La vigne (Vitis vinifera L.) est naturellement affectée par l'abscission et la chute des fleurs (coulure) durant le développement des inflorescences. Ce phénomène est dépendant de facteurs physiologiques et environnementaux et tous les cépages y sont sensibles à un degré plus ou moins important. Les causes exactes de la coulure demeurent encore inconnues à ce jour. Dans ce contexte, nous nous sommes focalisés sur le métabolisme des sucres dans les inflorescences durant le développement des fleurs en utilisant des cépages de sensibilité différente à la coulure. Nous avons travaillé sur des plantes cultivées au vignoble et nous avons optimisé un système expérimental mimant le développement floral en conditions contrôlées à partir de boutures fructifères.<br />De nombreux critères de différenciation existent entre le Gewurztraminer (GW), cépage sensible à la coulure et le Pinot noir (PN), cépage peu sensible. Ainsi, les structures reproductrices mâles et femelles de PN se développent plus précocement que celles de GW. De plus, les teneurs en glucides (amidon, saccharose, glucose et fructose) des inflorescences diffèrent entre les deux cépages lors du développement floral, notamment entre les stades 15 et 17, période des méioses polliniques et ovulaires et stades clés dans le développement reproducteur. Les différences constatées se manifestent, entre autres, par la présence d'amidon dans les ovules de PN, contrairement à ceux du GW. La mesure des activités enzymatiques du métabolisme glucidique ont confirmé que, durant la période 15-17, les deux cépages utilisent les sucres de manière différente. Nous avons par ailleurs démontré l'existence d'une photosynthèse nette positive dans les inflorescences des deux cépages, avec des intensités fluctuantes, notamment entre les stades 15 et 17. La tolérance plus importante à la coulure du PN pourrait donc résulter d'un métabolisme glucidique différent, permettant d'éviter toute carence glucidique lors de la méiose en cas de stress environnementaux. <br />Afin de confirmer l'impact de la physiologie des glucides dans le développement floral, nous avons tenté de perturber le métabolisme carboné en agissant sur la mise en réserve dans les organes pérennes, au vignoble et sur boutures fructifères. Les résultats obtenus démontrent dans les deux cépages l'importance de la mise en réserves de l'été n sur la floraison de l'année n+1 et ce, à la fois sur le nombre d'inflorescences par pied et sur le nombre de fleurs par inflorescence.

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.

Au vignoble, des nuits froides peuvent se produire pendant la floraison et en particulier au moment de la méiose ovulaire dans les fleurs. La vigne est particulièrement vulnérable puisque la méiose ovulaire se produit lors de la transition du métabolisme de la plante d'un état hétérotrophe à un état autotrophe. Bien que la feuille soit l'organe photosynthétique principal, la jeune inflorescence de vigne possède un statut particulier et participe activement à l'effort reproducteur en exportant la majorité du carbone qu'elle assimile, permettant ainsi le développement des feuilles. Par conséquent, le métabolisme carboné de l'inflorescence lors du développement reproducteur peut être impliqué dans le futur rendement. Chez la vigne, le phénomène de coulure, propre à chaque cépage, peut engendrer des pertes de rendement importantes lorsque la plante est exposée à un stress. Le Pinot noir (PN) est considéré comme un cépage relativement « résistant » à la coulure alors que le taux d'abscission chez le Gewurztraminer (GW) augmente considérablement lors de conditions climatiques défavorables. Chez le PN, l'inflorescence effectue une photosynthèse inférieure et une respiration de nuit supérieure à celle de la feuille. L'activité et la régulation des deux photosystèmes sont très différentes entre ces deux organes lors des premiers stades de développement et les activités des deux photosystèmes sont supérieures au niveau de l'inflorescence. Néanmoins, la protection de la chaîne photosynthétique contre l'excès d'énergie est plus efficace dans la feuille. Contrairement à la feuille, l'activité photosynthétique de l'inflorescence évolue au cours de son développement. En effet, l'activité de la chaîne photosynthétique ainsi que la photosynthèse nette diminuent progressivement au cours de la floraison et le flux cyclique des électrons se met en place pour être finalement supérieur à celui de la feuille. L'activation de ce flux peut alors permettre une synthèse accrue d'ATP, une protection de la chaîne photosynthétique contre les dommages provoqués par un excès d'énergie ou encore la réparation des photosystèmes. Lorsque la nuit froide survient lors de la méiose ovulaire, le métabolisme carboné de l'inflorescence de PN est différemment modifié selon l'intensité du stress. Ainsi, après une nuit à 4°C, la