La graine de soja contient de grandes quantités d'isoflavones (génistéine, daidzéine et glycitéine). En raison de leurs propriétés phytoestrogéniques, ces composés peuvent avoir des effets bénéfiques sur la santé humaine, mais ils peuvent aussi être perçus comme perturbateurs endocriniens, en particulier dans les laits pour nourrissons. La teneur et la composition en isoflavones de la graine diffèrent selon la fraction considérée. Les cotylédons contiennent de la génistéine et de la daidzéine, tandis que les germes, avec une teneur quatre à dix fois supérieure, contiennent majoritairement de la daidzéine et de la glycitéine. Le génotype influence fortement la teneur en isoflavones totales. Le déterminisme du pourcentage des isoflavones est essentiellement génétique. Ce travail porte sur l'étude du déterminisme génétique à l'origine des variations de teneurs et de compositions en isoflavones dans les germes et les cotylédons de la graine, en tenant compte également du net décalage de l'accumulation entre ces deux compartiments, au cours du développement de la graine. Dans un premier temps, les gènes des isoflavone synthases (IFS) de variétés très différenciées pour leurs teneurs et profils d'isoflavones ont été séquencés, puis les expressions des gènes clefs de la biosynthèse (neuf chalcone synthases (CHS), une chalcone réductase (CHR), quatre chalcone isomérases (CHI) et les deux isoflavone synthases (IFS) ont été suivies par RT-PCR quantitative dans les cotylédons et dans les germes, à trois stades critiques du développement de la graine (25, 40 et 60 jours après floraison). La seconde partie de ce travail a été consacrée à l'étude de l'expression de différents gènes candidats de la flavonoïde 6-hydroxylase (F6H) catalysant la première étape de la synthèse de la glycitéine. Le polymorphisme des séquences génomiques IFS1 et IFS2 des isoflavone synthases n'a pas montré de lien avec les différences de teneurs en isoflavones entre les variétés. L'activité transcriptionnelle des gènes de biosynthèse des isoflavones souligne l'existence d'une régulation bien distincte de cette synthèse dans ces deux compartiments. Les taux d'expression des gènes cibles ne sont pas toujours reliés avec les différences de teneurs ou de profils dans les germes et les cotylédons, suggérant ainsi l'effet prépondérant des régulations post-traductionnelles, notamment dans la formation du complexe multienzymatique de biosynthèse de ces composés. Nous avons aussi mis en évidence une forte expression du gène CHS9 codant pour la chalcone synthase 9, avec un profil correspondant plus à l'accumulation des isoflavones dans le germe que dans les cotylédons. Les gènes CHS7 et CHS8 codant pour les chalcone synthases 7 et 8, déjà signalés comme fortement corrélés à la synthèse des isoflavones, sont plus liés à l'accumulation dans les cotylédons que dans les germes. Ces travaux montrent aussi que le gène F6H signalé dans la littérature ne s'exprime pas dans les germes. En revanche, deux candidats dont la séquence est similaire à 79% ont été étudiés. Le gène F6H3 est le seul à s'exprimer dans la graine, uniquement dans le germe. Son expression n'a pas été détectée dans les germes d'une lignée mutante qui ne produit pas de glycitéine. Ce gène est donc un candidat potentiel clef pour la synthèse de la glycitéine dans le germe. La structure particulière de l'enzyme correspondante pourrait indiquer une forte implication de l'architecture du complexe enzymatique et des contraintes qui en découlent dans l'utilisation préférentielle d'une voie ou d'une autre dans ce schéma de biosynthèse. / The soybean seed contains large amounts of isoflavones (genistein, daidzein, and glycitein). Owing to their phytoestrogenic properties, these compounds can have beneficial effects on human health, but they can also be considered as endocrine disruptors, for example in infant formulas. The isoflavone content and composition in the seed depend on the considered fraction. The cotyledons contain only genistein and daidzein, while the hypocotyls are four to ten times more concentrated and contain three isoflavones, mostly daidzein and glycitein. The genotype has a strong influence on total isoflavone content, and even more on the percentage of individual isoflavones in cotyledons and hypocotyls. The objective of this work is to investigate the genetic determinism that underlies such contrasted contents and compositions between the two seed