Chez certaines espèces telles que le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx.), les arbres sont reliés entre eux par une racine mère due à leur mode de propagation par drageonnement. Ces liens racinaires remettent en question les notions classiques d'individualité des arbres pour l'accès aux ressources et pour la compétition, puisqu'ils permettent les échanges d'eau, de minéraux ou encore d'hydrates de carbone. Le but de cette étude était de démontrer qu'un arbre pouvait influencer la physiologie d'un autre arbre grâce au lien racinaire qui les unit. Pendant les étés 2007 et 2008, des couples de peuplier faux-tremble issus du drageonnement (i.e. 2 ramets reliés par une racine parentale) répartis en trois classes de hauteur (dominante, codominante et supprimée) ont été sélectionnés, puis les ramets situés en position distale par rapport à la racine parentale ont été manuellement défoliés. L'effet de la défoliation sur la photosynthèse, la conductance stomatique, la surface foliaire spécifique (SFS) et la concentration en sucres des feuilles a été mesuré sur les ramets non défoliés. Les résultats montrent que la défoliation d'un arbre a causé une réponse physiologique chez un autre arbre relié par la racine. A l'été 2007, l'effet de la défoliation a été plus important sur les ramets de la classe supprimée, dont la photosynthèse avait augmenté de 17% par rapport aux témoins non défoliés. L'effet était moins important sur les ramets codominants (augmentation de 14%) et dominants (12%). A l'été 2007, la SFS était plus importante pour les ramets supprimés, l'effet de la défoliation étant décroissant pour les classes codominante et dominante. Ce résultat suggère une augmentation plus importante des compétences photosynthétiques des ramets supprimés par rapport à ceux des autres classes de hauteur. À l'été 2008, aucun effet de la défoliation n'a été observé, probablement dû à des conditions d'humidité élevées résultant en des valeurs de conductance stomatique beaucoup plus élevées qu'en 2007 (+55%). Sous de fortes conditions d'humidité, la conductance hydrique foliaire ne limite pas la conductance stomatique, donc le taux d'assimilation du CO₂ était probablement à son maximum d'où l'absence d'augmentation du taux de photosynthèse. La concentration en sucres était identique pour les trois classes par rapport aux témoins pour les 2 années d'étude. Ce résultat indique que l'effet de la défoliation interviendrait surtout au niveau des compétences photosynthétiques des feuilles et non au niveau énergétique. Cette étude montre que les arbres peuvent interagir physiologiquement à travers les liens racinaires. La présence de liens racinaires devrait ainsi être considérée dans la dynamique de tels peuplements. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Défoliation, Drageons, Peuplier faux-tremble, Photosynthèse, Lien racinaire, Surface foliaire spécifique.

Une augmentation des dépérissements forestiers a été observée ces dernières décennies et les mécanismes écophysiologiques sous-jacents à un phénomène de mortalité sont aujourd’hui mal connus. La multiplicité des études a permis de dégager plusieurs hypothèses sur les mécanismes fonctionnels mis à l’œuvre lors d’un événement de dépérissement menant à la mortalité dont deux se dégagent : un dysfonctionnement du système hydraulique ou un épuisement des réserves carbonées. Néanmoins, ces hypothèses se sont révélées être non exclusives, ni exhaustives. D’autres hypothèses ont alors été proposées, notamment la contribution d’un dysfonctionnement azoté. De nombreuses observations font état d’un risque potentiel sur l’état écologique du hêtre face à ces changements climatiques globaux par notamment une baisse de la disponibilité en azote du sol et une augmentation des événements de sécheresse. Le travail au sein de cette thèse a donc cherché à évaluer la contribution des métabolismes azoté et carboné aux dysfonctionnements observés lors d’un épisode de dépérissement menant à une mortalité. Durant les 3 ans du projet, nous avons étudié comment le métabolisme azoté et carboné pouvaient être impactés par des défoliations annuelles successives ou une sécheresse longue et intense. Notre étude a permis de montrer que face à une contrainte hydrique sévère ou une défoliation, le cycle azoté interne à l’arbre est conservé avec une forte allocation de l’azote vers le compartiment foliaire au printemps et un recyclage efficace vers les organes pérennes à l’automne. Nous avons pu estimer que cet azote recyclé à l’automne contribue fortement à la mise en place du nouveau compartiment foliaire au printemps suivant et ce, même face