modification de l'activité photosynthétique de l'inflorescence est due à des limitations de nature non-stomatique alors qu'après une nuit à 0°C, cette modification est due à des limitations de nature stomatique. Une nuit à -3°C altère profondément l'activité photosynthétique de l'inflorescence. Ces nuits froides induisent également une accumulation de glucides. Lors du développement floral en conditions optimales, le PN et le GW présentent une activité photosynthétique et un métabolisme carboné différents. La régulation des flux linéaire et cyclique des électrons est également différente. Ce dernier semble avoir une fonction différente chez ces deux cépages avec notamment une possible implication dans la réparation du PSII et/ou dans une synthèse d'ATP accrue à la fin du processus de floraison chez le PN. La chaîne photosynthétique du GW semble mieux protégée ce qui peut expliquer le rendement supérieur de ce cépage en conditions optimales. Néanmoins, l'exposition à une nuit froide entraine des modifications différentes de l'activité de l'inflorescence chez ces cépages avec une perturbation plus importante chez le GW. En effet, chez ce cépage, seule la photosynthèse nette est perturbée suite à la nuit froide alors que chez le PN, les processus de photosynthèse et de respiration sont modifiés. L'activité de la chaîne photosynthétique ainsi que l'activité métabolique de l'inflorescence de GW est également davantage affectée. De manière intéressante, nos résultats suggèrent que ces différentes perturbations de l'activité de l'inflorescence sont dues à des régulations différentes. / In the vineyard, cold night can occur during flowering and particularly at time of female meiosis in flowers. In grapevine, stress vulnerability is enhanced because female meiosis occurs when the whole plant physiology is switching its carbon nutrition from mobilization of wood reserves to photosynthesis in the leaves. Nevertheless, although leaf is the major photosynthetic organ, in grapevine, the young inflorescence has a particular status and takes part in the reproductive effort by exporting the majority of assimilated carbon, allowing in particular the leaves development. Consequently, the inflorescence metabolism during this phase can ultimately determines yield. In grapevine, coulure phenomenon, differing according to the cultivar, can generate important yield losses when a stress occurs. Pinot noir (PN) is considered as a cultivar relatively “resistant” to coulure phenomenon whereas Gewurztraminer (GW) abscission rate considerably increases under environmental stress.In PN, inflorescence performs a lower photosynthesis and a higher dark respiration than leaves. Functioning and regulation of PSI and PSII are very different between inflorescence and leaf during the first developmental stages and activities of these photosystems are higher in the inflorescence. Nevertheless, the photosynthetic chain against excess energy is more efficient in the leaf. Contrary to the leaf, the inflorescence photosynthetic activity evolves during the floral development. Indeed, photosynthetic chain activity and net photosynthesis progressively decrease and the cyclic electron flow appears and is higher than in leaf. This activation could provide ATP, protection against photodamage or repair of the photosystems.When cold night occurs at the female meiosis stage, carbohydrate metabolism of the PN inflorescence is differently modified according to the intensity of the cold stress. At 4°C, photosynthesis in the inflorescence is impaired through non-stomatal limitations, whereas at 0°C it is affected through stomatal limitations. A freezing night (-3°C) severely deregulates photosynthesis in the inflorescence. Cold nights also induce accumulation of sugars.Comparing PN and GW, different photosynthetic activity and carbohydrate metabolism have been showed during the floral development under optimal conditions. Regulations of the linear and cyclic electron flow are also different and the cyclic electron flow seems to have a different aim with particularly an implication in the recovery of PSII and ATP synthesis at the end of the flowering process in PN. GW could have higher protection of the photosynthetic chain and consequently gets a higher yield under optimal conditions. Nevertheless, chilling night impacts differently the activity of the inflorescences of both cultivars with higher modification in GW inflorescence. Indeed, in this cultivar, only the net photosynthesis is altered whereas in PN, both net photosynthesis and respiration processes are modified. The photosynthetic chain activity and metabolical activity of the inflorescence are also more affected by the cold night in GW. Interestingly, our results suggest that the different fluctuation of the inflorescence activities as response to the chilled night is due to different regulations.