fractions, and the relation between main biosynthetic steps and genotypic differences. First, the genes of isoflavone synthases (IFS) were sequenced in varieties with highly contrasted content and composition. The expression of different keys genes of the biosynthesis (nine chalcone synthases (CHS), a chalcone reductase (CHR), four chalcone isomerases (CHI) and the two isoflavone synthases (IFS) have then been followed by quantitative RT - PCR in the cotyledons and hypocotyls, at three critical stages of seed development (25, 40 and 60 days after flowering). Second, the expression of different candidate genes for the flavonoid 6-hydroxylase (F6H) which catalyzes the first step in the synthesis of the glycitein has been investigated. The polymorphism of the genomic sequences IFS1 and IFS2 of isoflavone synthases was not correlated with differences in isoflavone contents. The transcriptional activity of key genes of the biosynthesis of isoflavones pointed out the existence of a distinct regulation of isoflavone biosynthesis between the two seed fractions. The expression levels of target genes were not always related to differences in isoflavone content or compositions in the hypocotyls and cotyledons. This suggests the overriding effect of post-translational regulation, especially in the formation of multienzyme complex of biosynthesis of these compounds. The chalcone synthase gene CHS9 was highly expressed, with a profile similar to the accumulation of isoflavones in hypocotyls. The chalcone synthase genes CHS7 and CHS8 expressions, already reported as highly correlated to the biosynthesis of isoflavones were more related to accumulation in the cotyledons than in hypocotyls. This work has also shown that the F6H gene, reported in the literature was not expressed in the hypocotyls. However, two candidates with as highly similar coding sequence (79%) have been studied. The F6H3 gene is the only one expressed in the seed, more precisely in the hypocotyls but it was not expressed in the cotyledons. Moreover, it was not expressed in a mutant line which did not accumulate glycitein. This gene is therefore a key potential candidate for the synthesis of the glycitein in hypocotyls. The particular structure of the corresponding enzyme may indicate a strong involvement of the architecture of the multienzyme complex of isoflavones biosynthesis and the constraints arising in the preferential use of a track or another in this scheme of biosynthesis.

La tolérance à la dessiccation (TD) est définie comme l'aptitude à survivre à l'état sec et à reprendre un métabolisme normal après le retour à des conditions hydriques favorables. Contrairement aux graines orthodoxes, qui acquièrent la TD au cours de leur maturation, les graines récalcitrantes ne survivent pas à la dessiccation. L'analyse comparative du développement de ces deux types de graines constitue donc un modèle intéressant pour mettre en évidence des mécanismes spécifiquement impliqués dans la TD. Par des approches protéomique et transcriptomique, ce travail a permis de caractériser le développement de graines récalcitrantes de Castanospermum australe et de le comparer à celui de graines orthodoxes de Medicago truncatula, espèce de la même sous-famille des Fabacées. Nos résultats montrent que certaines protéines de type LEA (Late Embryogenesis Abundant) sont absentes ou faiblement accumulées dans les graines matures de C. australe comparé à celles de M. truncatula. Le profil des LEA ressemble à celui du mutant Mtabi3, déficient pour le régulateur majeur de la maturation des graines orthodoxes ABI3 (ABscissic acid Insensitive 3). L'analyse transcriptomique révèle une forte répression de CaABI3 et de ses gènes cibles en fin de développement chez les graines de C. australe, alors qu'ils restent fortement exprimés tout au long de la maturation des graines de M. truncatula. Deux gènes codant pour ABI3 ont été clonés chez C. australe : CaABI3 et CaABI3-like. Par sur-expression ectopique dans des racines de M. truncatula, seul CaABI3-like est en mesure d'activer les mêmes cibles que MtABI3. De plus, CaABI3 ne complémente pas le mutant abi3-5 d'Arabidopsis thaliana. Cette analyse renforce l'importance d'ABI3 pour expliquer la sensibilité à la TD des graines récalcitrantes. Elle révèle par ailleurs que la graine mature de C. australe présente certaines caractéristiques d'une graine prête à germer tout en exprimant de nombreux gènes de réponse au stress.