à des contraintes importantes. Nous avons pu également mettre en évidence que la quantité de réserves carbonées est maintenue face à une défoliation et, au moins dans un premier temps, face à une sécheresse. Néanmoins, la demande proportionnelle pour des besoins osmotiques a mené à des changements de la composition des sucres de jeunes branches et, face à une sécheresse longue et intense, à une baisse de la quantité de réserves carbonées jusqu’à la mort de l’arbre où les réserves carbonées sont fortement diminuées mais pas totalement épuisées. Finalement, le taux de mortalité dans notre expérimentation fut très faible indiquant la résistance du hêtre lorrain à des contraintes extrêmes. Nos résultats soulignent le caractère de résistance du hêtre face à une contrainte via des ajustements des métabolismes internes mais cette résistance pourrait être perdue si la contrainte est plus longue et plus récurrente. Ces éléments peuvent questionner sur le possible maintien du hêtre face aux changements climatiques / An increase in forest dieback has been observed in recent decades and the question of how trees will react to these brutal changes is raised by the scientific community but not yet resolved. The multiplicity of studies made it possible to draw several hypotheses on the functional mechanisms put into action during a death event leading to mortality, two of which emerge: a dysfunction of the hydraulic system or a depletion of carbon reserves. Nevertheless, these assumptions turned out to be neither exclusive nor exhaustive. Other hypotheses were then proposed in addition to existing ones, in particular the contribution of nitrogen metabolism during a mortality event. Numerous observations point to a potential risk to the ecological status of beech in the face of these global climate changes, in particular a decrease in the availability of soil nitrogen and an increase in drought events. The work in this thesis has therefore sought to evaluate the contribution of nitrogen and carbon metabolisms to dysfunctions observed during an episode of dieback leading to mortality. During the 3 years of the project, we studied how the nitrogen and carbon metabolism could be impacted by successive annual defoliation or a long and intense drought. Our study has shown the internal tree nitrogen cycle is conserved with a strong allocation of nitrogen to the leaf compartment in the spring, its conservation in the foliage during the growing season and an efficient recycling of the leaf nitrogen to the perennial organs during nitrogen winter remobilization. We have been able to estimate that this recycled nitrogen in the fall contributes significantly to the setting up of the new leaf compartment the following spring, even in the face of significant constraints. We have also been able to show that the quantity of carbon reserves is maintained in the face of defoliation and, at least initially, in the face of drought. Nevertheless, the proportional demand for osmotic requirements in the face of a long and intense drought has led to a decrease in the amount of carbon reserves. When the tree dies, the carbon reserves are greatly reduced, but not until exhaustion, contrary to the theory. Finally, the mortality rate in our experiment was quite low indicating the resistance of the Lorraine beech to extreme constraints such as successive defoliation or a long and intense drought. Our results emphasize the resistance character of the beech against a constraint via internal metabolism adjustments but this resistance could be lost if the stress is longer and more recurrent. These elements can question the possible maintenance of beech in the face of climate change

La forêt boréale renferme plusieurs espèces d'insectes forestiers caractérisés par des dynamiques de population éruptives. Ces insectes peuvent affecter le paysage en influençant la mortalité et la croissance des arbres. La livrée des forêts est un ravageur majeur du peuplier faux-tremble, la plus importante espèce d'arbre feuillu de la forêt boréale de l'Amérique du Nord et une essence qui connaît une importance économique grandissante. Cette étude a pour but d'établir une relation entre les caractéristiques de la végétation forestière et les dynamiques de défoliation de la livrée des forêts lors de l'épidémie de 1999-2002 en Abitibi-Témiscamingue. La végétation forestière est caractérisée par le type d'habitat (forestier, non-forestier), l'âge et le type de couvert de peuplements ainsi que la diversité des types de couverts et l'abondance des milieux de bordure dans le paysage. Ces caractéristiques sont évaluées localement et