L'évolution climatique a été marquée ces dernières décennies par des changements importants, notamment une augmentation de température et une variation de la pluviométrie. Une des conséquences du changement climatique est son impact actuel et futur sur l'agriculture et la sécurité alimentaire. En région sahélienne, la sécurité alimentaire repose essentiellement sur quelques céréales, parmi lesquelles le mil occupe une place fondamentale. Un des traits qui permettent l'adaptation au climat de cette espèce est la date de floraison, dont la variation permet d'accomplir le cycle de vie de la plante dans des saisons pluvieuses plus ou moins courtes. Les bases génétiques de ce caractère adaptatif sont encore peu connues. Nous avons développé une méthodologie de cartographie d'association phénotype-génotype, afin d'identifier des gènes impliqués dans la variation de ce caractère. Cette étude a permis d'identifier deux gènes candidats, PHYC et MADS11, associés à la date de floraison et à la variation morphologique chez le mil. Nous avons validé ces associations par des analyses QTLs. Pour PHYC, nous avons aussi étudié le pattern de déséquilibre de liaison sur une zone d'environ 80 kb autour du gène, et développé une approche de Markov Chain Monte Carlo (MCMC) pour comparer les gènes identifiés dans la région. Cette analyse suggère que les polymorphismes à l'intérieur de PHYC sont les meilleurs candidats expliquant l'effet phénotypique observée dans cette région du génome. La seconde partie de ce projet a été consacrée à l'examen méthodologique de la cartographie d'association pour l'étude des interactions entre le génotype et l'environnement. Les résultats de cette thèse ont été discutés notamment dans la perspective de gestion de l'impact du changement climatique sur le mil, céréale majeure des zones semi-arides / In last decades, climate changes led to temperature increase and rainfall variation across the globe. One of the key consequences of these changes is their impact on agriculture and food security. In sahelian countries, food security relies on a few cereal crops, among which pearl millet plays a crucial role for population food supply. Sahel region is facing the impact of rainfall variability and drought since the 1970s. Flowering time variation is one of the main adaptations that allow pearl millet cultivation in drier and shorter rainy seasons. The genetic bases of this complex trait are still understudied. We developed an association mapping framework for the analysis of genotype-phenotype relationship in pearl millet. We successfully identified two genes associated with flowering time variation in pearl millet (PHYC and MADS11). We confirmed these associations using QTL studies. For PHYC, we also examined the pattern of linkage disequilibri um on a chromosomal region extending to 80 kb around the gene, and we developed a Markov Chain Monte Carlo approach (MCMC) to compare six genes identified in this region. Our results suggest that, among the polymorphisms observed in this region, polymorphisms in PHYC are the best candidate for a direct causative role. The second part of this project addressed methodological examination of association mapping framework to deal with genotype by environment interactions. The results of this work were discussed with regard to the challenge of pearl millet crop adaptation to climate change.