La transmission à et par la semence correspond à une étape critique dans l'épidémiologie de nombreuses maladies et permet aux microorganismes pathogènes de survivre et d'assurer leur dispersion. Afin d'étudier les mécanismes impliqués dans la transmission à et par la semence, deux pathosystèmes modèles ont été mis au point. Deux agents pathogènes, une bactérie (Xanthomonas campestris pv. campestris), et un champignon (Alternaria brassicicola) ont été sélectionnés pour étudier leur transmission à et par la graine de la plante hôte modèle Arabidopsis thaliana. Nous avons montré par microscopie confocale à balayage laser que la colonisation de la hampe florale par X. campestris pv. campestris est strictement confinée aux tissus vasculaires du xylème. Une approche par microscopie électronique à balayage a permis d'identifier les différentes voies de pénétration d'A. brassicicola dans la silique d'A. thaliana et le mode de colonisation des graines. L'un (Xcc2828, xytA) des deux transporteurs TonB-dépendants testés intervient dans la colonisation des valves et graines mais pas dans la colonisation du xylème de la hampe florale montrant une probable spécificité de ce TBDT pour les xylanes des parois primaires. Nous avons montré que deux facteurs o54 (Xcc1935 Xcc2802) régulent différentiellement l'expression de gènes impliqués dans la mobilité et la formation de bio ilms chez X. campestris pv. Campestris, fonctions indispensables à la transmission à et par la graine. D'autre part, une histidine kinase de groupe III osmosenseur, la proteine AbNik1, intervient lors de la colonisation des graines d'A. thaliana par A. brassicicola.

L’interface noyau-graine (ICB) est instable et une zone dendritique se forme sous des conditions très particulières, c’est à dire que la cristallisation est très lente par rapport à la convection très vigoureuse du noyau liquide. Afin de reproduire expérimentalement des conditions semblables, nous avons étudié une zone dendritique sous hyper gravite, dans une centrifugeuse. La hauteur de cette zone diminue quand la gravite augmente alors que la fraction solide augmente fortement : similairement, les études sismologiques suggèrent que la fraction solide dans la graine est proche de l’unité a l’ICB. De plus, la sismologie montre une graine très hétérogène en termes d’anisotropie élastique, d’atténuation ou de vitesse des ondes et met en lumière une forte dichotomie Est-Ouest. Celle-ci pourrait être engendrée par une translation de la graine qui provoquerait de la cristallisation sur une face et de la fusion sur l’autre. Cette hypothèse est testée en conduisant des expériences de cristallisation et de fusion d’une zone dendritique. Nous avons utilisé des ultrasons comme analogues aux ondes sismiques pour quantifier les changements de structure dans la zone dendritique à partir des mesures de l’atténuation et la diffraction. Extrapoles a la graine, nos résultats montrent que l’ICB pourrait fondre sur l’hémisphère Ouest et cristalliser sur l’hémisphère Est. D’autre part, avec du gaz xénon en hyper-gravite, nous avons observé un gradient adiabatique, pour la première fois dans un dispositif expérimental. Cette thèse montre la faisabilité de ces expériences et la possibilité de vérifier expérimentalement les approximations utilisées pour la convection compressible. / The inner core boundary (ICB) is unstable, and a mushy layer forms under very particular conditions in which the crystallization is very slow compared to the very vigorous convection of the liquid core. To mimic these conditions, we have investigated a mushy layer under hyper-gravity in a centrifuge. The thickness of a mushy layer decreases with gravity and the solid fraction increases. This is coherent with seismological studies suggesting that the solid fraction at the ICB is close to unity. Moreover, seismology shows that the inner core is very heterogeneous in terms of elastic anisotropy, attenuation or wave velocity and that there exists a strong East-West dichotomy on the ICB. One hypothesis is that the latter is due to a translation of the inner core that would cause crystallization on one hemisphere and melting on the other one. We have tested that hypothesis with experiments of solidification and melting of a mush. We have used ultrasounds as an analogue to the seismic waves to quantify structural changes in the mush from measurements of attenuation and scattering. From our observations, it is plausible that the ICB on the Western hemisphere s melting while it is solidifying on the Eastern hemisphere. In other experiments, using xenon gas under hyper-gravity, we have observed an adiabatic gradient for the first time. This thesis shows the feasibility of these experiments and the possibility to check experimentally the approximations used for compressible convection.