contextuellement à de multiples étendues spatiales. Les dynamiques de défoliation sont classées en trois catégories de persistance: absence de défoliation, la défoliation modérée ou sévère sur un an et la défoliation modérée ou sévère sur plus d'un an (2-4 ans). Un échantillonnage stratifié aléatoire a été effectué à l'aide d'un système d'information géographique (SIG) à partir d'une base de données géoréférencées contenant les cartes de défoliation et les cartes écoforestières. Des analyses de régressions logistiques nominales ont été utilisées afin de déterminer les probabilités d'incidence des différentes dynamiques de défoliation en fonction des caractéristiques locales et de paysage de la végétation forestière. Les résultats révèlent que les paysages contenant une grande concentration d'essences feuillues où l'âge du peuplement central est de 50 ans sont les plus probables de subir des dynamiques de défoliation prolongées. La diversité des types de couverts dans le paysage augmente la probabilité que les défoliations ne durent qu'une seule année. Une augmentation de l'abondance des milieux de bordure dans le paysage réduit de la persistance de défoliation. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Livrée des forêts, Dynamique de défoliation, Épidémie, Composition forestière, Hétérogénéité, Régression logistique, Abitibi, Boréal.

Le sapin baumier (Abies balsamea L.), espèce favorite des producteurs d'arbres et de couronnes de Noël dans les provinces de l'Atlantique, est victime de chutes d'aiguilles sévères (abscission prématurée) après la récolte. Une série d'expériences ont été réalisées pour : (i) déterminer le rôle des racines, (ii) identifier la température et le temps d'exposition optimums permettant d'augmenter la durée de rétention des aiguilles (DRA) en post-récolte; (iii) déterminer et caractériser les changements de concentration en phytohormones en réponse à un traitement de basse température (BT); (iv) élucider l'effet interactif des facteurs génotypiques et environnementaux sur la DRA post-récolte; et (v) investiguer les dynamiques temporelles de l'accumulation de l'acide abscissique (ABA) induite par les basses températures et évaluer l'effet de l'ABA sur la DRA. Les semis de sapin baumier soumis à 5°C durant au moins 6 h ont présenté une DRA supérieure de 11 jours et la présence de racines a eu un effet synergique retardant l'abscission des aiguilles. Lorsque soumis à 5°C durant 48 h, la concentration foliaire en ABA des semis a augmenté de 2,5 fois (2007 ng g⁻¹ DW) et l'acide gibbérellique GA₄₄ a diminué de 3,5 fois (9,85 ng g⁻¹ DW). Le traitement BT n'a eu aucun effet sur les phytohormones dans les racines. Parmi les deux génotypes (AB-NSD-184 et AB-NSD-004) étudiés dans le verger Debert en Nouvelle-Ecosse, une corrélation négative fut observée entre la DRA post-récolte des branches échantillonnées et les facteurs climatiques choisis (moyenne des heures de photopériode quotidienne (PP) et moyenne des températures maximales quotidiennes) (R²=0,75; P=0,001) ainsi qu'avec les concentrations foliaires en ABA (R²=0,38; P=0,001) chez le génotype ABNSD- 184 seulement. Une DRA maximale de 180 jours et minimale de 41 jours furent observées respectivement en octobre et juin. Les conditions environnementales ont fortement modulé les effets du traitement BT sur la RDA post-récolte. La déshydratation a accéléré l'abscission des aiguilles, et le traitement BT appliqué sous conditions lumineuses a compensé pour les effets de la déshydratation et a augmenté la RDA de 30 jours. De tels avantages n'ont pas été observés lorsque le traitement fut appliqué dans l'obscurité. Les bénéfices physiologiques découlant du traitement BT ne furent présents que sous un faible déficit de pression de vapeur (DPV; < 0,87 kPa). Sous DPV élevé (> 1,30 kPa), BT a diminué la RDA de 35% (45 jours), réduit de moitié la teneur en eau relative des aiguilles, et augmenté de 4 fois le potentiel hydrique du xylème. Les changements temporels de la concentration foliaire en ABA ont différé entre les génotypes et I l l l'ABA a augmenté avec le temps après récolte. L'apport d'ABA via le xylème à des concentrations > 95 uM a provoqué l'abscission des aiguilles. Cependant, une concentration entre 2,5 et 7,5 uM d'ABA acheminée via le xylème durant 15 jours a prolongé la DRA de 20 jours. Ni les concentrations élevées d'ABA (12,5 uM), ni l'inhibition de la synthèse de l'ABA n'ont augmenté la DRA. Les bénéfices du traitement BT sur la durée de rétention des aiguilles implique des changements de l'ABA foliaire et cette réponse a varié en fonction des génotypes et des conditions environnementales.