La perspective de la culture de variétés transgéniques pose, pour de multiples raisons, le problème de la ségrégation de filières de production basées sur la même espèce dans les paysages agricoles : demande d'une filière « sans OGM » ; coexistence de productions alimentaires et non alimentaires… La réglementation européenne fixe un seuil de présence fortuite d'OGM au-delà duquel un produit, même issu d'une variété non-OGM, doit être étiqueté comme contenant des OGM. La Commission européenne a émis des recommandations sur l'adoption de pratiques favorisant la coexistence entre cultures OGM et non-OGM de façon à ce que les agriculteurs puissent garder la liberté de choisir le mode de production qu'ils souhaitent. Dans ce contexte, il est important de pouvoir estimer a priori le taux d'impuretés OGM dans les récoltes de parcelles non-OGM, en fonction de leur organisation spatiale et du climat, mais aussi de comprendre et prédire l'effet de modifications de pratiques agricoles sur ce taux. L'expérimentation peut apporter des éléments de connaissances des phénomènes, la modélisation s'avère cependant plus pertinente pour répondre aux demandes d'aide à la décision (principalement publique) pour des situations agricoles et climatiques diversifiées. L'objectif de la thèse est donc de dégager un cadre méthodologique générique pour le développement de modèles de flux biologiques combinant de façon dynamique modélisation, évaluation et expérimentation. Le travail de thèse a consisté en la conception et l'évaluation du modèle MAPOD qui simule les flux de gènes chez le maïs à l'échelle du paysage. Ce modèle est basé sur une fonction de dispersion individuelle qui dépend de paramètres biologiques et climatiques et qui calcule une probabilité de fécondation en un point (x, y) en fonction de la distance à la source émettrice de pollen (pollinisation efficace). Il comporte un module de dynamique de floraison qui rend compte des conséquences des synchronismes ou asynchronismes de floraison entre champs sur les taux d'OGM dans les récoltes. Le modèle permet de déterminer l'effet de la distribution spatiale des parcelles de maïs, des caractéristiques variétales, du climat et des itinéraires techniques sur les taux de pollinisation croisée. MAPOD a été mis au point à partir de données de la littérature et d'expérimentations menées par le GEVES. Cette première version a été évaluée grâce à un second jeu de données provenant du GEVES. Elle a aussi fait l'objet d'une analyse de sensibilité. Les résultats obtenus ont permis de définir les pistes d'amélioration de l'algorithme. La qualité prédictive de MAPOD a ensuite été estimée grâce à des données issues de suivis effectués pendant 5 ans dans des parcelles d'agriculteurs en Catalogne, région où le maïs Bt est cultivé à grande échelle. La pertinence des décisions prises grâce aux sorties du modèle a aussi été caractérisée. MAPOD a été utilisé pour simuler différents scénarios d'introduction de variétés OGM dans les systèmes de culture européens. L'efficacité de mesures individuelles de coexistence a été testée. Ensuite, c'est l'effet de combinaison de pratiques qui a été simulé, aboutissant à l'établissement de tables de décision en fonction du contexte de culture. À l'échelle du bassin de collecte, l'efficience des stratégies de ségrégation (spatiale, temporelle) pouvant être mises en place par les organismes de collecte-stockage a aussi été étudiée grâce au modèle. Enfin, les sorties de MAPOD ont servi comme support pour la mise au point d'un outil d'aide à la décision à destination des agriculteurs et de leurs conseillers. / Consumer demand for food free of GMOs is growing and if production standards are to be met, food and non-food chains must be separated. Indeed, European Commission regulations 1829/2003 and 1830/2003 stipulate that food and feed thought to be GMO-free but found to be containing more than a 0.9% portion of an adventitious presence of authorized GMOs have to be distinguished, traced and labelled as such. Moreover, to ensure that producers have a choice a choice among differing types of production, the European Commission has issued recommendations that permit the coexistence of non-GM and GM crops. This poses the problem of how to deal with coexistence in an agricultural supply chain dedicated to handling a single crop species. To help in the elaboration of coexistence rules, and then assess their feasibility and their consequences as well as for setting up monitoring and control schemes, specific field experiments, even if necessary, are not sufficient as their predictive value remains restricted to a given context. It is necessary to be able to forecast the fate of GM crops at the landscape level taking into account the various cropping systems and agricultural practices that may occur across Europe. The key to forecasting spread and behaviour of GM plants and seeds as well as their impacts under a wide range of agro-ecosystems is modelling. Models reproduce the functioning of agro-systems and take into account the relevant factors and processes as well as their interactions. They thus make it possible to simulate the behaviour of agro-systems in non-observed situations and on a long term basis.This doctoral thesis establishes a methodological framework for the development of biological flow models thanks to the dynamic interactions of modelling, evaluation and experimentation. In a first phase, the work involved the design of the MAPOD® model developed in relationship to literature and varietal experiments carried out by GEVES. MAPOD® simulates gene flow between maize crops at the landscape scale. It is based on an individual dispersal function which depends on biological and climatic parameters. It calculates the probability of fecundation at a (x, y) point as a function of distance from the pollen emitter (efficient pollination). Its flowering dynamics module makes it possible to take into account of the consequences of flowering time - lags on GM adventitious presence in harvests. MAPOD® evaluates the effect of the spatial distribution of maize plots, varietal characteristics, and climate as well as agricultural practices on cross-pollination. In this investigation, in a second phase the initial version of MAPOD® was evaluated with another dataset provided by GEVES. Ways to improve the algorithm were thereby defined. In a third phase, the predictive quality of MAPOD® was estimated by comparing model outputs to cross-pollination rates which were obtained by monitoring farmers' fields in Catalonia (Spain) over a 5-year period. The relevance of decisions made according to model output was also evaluated.In a fourth phase, MAPOD® was used to simulate different scenarios involving the introduction of GM varieties into European cropping systems. The efficiency of individual coexistence measures was tested. Afterwards, the effect of combining different types of practices was simulated, leading to a set of decision-support tables elaborated according to the cropping context. At the scale of the collecting basin, with the enhanced version of MAPOD®, the efficiency of segregation strategies (spatial or temporal) that could be implemented by collecting and storing organisations was also studied. Lastly, model outputs were used as a basis for the design of a decision-support tool for use by farmers and extension workers.