Dans un contexte actuel qui tend vers une réduction d’intrants dans les systèmes de culture et une relance de la production de protéines végétales pour réduire la dépendance alimentaire de la France, la culture des légumineuses constitue une alternative. Les légumineuses à graines offrent une source riche en protéines pour l’alimentation animale et humaine. Au sein de l'UMR1347 Agroécologie, le pôle "déterminismes Génétiques et Environnementaux de l’Adaptation des Plantes à des Systèmes de culture Innovants" (GEAPSI) étudie via une approche multidisciplinaire (génétique, écophysiologie, physiologie moléculaire) l’adaptation des espèces végétales, et notamment des légumineuses aux contraintes environnementales. Ces travaux de thèse ont été réalisés au sein de l'équipe "Étude des Mécanismes Moléculaires" qui s'intéresse plus particulièrement à des critères de qualité de la graine (teneur en protéine, taille de graine) et au déterminisme génétique de ces caractères chez la plante modèle Medicago truncatula en vue d'un transfert de connaissances vers l'espèce cible Pisum sativum. Chez les légumineuses, la taille de la graine est déterminée par la capacité de l’embryon à se diviser lors de l’embryogenèse et à accumuler des réserves lors du remplissage. Aux stades précoces du développement, l’assimilation de nutriments est réalisée majoritairement par les tissus qui entourent l’embryon: l’albumen et le tégument. Les recherches menées visent à évaluer la contribution de l’albumen dans le développement de la graine chez M. truncatula. Nous avons révélé plusieurs gènes DOF (DNA-binding with One zinc Finger) comme étant exprimé dans ce tissu. Ils appartiennent à une large famille de facteurs de transcription impliqués dans de nombreux processus biologiques mais dont les rôles restent à préciser. Un de ces gènes, nommé DASH pour Dof Affecting Seed embryogenesis and Hormone metabolism, est exprimé préférentiellement dans l’albumen lors de l’embryogenèse. Des mutants TILLING et Tnt-1 isolés pour ce facteur de transcription sont affectés dans le développement de la graine (avortement à environ 10 jap). La cytologie du développement aux stades précoces (6 à 10 jap) a révélé que l’expression de ce gène dans l’albumen est requise pour un développement normal de l’embryon, démontrant le rôle de l’albumen dans le contrôle de l’embryogenèse chez les légumineuses. Une étude comparative du transcriptome des gousses de dash vs sauvage a permis d’émettre des hypothèses quant à la fonction du gène DASH. Une dérégulation du métabolisme hormonal, en particulier de l’auxine, a été mise en évidence et plusieurs gènes cibles potentiels de ce facteur de transcription ont été sélectionnés. Une comparaison du transcriptome des trois tissus de la graine à 12 jap a été réalisée chez la lignée sauvage de référence (Jemalong, A17). Elle a permis de préciser la localisation tissulaire de ces gènes cibles putatifs, de mettre en évidence des voies métaboliques plus spécifiques de l’albumen et de proposer des hypothèses quant à la fonction de ce tissu dans le développement de la graine. / In the current context, which necessitates a reduction in inputs in crop systems and boosting of production of plant proteins to reduce France’s dependency on feed imports,, growing legumes represents an alternative. Grain legumes are major sources of proteins for animal and human nutrition. In the UMR1347 Agroécologie, the objectives of the study group "déterminismes Génétiques et Environnementaux de l’Adaptation des Plantes à des Systèmes de culture Innovants" (GEAPSI) are to promote legume cultivation and adaptation to environmental stresses, via multidisciplinary approaches (genetics, ecophysiology, molecular physiology). This thesis project was carried out in the "Étude des Mécanismes Moléculaires" team, particularly interested in seed quality traits such as protein content or seed size and identification of genes implicated in variations of these trait s. Experiments were performed using Medicago truncatula as a model species for legumes with a view to transferring the information to the target crop species Pisum sativum.Legume seed size is determined by the embryo’s capacity to divide during embryogenesis and to accumulate reserves during seed filling. At early developmental stages, nutrient assimilation occurs predominantly in embryo-surrounding tissues: the endosperm and seed coat. This thesis project aims to evaluate the endosperm contribution to seed development in M. truncatula. We have shown several DOF (DNA-binding One Zinc Finger) genes to be expressed in this tissue. They belong to a large family of transcription factors implicated in numerous biological processes, but whose role remain to be elucidated. One of these genes, termed DASH for Dof Affecting Seed embryogenesis and Hormone metabolism, is expressed preferentially in the endosperm during embryogenesis. TILLING and TnT1 mutants isolated for this transcription factor are affected in seed development (abortion at 10 DAP). The cytology of development at early stages (6 to 10 DAP) revealed that the expression of this gene in the endosperm is required for the normal development of the embryo, demonstrating the role of the endosperm in the control of embryogenesis in legumes. A comparative transcriptomics study of dash vs wild-type pods allowed us to suggest hypothesis about the function of the DASH gene. Evidence for a deregulation of hormone metabolism, in particular for auxin, was obtained, and several potential target genes of this transcription factor were selected. A comparison of the transcriptome of the three tissues of the seed at 12 DAP was carried out for the reference wild-type line (Jemalong A17). This allowed the tissue localization of the target genes, to reveal metabolic pathways preferentially expressed in the endosperm, and to propose hypotheses about the role of this tissue during seed development.

