, via les pratiques culturales, sur l’abondance des pucerons. Notre étude se base sur l’hypothèse « Plant Vigor » qui énonce que les insectes phytophages sont plus performants sur les plantes ou les organes de forte vigueur. Par conséquent, sur nos deux dispositifs expérimentaux factoriels nous avons combiné des suivis dynamiques de croissance végétative et d’abondance de pucerons : Prunus persica - Myzus persicae (2 niveaux d’irrigation × 2 niveaux d’apport azoté) et Malus domestica - Dysaphis plantaginea (2 niveaux d’irrigation × 2 génotypes d’arbre). Les facteurs ont été choisis pour leur impact potentiel sur la croissance végétative et la qualité nutritionnelle de la plante hôte. Les expérimentations ont été menées sur de jeunes arbres en pot, ne portant pas de fruit. Au niveau du rameau, l’abondance des pucerons est positivement corrélée à la croissance végétative sur les deux systèmes étudiés. Sur pêcher, la relation disponibilité en azote et abondance de pucerons semble être médiée par le fort impact de l’azote sur la croissance végétative. L’effet négatif de la restriction hydrique sur l’abondance de pucerons ne semble pas lié à un impact sur la croissance végétative. Aussi sur le second système étudié : pommier-puceron cendré, nous avons choisi de faire varier les apports en eau et de travailler sur deux génotypes, pour tester la généricité de la réponse observée. A l’échelle du rameau, l’effet de la restriction hydrique sur l’abondance de pucerons est négatif pour un génotype et positif pour l’autre. Par contre à l’échelle de l’arbre, sur les deux génotypes l’abondance de pucerons est corrélée positivement à la croissance végétative et la restriction hydrique impacte négativement l’abondance de pucerons, ce qui suggère que la performance des pucerons est limitée sur les arbres en restriction hydrique par une autre composante que la vigueur de l’arbre. Ce travail de thèse montre que la restriction hydrique et le contrôle de la vigueur via les apports azotés peuvent s’avérer être des leviers pour le contrôle des pucerons en verger fruitier. Cependant les relations mises en évidence sont dépendantes du génotype, ainsi que de l’échelle d’analyse. Il reste à évaluer l’applicabilité de telles mesures sur des arbres en conditions de production, en prenant en compte notamment l’effet des restrictions hydrique et azotée sur la production fruitière. / Aphids are major pests of important fruit trees in France, especially peach and appletrees. In order to reduce chemical use, various alternatives can be implemented for themanagement of aphids in orchards. This thesis starts by a review of the different alternativemanagement methods and their positioning at different aphid life cycle stages. Then our workfocuses on the study of the effects of modulation of host plant characteristics, through culturalpractices, on aphid abundance. Our study is based on the Plant Vigor Hypothesis which statesthat phytophagous insects are more performant on vigorous plant or organ. Thus, in theexperimental part we combined dynamic assessment of vegetative growth and aphid abundanceduring two factorial experiments: Prunus persica – Myzus persicae (2 levels of water supply ×2 levels of nitrogen supply) and Malus domestica – Dysaphis plantaginea (2 levels of watersupply × 2 tree genotypes). We chose those factors for their possible impact on vegetativegrowth and nutritional quality of the host plant. We conducted the experiments on young nonbearingpotted trees. At shoot scale, aphid abundance is positively correlated to vegetativegrowth for both studied systems. On peach tree, the positive impact of nitrogen availability onaphid abundance seems to be mediated by the strong positive impact of nitrogen on vegetativegrowth. The negative effect of water restriction on aphid abundance seems to be unrelated toan impact of water availability on vegetative growth. Thus on the second studied system: appletree – rosy apple aphid, we chose to vary water supply and to work on two genotypes to test thegenericity of the observed pattern. At shoot scale, water restriction has a positive effect on aphidabundance on one tree genotype and a negative effect on the other one, whereas at tree scalefor both tree genotypes aphid abundance is positively correlated to vegetative growth and waterrestriction negatively impacts aphid abundance. These results suggest that aphid performanceon water restricted trees is limited by another host plant characteristics than vegetative growth.This thesis shows that water restriction and vigour management through nitrogen fertilizationcan be implemented to manage aphids in fruit orchards. However, the patterns evidenced aredependent on tree genotype and on the scale of analysis. The applicability of these alternativemethods remains to be assessed in producing orchards, taking into account the effects of waterand nitrogen restrictions on fruit production.