Aujourd'hui, alors que le nombre de marqueurs génétiques disponibles augmente rapidement, de nouvelles populations doivent être créées pour exploiter au mieux cette quantité d'informations dans le but de mieux comprendre l'architecture génétique de caractères complexes. Les populations de type MAGIC ont été créées pour rassembler les avantages des populations bi-parentales et des panels d'associations, la bonne puissance de détection et une localisation précise. L'objectif de cette thèse était d'étudier l'intérêt de la population MAGIC INRA pour l'analyse de l'architecture génétique de la précocité de floraison. Cette population a été créée à partir de 60 parents brassés durant 12 générations de panmixie grâce à l'introduction d'un gène de stérilité mâle (ms1b). Cette étude a été réalisée sur 56 parents toujours disponibles en banque de graines et 380 lignées dérivées de la population après les 12 générations de recombinaison. Cette population a été génotypée avec la puce 9K iSelect, représentant environ 5 000 SNPs localisés sur tout le génome, additionnée de 14 marqueurs localisés dans des gènes candidats. Ce jeu de données moléculaires a été complété par des données fines de phénotypage de la précocité de floraison. Suite aux 12 générations de panmixie, le DL de cette population a été très réduit, à longue comme à moyenne distance (<10cM). Ce faible DL nous a amené à développer un algorithme basé uniquement sur le DL qui ordonne les marqueurs de manière à avoir un DL décroissant monotone avec la distance. L'algorithme ordonne globalement de la même manière que la carte génétique les marqueurs à longue distance mais à courte distance le DL est moins lié à la distance génétique. La différence réside sur l'équilibre entre les effets de la recombinaison et de la dérive génétique sur le DL. L'intérêt de la population MAGIC INRA pour détecter des QTLs a ensuite été étudié avec deux approches : une approche évolutionniste et une approche de génétique d'association. La première approche détecte les loci soumis à sélection par comparaison des fréquences alléliques de la population initiale (G0) et de la population évoluée (G12) grâce à une nouvelle méthode. La population initiale est composée des parents pondérés par une contribution estimée avec une nouvelle méthode bayésienne. 26 régions génomiques soumises à sélection ont été détectées. Une analyse de génétique d'association avec les marqueurs détectés sous sélection a montré que respectivement cinq et trois zones étaient associées à la précocité avec un semis d'automne et au caractère printemps/hiver. Une analyse phénotypique a effectivement mis en évidence la précocification de la date de floraison et une augmentation de la proportion de plantes de type printemps. Une analyse de génétique d'association a ensuite été réalisée sur les lignées SSD sur 12 caractères x environnements i.e. la date d'épiaison et le temps de remplissage du grain mesurés dans six environnements. Les tests d'association ont aussi été réalisés avec des variables synthétisant l'information présente dans plusieurs traits phénotypiques soit avec une ACP, soit avec un modèle écophysiologique. Au total, toutes ces analyses ont détecté six QTLs dont trois correspondants à des gènes majeurs. Parmi ces six QTLs, deux sont spécifiques des caractères mesurés avec un semis d'automne et deux avec ceux mesurés avec un semis de printemps. / Nowadays, with the dramatically increase of available molecular markers, there is a deep need for new populations allowing to exploit all of this information to better understand the genetic architecture of complex traits. MAGIC populations as they are built to bring together bi-parental populations and association panel advantages, provide such powerful detection and fine mapping capacities. The aim of these PhD was to study the MAGIC INRA population usefulness for the study of genetic architecture of earliness. This population is derived from 12 cycles of random crosses between 60 founders, turning wheat from selfing to outcrossing thanks to the use of a nuclear male sterility gene (ms1b, Probus donor). This population is composed of 56 parents still available and 380 SSD lines. Parents and SSD lines were genotyped using the 9K iSelect SNPs array, providing around 5 000 SNPs on the whole genome, as well as 14 addition markers located in candidate genes. They were also finely phenotyped for earliness traits. With the 12 panmictic generations, the population LD decreased strongly, especially at long and medium distance (<10cM). This allowed us to develop an algorithm mapping markers on the sole pairwise LD information, ordering markers in a way