L’épidémie de la tordeuse des bourgeons de l’épinette (TBE) ayant débuté en 2006 au Québec a désormais affecté plus de 7 million d’hectares. Bien que l’abondance et la vigueur de la régénération préétablie soient des facteurs de haute importance concernant la composition et la productivité futures des forêts, très peu d’études ont ciblé la façon dont celles-ci sont affectées par la TBE. La coupe de récupération post-TBE deviendra un enjeu économique majeur en zone boréale et la réduction de son impact passe par une compréhension des processus écologiques affectés par l’épidémie en cours. La présente étude vise à approfondir les connaissances de l’impact d’une épidémie de la TBE et de la coupe de récupération post-TBE sur la défoliation subie par la régénération préétablie de peuplements mixtes de sapin baumier et d’épinette noire. Les objectifs spécifiques sont d’abord d’évaluer l’effet de la hauteur et de l’espèce des tiges de régénération, ainsi que de la composition du peuplement, sur la défoliation subie par la régénération préétablie. Ensuite, d’évaluer l’effet de la coupe de récupération sur cette défoliation. Les résultats démontrent que la hauteur, l’espèce, la composition du peuplement et la coupe de récupération affectent toutes significativement la défoliation subie par la régénération. Les individus plus grands, les tiges de sapin baumier et toutes les tiges se trouvant dans des sapinières subissent davantage de défoliation. La défoliation des tiges d’épinette noire dans les pessières était radicalement plus élevée dans les sites récupérés comparativement aux sites naturels, ce qui pourrait influencer la composition future de ces peuplements. Davantage d’études long-terme sont nécessaires afin de mieux comprendre la dynamique sous la canopée durant une épidémie de la TBE, en particulier dans des peuplements dominés par l’épinette noire, ce qui permettrait une meilleure gestion écosystémique de nos forêts et une diminution leur susceptibilité à la TBE. / Since 2006, the area defoliated by the spruce budworm (SBW) in Quebec has doubled almost every year, and it has now affected more than 7 million hectares. Although advance regeneration abundance and vigor are critical factors determining future forest composition and productivity, very few studies have focused on how they are affected by a SBW outbreak. In the years to come, post-SBW salvage logging will become a major economic issue in boreal forests and reducing its impact involves an understanding of the ecological processes affected by the outbreak in progress. This study aims to determine the impact of SBW outbreaks and of post-outbreak salvage logging on the defoliation sustained by advance regeneration in mixed stands of balsam fir and black spruce. The specific objectives were, first, to assess the effect of regeneration height and species (balsam fir or black spruce), as well as canopy composition, on the defoliation of advance regeneration. Second, to evaluate whether the defoliation sustained by advance regeneration is greater in salvage logged sites or in natural stands of different compositions. Results showed that height and species of regeneration, canopy composition and salvage logging all significantly affected defoliation. Taller advance regeneration, balsam fir advance regeneration, and all regenerating stems in fir-dominated stands sustained more defoliation. Defoliation sustained by black spruce regeneration was much greater in post-outbreak harvested stands than in the understory of natural sites. Harvesting stands with an important component of black spruce regeneration could potentially reduce the future abundance of black spruce, the preferred species for harvesting. Long-term studies are needed to better understand the dynamics in the regeneration layer during a SBW outbreak, particularly in spruce-dominated stands, to conduct better ecosystem-based management and to help reduce the overall susceptibility of our forests.