Afin d’appréhender l’impact des dépôts d’azote atmosphérique sur les écosystèmes,nous nous sommes intéressés à un écosystème d’intérêt patrimonial : les prairies acides duViolion caninae. Au sein de ces prairies, les objectifs étaient de (i) quantifier les variationsfloristiques temporelles et spatiales le long du domaine atlantique français et de déterminer siles variables de dépôts d’azote et du climat expliquaient ces patrons, (ii) comprendre lesprocessus mis en jeu lors de l’enrichissement en azote au niveau de la végétation et du sol, et(iii) examiner les moyens potentiels de conservation et de restauration.L’étude temporelle et spatiale des prairies acides a permis de mettre en évidence deschangements de composition à l’échelle locale du type de communautés mais également àl’échelle nationale du domaine atlantique français. A l’échelle locale et nationale, ceschangements ont pu être reliés à des changements climatiques d’augmentation de latempérature annuelle moyenne et de diminution de la disponibilité en eau du sol. Toutefois àl’échelle locale, les plus forts changements de végétation ont été perçus pour les sites soumiségalement aux plus forts dépôts chroniques d’azote depuis les 25 dernières années. Ceschangements de composition se sont produits au détriment des espèces de petites tailles, tellesque des dicotylédones, alors que les Poacées généralistes se sont maintenues en dominant lecouvert végétal. Ces changements sont visibles dès 10-15 kg N ha-1 an-1, déterminé comme lacharge critique d’azote pour les prairies acides.L’approche expérimentale a permis de souligner les processus mis en jeu dans ceshabitats acides lors d’un apport d’azote. Notamment, l’enrichissement en azote n’entraineraitpas de compétition pour la lumière au sein de la végétation. Ce type de milieu, principalementdéfini par son caractère oligotrophe et sa faible capacité à neutraliser l’acidité du sol,semblerait donc essentiellement affecté par des mécanismes de toxicité de l’ammonium voired’acidification du milieu à long terme.Enfin, les moyens de restauration étudiés ont montré la difficulté de conserver et derestaurer de tels habitats potentiellement affectés par les dépôts d’azote. En effet, l’utilisationde fauches répétées avec exportation de la biomasse a montré son inutilité dans un systèmequi n’est pas influencé par la compétition pour la lumière. De même, l’étude des banques degraines a montré que ce pool d’espèces ne pouvait pas représenter le seul moyen deconservation des espèces caractéristiques. Ces résultats révèlent l’importance de conserver lesprairies acides existantes, principalement dans des sites soumis à de faibles dépôts ambiants. / To assess the impact of atmospheric nitrogen deposition on ecosystems, we werefocused on a patrimonial interest ecosystem: acid grasslands of Violion caninae. Within thesegrasslands, we aimed to (i) characterise temporal and spatial variation in plant speciescomposition along the French Atlantic domain and determine if nitrogen deposition andclimate variables could explain these patterns, (ii) understand processes underlined bynitrogen addition on vegetation and soil, and (iii) examine the potential conservation andrestoration ways.Temporal and spatial approach of acid grasslands brought to light changes in speciescomposition at local scale of community type but also at the national French Atlantic domainscale. At both local and national scale, these changes were linked to climate change withincrease of mean annual temperature and decrease of soil water availability. However at localscale, the most changes in species composition were experienced on sites with climate changeand also the highest chronic nitrogen deposition since the last 25 years. These changes inspecies composition occurred at the expense of short stature species like forbs whereasgrasses species were persistent and dominated vegetation. These changes are visible from 10-15 kg N ha-1 an-1, determined as the critical load for nitrogen in acid grasslands.The experiment allowed to highlight processes underlined in acid grasslands afternitrogen addition. In particular, nitrogen enrichment did not lead to light competition invegetation. These grasslands, mainly defined by poor-nutrient and low capacity to bufferacidity in soil, were essentially affected by ammonium toxicity or even acidification on thelong range.Finally, the study of conservation ways showed the difficulty to conserve and restorethe grasslands affected by nitrogen deposition. Indeed, more frequent cuttings with biomassremoval were useless in a system not influenced by light competition within vegetation. Thestudy of seed banks showed also that conservation ways could not be based just on seed banksto maintain characteristic species. These results highlight the importance to conserve theexisting acid grasslands, mostly in region with low ambient nitrogen deposition.