to have the LD decreasing along the distance. When considering long distances, overall the results were consistent with the order found on genetic maps while at short distance LD was poorly linked to genetic distance. These differences between long and short distances were linked to the balance between recombination and drift effects on LD. The usefulness of the MAGIC INRA population for QTL detection was analyzed with two approaches: an evolutionary approach and an association genetics approach. The first one detects loci under selection by identifying high shift in allelic frequency with a new method. The initial population was composed of founders weighted by a contribution estimated with a new Bayesian method. 26 genomic areas under selection were detected. An association genetics analysis with the markers detected as under selection showed respectively five and three genomic regions associated with earliness and growth habit. Actually the G12 population was found phenotypically earlier than the G0 and with more spring individuals. A broader association genetics analysis was performed on G12 population, studying 12 traits x environments i.e. heading date and grain filling time, both observed in six environmental conditions. Two additional integrated traits from either PCA or ecophysiological model were also analyzed. In all, these different analyses detected six QTLs, three of them corresponding to candidate genes. Among these six QTLs, two were specific to autumn sowing and two specific to spring sowing.

Chez les espèces fruitières, la floraison est un évènement majeur qui influencera fortement la fructification. Ce processus, finement régulé par de nombreux facteurs génétiques et environnementaux, est encore peu connu. Chez le cerisier doux (Prunus avium), les fleurs ne s’épanouissent qu’après avoir satisfait des besoins en froid et en chaud. Les effets du changement climatique sur la floraison sont déjà notables et pourraient induire d’importantes pertes économiques. La compréhension des déterminants génétiques et moléculaires impliqués dans la floraison permettra l’amélioration des programmes de sélection variétale visant l’obtention d’arbres adaptés aux futures conditions climatiques. L’objectif de cette thèse est d’accroître les connaissances sur ces déterminants et d’identifier les gènes contrôlant la floraison chez le cerisier. En étudiant les deux familles intra spécifiques ‘Regina’ × ‘Lapins’ et ‘Regina’ × ‘Garnet’, la détection de nombreux quantitative trait loci (QTL) sur l’ensemble des groupes de liaisons (GL) a permis de confirmer la forte implication des besoins en froid dans la floraison ainsi que la complexité de ces caractères. Un QTL à effet majeur a été localisé sur le GL4. Dans les régions couvertes par les QTL contrôlant la date de floraison, une centaine de gènes candidats (GC) pour ce caractère a été identifiée. Un sous ensemble de ces GC a ensuite été étudié pour leur expression au cours du développement des bourgeons par PCR quantitative (qPCR). A terme, ces travaux serviront de bases pour l’identification et la sélection de gènes qui permettront l’obtention de génotypes adaptés aux futures conditions climatiques. / In fruit species, the flowering is a major event which strongly influences fructification. This process tiny controlled by many genetic and environmental factors is still little known. In sweet cherry (Prunus avium), flowers open out only after having satisfied chill and heat requirements. The effects of climate change on the flowering are already notable and could induce important economic losses. Identification of genetic and molecular determinants involved in the flowering will allow the improvement of varietal selection programs to obtain trees adapted to future climate conditions. Objective of this thesis is to increase the knowledge of these determinants and identify genes involved in flowering in sweet cherry. By studying two intraspecific progenies ‘Regina’ × ‘Lapins’ and ‘Regina’ × ‘Garnet’, detection of many quantitative trait loci (QTL) on all linkage groups (LG) has enabled us to confirm the strong involvement of chill requirements in the flowering as well as the complexity of these traits. QTL with major effect was localized on the LG4. In regions covered by all the QTLs controlling flowering date, a hundred candidate genes (CG) for this trait was identified. A subset of these GC was then studied for their expression during development of buds by quantitative PCR (qPCR). In the long term, this work will serve as a basis for the identification and selection of genes that allow obtaining genotypes adapted to future climate conditions.