Parmi les perturbations attendues des écosystèmes forestiers dans le cadre du changement climatique, les dégâts causés par les insectes ravageurs devraient augmenter en raison notamment de la hausse des températures. Ces dommages devraient réduire la capacité des forêts à stocker du carbone, et donc à atténuer les causes du changement climatique. Plus spécifiquement, il est prédit que l’augmentation des pullulations d’insectes défoliateurs conduise à une diminution importante de la productivité des forêts mais leur impact réel est difficile à quantifier et à comprendre. L’objectif général de ce travail a donc été d’améliorer nos connaissances sur l’impact d’une défoliation sur la croissance d’arbres d’âges contrastés et soumis à différentes contraintes environnementales. Dans un premier temps, ce travail a permis de quantifier la relation entre l’intensité de défoliation de la processionnaire du pin et la perte de production du pin maritime. Une méta-analyse nous a permis de synthétiser les résultats de l’ensemble des 45 études publiées à ce jour sur le sujet. Par la suite, profitant d’une pullulation exceptionnelle de processionnaire du pin pendant l’hiver 2009-2010, nous avons expérimentalement testé l’effet de défoliations variant de 25 à 100% en interaction avec l’âge des peuplements de pin maritime. Nous concluons que les pertes de production sont proportionnelles à l’intensité de défoliation et augmentent avec l’âge de l’arbre.L’évolution du climat étant susceptible de favoriser la combinaison de différents stress, nous nous sommes également intéressés aux effets cumulés de la défoliation et du stress hydrique sur la croissance de l’arbre. Notre étude révèle que la défoliation et le stress hydrique ont des effets additifs sur la croissance du pin maritime. Nos résultats confirment la complexité de la réponse éco-physiologique de l’arbre à la défoliation. L’étude des réserves carbonées et azotées nous a permis d’explorer les possibles mécanismes sous-jacents à l’effet d’une défoliation. Plus qu’une simple diminution de la fixation carbonée par altération de l’appareil photosynthétique, nous proposons que la défoliation affecte la croissance via des processus de limitation en ressources carbonées et azotées. Les réserves carbonées n’étant affectées qu’en début de saison, nous émettons l’hypothèse d’une limitation azotée de l’arbre après défoliation. Ainsi, la défoliation et le stress hydrique pourraient diminuer conjointement la disponibilité en eau et en ressources minérales, ce qui expliquerait leurs effets additifs sur la croissance de l’arbre. / In the context of climate change, forest pest outbreaks, among other biotic disturbances, are expected to be more frequent in response to increasing temperatures. The resulting damage is likely to adversely affect forests net primary production and their contribution to climate mitigation via carbon sequestration. More specifically, insect defoliators are to predicted to be more prevalent in the future but their real impact on forest productivity is difficult to evaluate and interpret. Our main objective was then to improve our understanding of insect defoliation impact on tree growth at different tree ages and under various climatic conditions.First, we assessed the relationship between the intensity of pine processionary moth defoliation and maritime pine growth loss. We carried out a meta-analysis to summarize the outcomes of the 45 published studies that addressed this issue. Then, we took advantage of a severe pine processionary moth outbreak to set up a large field experiment where we controlled for both the age (from 3 to 40 years old) and the defoliation rate (from 25 to 100%) of Pinus pinaster trees. We showed that radial growth losses were proportional to defoliation intensity and more important in older trees.As the combination of several disturbances is likely to be more frequent under climate change, we developed a manipulative experiment to quantify the cumulative impact of water stress and defoliation on maritime pine tree growth. We found additive detrimental effects of water stress and defoliation on maritime pine tree growth.Our results confirm that tree response to defoliation, including various eco-physiological processes, is complex. To decipher the underlying mechanisms we analyzed the dynamics of nutrient and carbohydrates pools in defoliated trees during the growing season. Our findings suggest that defoliation affect tree growth through resource limitation rather than via a reduction of carbon fixation due to altered photosynthesis. Since carbohydrates pools were only affected early in the season, our results support the hypothesis of a nitrogen limitation in trees following defoliation. Additive effects of defoliation and water stress may then be explained by similar adverse consequences on water flow and nitrogen uptake.