La septoriose foliaire du blé est la maladie la plus nuisible au nord de l'Europe, entrainant des pertes de rendement et de qualité importantes. L'objectif de ce travail est de comprendre la réponse du métabolisme et des flux N à une manipulation des sources chez des plantes saines, l'influence du champignon sur la sénescence de la plante, en distinguant l'effet localisé autour des symptômes de ceux à distance à l'apex des feuilles atteintes, en condition d'infection naturelle, la réponse du métabolisme et des flux N dans la plante et dans les feuilles malades. Une diminution de disponibilité N se traduit par un ralentissement du remplissage N sans compensation par les autres organes. L'augmentation de disponibilité N ne modifie pas la vitesse de remplissage N des grains, en raison d'un stockage temporaire dans les tiges ou les graines. La perte de surface verte provient i) des symptômes de la septoriose ii) de la sénescence locale induite autour de ces nécroses et iii) de la sénescence apicale qui est liée à la remobilisation N chez les plantes saines. Les résultats suggèrent que la sénescence apicale n'est pas ou peu affectée par la septoriose. L'effet de la maladie sur divers marqueurs biochimiques du métabolisme N de la feuille malade et ses répercussions sur le remplissage N des grains ont été étudiés sous des conduites agricoles contrastées. La cinématique N des organes non infectés n'est jamais modifiée par la maladie des feuilles. Dans les feuilles malades le métabolisme d'assimilation est prématurément remplacé par un métabolisme de remobilisation.

La perspective de la culture de variétés transgéniques pose, pour de multiples raisons, le problème de la ségrégation de filières de production basées sur la même espèce dans les paysages agricoles : demande d'une filière " sans OGM " ; coexistence de productions alimentaires et non alimentaires... La réglementation européenne fixe un seuil de présence fortuite d'OGM au-delà duquel un produit, même issu d'une variété non-OGM, doit être étiqueté comme contenant des OGM. La Commission européenne a émis des recommandations sur l'adoption de pratiques favorisant la coexistence entre cultures OGM et non-OGM de façon à ce que les agriculteurs puissent garder la liberté de choisir le mode de production qu'ils souhaitent. Dans ce contexte, il est important de pouvoir estimer a priori le taux d'impuretés OGM dans les récoltes de parcelles non-OGM, en fonction de leur organisation spatiale et du climat, mais aussi de comprendre et prédire l'effet de modifications de pratiques agricoles sur ce taux. L'expérimentation peut apporter des éléments de connaissances des phénomènes, la modélisation s'avère cependant plus pertinente pour répondre aux demandes d'aide à la décision (principalement publique) pour des situations agricoles et climatiques diversifiées. L'objectif de la thèse est donc de dégager un cadre méthodologique générique pour le développement de modèles de flux biologiques combinant de façon dynamique modélisation, évaluation et expérimentation. Le travail de thèse a consisté en la conception et l'évaluation du modèle MAPOD qui simule les flux de gènes chez le maïs à l'échelle du paysage. Ce modèle est basé sur une fonction de dispersion individuelle qui dépend de paramètres biologiques et climatiques et qui calcule une probabilité de fécondation en un point (x, y) en fonction de la distance à la source émettrice de pollen (pollinisation efficace). Il comporte un module de dynamique de floraison qui rend compte des conséquences des synchronismes ou asynchronismes de floraison entre champs sur les taux d'OGM dans les récoltes. Le modèle permet de déterminer l'effet de la distribution spatiale des parcelles de maïs, des caractéristiques variétales, du climat et des itinéraires techniques sur les taux de pollinisation croisée. MAPOD a été mis au point à partir de données de la littérature et d'expérimentations menées par le GEVES. Cette première version a été évaluée grâce à un second jeu de données provenant du GEVES. Elle a aussi fait l'objet d'une analyse de sensibilité. Les résultats obtenus ont permis de définir les pistes d'amélioration de l'algorithme. La qualité prédictive de MAPOD a ensuite été estimée grâce à des données issues de suivis effectués pendant 5 ans dans des parcelles d'agriculteurs en Catalogne, région où le maïs Bt est cultivé à grande échelle. La pertinence des décisions prises grâce aux sorties du modèle a aussi été caractérisée. MAPOD a été utilisé pour simuler différents scénarios d'introduction de variétés OGM dans les systèmes de culture européens. L'efficacité de mesures individuelles de coexistence a été testée. Ensuite, c'est l'effet de combinaison de pratiques qui a été simulé, aboutissant à l'établissement de tables de décision en fonction du contexte de culture. À l'échelle du bassin de collecte, l'efficience des stratégies de ségrégation (spatiale, temporelle) pouvant être mises en place par les organismes de collecte-stockage a aussi été étudiée grâce au modèle. Enfin, les sorties de MAPOD ont servi comme support pour la mise au point d'un outil d'aide à la décision à destination des agriculteurs et de leurs conseillers.

Chez la vigne, les gibbérellines activent le débourrement des bourgeons latents et stimulent la formation de vrilles mais contrairement à Arabidopsis, celles-ci semblent inhiber la formation d'inflorescences. Par ailleurs, comme la floraison de la vigne n'est pas sensible à la photopériode,on peut se demander si l'orthologue du gène FT (VvFT) a tout de même un rôle intégrateur au niveau des feuilles et s'il active l'expression de l'orthologue du gène LFY (VFL). Dans la première partie de ma thèse, nous avons conduit une analyse moléculaire avec un matériel original : un porte-greffe 41 B transformé avec une construction contenant le gène VvFT sous contrôle du promoteur 35S et une plante dérivée du Pinot Meunier, portant une mutation dans le gène GA-INSENSITIVE (GAl). Notre étude montre que les gibbérellines ou/et le gène VvFT activent les gènes de floraison comme VFL. mais avec des réponses très différentes entre la vrille, les bourgeons latents et les inflorescences.Dans la seconde partie de ma thèse, nous nous sommes intéressés au silencing. Nous avons produit des plantes transgéniques de la lignée PN40024 contenant soit le gène codant la GFP, soit une construction tige-boucle GF-FG, soit les deux. Les cals embryogènes transgéniques GFP et GFP+GF-FG sont fluorescents. Par contre, nous avons observé une disparition totale de la fluorescence chez ces PN40024 GFP+GF-FG, dès l'apparition des premières feuilles et chez la plante entière. L'étude moléculaire a mis en évidence des petits ARNs de 21 nt et 24nt produits à partir de la construction tige-boucle GF-FG. Des petits ARNs secondaires de 21 nt produit à partir de la séquence de la GFP ont été également été détectés. / In grapevine, gibberellins activate latent bud and stimulate the formation of tendrils but in contrast to Arabidopsis, they appear to inhibit the formation of inflorescences. Moreover, as the flowering of the grapevine is not sensitive ta photoperiod, one might wonder whether the ortholog of the FTgene (VvFT) still has an integrative raie in leaves and it activates the expression of the ortholog ofLFY gene (VFL). ln the first part of my thesis, we conducted a molecular analysis with original material: a rootstock 41 B transformed with a construct containing the VvFT gene under the control of the 35S promoter and a derivative of the plant Pinot Meunier, carrying a mutation in the GA-INSENSITIVE gene (GAl). Our study shows that gibberellins and 1 or the gene VvFT activate genes in flowering as a VFL, but with very different responses between the tendril, latent buds and inflorescences.ln the second part of my thesis, we are interested in silencing. We produced transgenic plants of the PN40024 which line containing either the gene encoding GFP, a stem-loop structure GF-FG, orbath. The embryogenic callus transgenic GFP and GFP + GF-FG fluoresce. We observed acomplete disappearance of fluorescence in PN40024 GFP + GF-FG, from the first leaves appear and in the whole plant Molecular analysis revealed small RNAs of 21 nt and 24nt produced from the stem-loop structure GF-FG. Small secondary 21 nt RNAs produced from the sequence of the GFP were also detected.