La présente étude examine la variation de l’accumulation de la silice chez les graminées tropicales dans une perspective écologique et évolutive. La revue des travaux examinant l’étendue de la variation de la teneur en silice dans les graminées identifie trois groupes de facteurs influençant la silicification des graminées, notamment les facteurs génétiques (différence dans la capacité d’absorption racinaire, d’anatomie et de traits écophysiologiques foliaires), des facteurs endogènes (phénologie, organes végétaux) et les conditions de croissance. L’approche expérimentale a été orientée sur l’influence de certaines conditions de croissance sur la teneur en silice (défoliation, humidité, fertilité du substrat). Les résultats confirment l’influence de la défoliation et de la fertilité du substrat sur l’accumulation de la silice, mais soulignent bien la complexité de l’action de ces facteurs qui se traduit notamment par des différences de réponse entre espèces. Ces résultats suggèrent que les contradiction entre travaux publiés en ce qui concerne le caractère inductible ou non de l’accumulation de la silice sont dues pour partie à des interaction espèces*défoliation, et à une grande sensibilité des résultats aux conditions d’application de la défoliation. Les variations de la teneur en silice (intrinsèques et induites par les conditions de croissance) mises en relation avec les variations de traits structuraux et fonctionnels (surface foliaire spécifique, teneur en eau, anatomie foliaire, etc.) montrent des corrélations qui ne sont pas entièrement constantes au travers de tous les essais. Elles sont significativement positives avec les cendres solubles dans toutes les conditions de croissances examinées, mais négatives avec le carbone en condition de défoliation. Avec la teneur en eau, elles sont positives en conditions de défoliation, mais changent de signe en conditions de fertilisation phospho-azotée. Cette corrélation négative avec la teneur en eau est consistante à la fois dans les limbes et les gaines en comparaison interspécifique. Cette différence dans la structure des corrélations résulte à la fois des effets d’échantillonnage et l’étendue plus ou moins grande de la gamme des teneurs en silices balayées par les différentes espèces examinées. Pennisetum unisetum est la plus riche en silice et en sclérenchyme et qui pèse de façon disproportionnée dans l’analyse des corrélations. Les résultats n’apportent pas un soutien très clair à l’hypothèse selon laquelle la silice peut se substituer aux composés carbonés comme matériau de soutien. / The present study examines the variation of the silica accumulation of tropical grass species on the ecological and evolutionary point of view. The review of works examining the extent of the variation of the silica content in grasses identifies three groups of factors influencing the grass silicification, in particular the genetic factors (difference in the capacity of root absorption, anatomy and foliar ecophysiological features), endogenous factors (phenology, organs) and the growth conditions. The experimental approach focused the influence of certain conditions of growth on the silica content (defoliation, moisture, substrate fertility). The results confirm the influence of the defoliation and the substrate fertility on the silica accumulation, but underline well the complexity of the action of these factors which results in particular in differences in response between species. These results suggest that contradiction between published works with regard to the inducible character or not of the silica accumulation are due to some extent to the species*defoliation interaction, and a great sensitivity of the results to the conditions for application of defoliation. Variations of the silica content (intrinsic and induced by the growth conditions) relating to the variations of structural and functional characters (specific leaf area, water content, foliar anatomy, etc.) showed correlations which are not entirely constant through all the tests. They are significantly positive with soluble ashes under all the examined conditions, but negative with carbon in condition of defoliation. With the water content, they are positive in conditions of defoliation, but change sign in conditions of phospho-nitrogenized fertilization. This negative correlation with the water content is consistent at the same time in blades and sheaths in interspecific comparison. This difference in the structure of the correlations results at the same time from the effects of sampling and the more or less large extent of the range of the silica contents swept by the various examined species. Pennisetum unisetum is richest in silica and sclerenchyma and which weighs disproportionately in the analysis of correlations. The results do not give a very clear support for the assumption according to which silica can replace the carbonaceous compounds like material of support. / Doctorat en sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'objectif de notre travail a été étudié le transfert de C dans la plante et vers la rhizosphère de Lolium perenne afin d'expliciter le couplage entre le fonctionnement de la plante et la rhizodéposition.<br />Nous avons d'abord déterminé la contribution du carbone récemment assimilé par la plante à la rhizodéposition. Nous avons ainsi réalisé un double marquage long des parties aériennes des plantes (14CO2 et 13CO2) afin d'estimer la répartition dans la plante et les compartiments rhizosphériques du C récent et le C plus anciennement assimilé. Contrairement à ce qui est admis généralement, le C ancien, probablement issu de la remobilisation de composés de réserve, contribue significativement à la rhizodéposition.<br />Nous avons ensuite évalué sur des dispositifs expérimentaux de terrain l'influence de contraintes subies par les parties aériennes de la plante sur les flux de C récent vers la rhizosphère (augmentation de la concentration en CO2 atmosphérique et défoliation). La disponibilité en azote dans le sol est un facteur déterminant de la réponse des plantes à l'élévation des concentrations en CO2 ou à la défoliation. A l'automne, une diminution de la rhizodéposition de C est observée pour les plantes soumises au doublement de CO2. Les composés organiques libérés par les racines sont minéralisés plus rapidement sous CO2 élevé que sous CO2 ambiant. La défoliation n'induit pas de variations notables de la disponibilité en C dans la rhizosphère, suggérant aucune influence significative de ce facteur sur la rhizodéposition. <br />Les interactions entre les facteurs de l'environnement et de gestion de la parcelle cultivée déterminent le fonctionnement de la plante et modulent les efflux de C à partir des racines, ce qui rend la rhizodéposition difficile à prédire et à modéliser. Il s'avère que les effets nets du doublement de CO2 ou de la défoliation sur la rhizodéposition sont beaucoup moins marqués au champ qu'en conditions contrôlées. Au delà de la contribution quantitative de la rhizodéposition au bilan de C dans le sol, les interactions entre la nature biochimique des rhizodépôts et l'activité biologique des sols nécessitent d'être approfondies.

La tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana, TBE) est l’insecte ravageur le plus important de la forêt boréale de l’est de l’Amérique du Nord. Depuis 2006, la région de la Côte-Nord est affectée par une épidémie de TBE et les superficies forestières infestées doublent annuellement. Des images satellitaires Landsat ont été utilisées pour cartographier la sévérité de l’épidémie avec une approche de détection de changements, en utilisant une image pré-épidémie (2004) et une image prise pendant l’épidémie (2013). Des relevés terrains de la défoliation par la TBE ont été utilisés pour développer (R2 = 0,50) une cartographie fiable (R2 de validation = 0,64) et non biaisée de la sévérité des infestations de la TBE sur une échelle continue de sévérité (0-100%) pour la région d’étude. Une analyse des facteurs environnementaux affectant la sévérité des infestations (extraite de la carte de défoliation) a démontré l’importance de la composition forestière en sapin baumier tant à l’échelle locale qu’à l’échelle du paysage. De plus, une analyse de contexte spatial montre que dans les sites peu défoliés (défoliation cumulée < 50%), le meilleur prédicteur est plutôt son abondance à l’échelle du paysage (distance > 500 m). Ces résultats suggèrent une interaction entre les échelles spatiales et temporelles lors des épidémies de TBE.

Qui du phénomène de résistance (RA) ou de susceptibilité (SA) par association est prépondérant en milieu forestier ? En d’autres termes, la défoliation par les insectes herbivores est-elle moins (RA) ou plus (SA) importante sur des arbres hôtes situés en mélange comparés à des monocultures ? A cause des contraintes méthodologiques, les connaissances sur la relation diversité - résistance en forêts matures restent faibles. Pour répondre à cette question, nous avons utilisé le dispositif exploratoire du projet FunDivEUROPE. Sur un réseau de 209 parcelles forestières sélectionnées le long de deux gradients orthogonaux de richesse spécifique (d’une à cinq essences en mélange) et de latitude (de la forêt méditerranéenne à la boréale), nous avons évalué la défoliation des houppiers des arbres. A l’aide d’un échantillon constitué de onze essences différentes, nous avons démontré pour la première fois un patron global de diminution de l’herbivorie (RA) en forêts matures à travers l’Europe. Nous avons également comparé l’herbivorie des insectes dans des placettes constituées de chênes purs ou mélangés à d’autres espèces, placées en lisière ou à l’intérieur de petits bois présents dans les vallées et coteaux de Gascogne. Nous avons observé moins de dégâts foliaires sur les chênes entourés par des voisins hétérospécifiques, et nous avons montré que la magnitude de cette résistance (RA) était plus importante en lisière qu’à l’intérieur des bois. Enfin, nous avons testé cette hypothèse de RA sur une espèce d’herbivore invasif en Italie, le cynips du châtaignier. Basée sur la même approche méthodologique, notre étude a montré de plus faibles dégâts de galles sur les châtaigniers lorsque la richesse spécifique de la parcelle était élevée. Notre travail fournit donc de nouvelles preuves supportant l’hypothèse de RA à travers trois contributions originales : i) la RA existe en forêt mature, ii) quelle que soit l’espèce d’herbivore, iii) y compris sur des espèces exotiques. Ces résultats devraient avoir d’importantes implications pour la gestion des insectes herbivores en forêt puisque le maintien et l’amélioration de la diversité des essences représentent un outil prometteur pour prévenir les dégâts d’insectes. / Whether increasing forest diversity should result in less insect damage (Associational Resistance, AR) or more damage (Associational Susceptibility, AS) is still debated. Moreover little is known about the diversity - resistance relationships in mature forests due to methodological constraints. To answer this question we used the FundivEUROPE exploratory platform. In this network of 209 mature forest plots sampled along two orthogonal gradients of tree species richness (from one to five species mixtures) and latitude (from the Mediterranean to the boreal forest biomes), we assessed insect defoliation in tree crown. Focusing on eleven broadleaved species, we could for the first time demonstrate a global pattern of reduced defoliation (AR) in mature forests across Europe. We replicated the comparison of insect herbivory in pure vs. mixed plots of oak trees, at the edge or within forest patches of the valleys and hills of Gascony. Here we found significantly less damage on oaks surrounded by heterospecific neighbors, and showed that the magnitude of AR was larger at forest edge than in forest interiors. Last we tested the AR hypothesis with an invasive alien species, the Asian chestnut gall wasp, in Italy. Based on the same methodological approach, our study showed lower gall damage on chestnuts when tree species richness was higher in mixed mature stands. Our work therefore provide new evidences to support the AR hypothesis with three original contributions: i) AR does apply to mature forests, ii) irrespective of the identity of insect herbivores, iii) including exotic species. These findings may have important implications for pest management in forest since the maintenance or improvement of tree species diversity represent a promising tool to prevent insect damage.