Le genre Cyrtorchis, groupait 18 espèces d’orchidées angraecoïdes endémiques d'Afrique tropicale, était connu pour ses grandes fleurs blanches, odorantes à long éperon bien adaptées pour des études sur la biologie de la reproduction. Il était également connu pour ses problèmes de délimitation taxonomique qui peuvent s’avérer préjudiciables pour la conservation des espèces.La présente thèse de doctorat ambitionne de résoudre les problèmes de délimitation au sein du genre au niveau inter et intraspécifique en utilisant une approche de taxonomie intégrative et de documenter sa biologie de la reproduction.Une inspection visuelle de 1752 spécimens, les analyses morphométriques et phylogénétiques ont été utilisées pour clarifier la taxonomie au sein du genre. L’inspection visuelle a permis de délimiter 27 morphogroupes à priori, desquels un échantillonnage de 171 spécimens représentant 20 morphogroupes a été utilisé pour les analyses morphométriques. Pour les reconstructions phylogénétiques, 69 spécimens représentant 21 des 27 morphogroupes ont été séquencés à partir de six marqueurs moléculaires. La caractérisation des patrons de floraison et l’observation et des pollinisateurs ont été réalisées au Cameroun grâce à un suivi phénologique en ombrière sur trois ans de 494 spécimens vivants représentant 15 taxons, et un suivi de la pollinisation naturelle in situ de deux de ces taxons. L’évaluation des facteurs affectant la production des fruits et des graines viables a été réalisée chez deux espèces du genre à travers 448 tests de pollinisation manuelle pour lesquels l’effet du système de pollinisation et de la limitation des ressources ont été examinés.Les approches morphologiques permettent de distinguer deux groupes correspondant aux deux sections préalablement identifiées pour le genre Cyrtorchis. Les analyses moléculaires quant à elles ne soutiennent que la monophylie d’une des deux sections, Cyrtorchis sect. Cyrtorchis. Huit taxons morphologiquement définis dans le genre incluant trois nouvelles espèces sont également bien supportés par les analyses morphométriques et phylogénétiques. Le point d’insertion des stipites au tier supérieur du viscidium semble être l’un des principaux caractères reproducteurs soutenant la monophylie du genre alors que d’autres traits (tels que la structure du viscidium, la forme des stipites et des lobes latéraux du rostelle) se révèlent être d’importants critères permettant d’inférer des relations phylogénétiques au sein du genre. Au final, cette analyse met en évidence 27 taxons au sein du genre(incluant six nouveaux taxons à décrire), dont 12 taxons, confirmé par les approches morphométriques et/ou phylogénétiques. La phénologie de la floraison des espèces en ombrière montre un pic de floraisons à la grande saison de pluie (entre août et octobre). Un décalage de la floraison est observé chez certains taxons distribués en sympatrie et un asynchronisme de la floraison entre population de la même espèce. La pollinisation naturelle est un évènement rare et difficile à observer chez les deux espèces étudiées (C. letouzeyi et C. okuensis). En effet, le taux de pollinisation/fructification est globalement faible (39 % de fleurs avec les pollinies emportées et 16 % de fruits produits chez C. okuensis ;31-15 % de fleurs avec les pollinies emportées et 7-4 % de fruits produits chez C. letouzeyi), et ce, à cause du nombre réduit des visites des pollinisateurs. Par ailleurs, les pollinisateurs des deux espèces ont été identifiés et la pollinisation par les sphinx est confirmée dans le genre. Les tests de pollinisation manuelles ont révélé que la pollinisation croisée semble être le système de pollinisation le plus efficace pour la production de fruits et de graines viables. Cependant, davantage d’espèces devront être testées pour confirmer ce patron. Les approches multidisciplinaires développées dans ce travail sont des bases solides pour la définition et la mise en œuvre de stratégies efficaces de conservation pour les espèces d’orchidées menacées. Afin de produire une révision taxonomique complète du genre, une phylogénie complète incluant les cinq taxons restants et ceux encore non résolus est nécessaire. Les nouveaux taxons identifiés devraient être décrits et les statuts de conservation évalués pour l’ensemble des espèces reconnues dans le genre. / The genus Cyrtorchis, grouped of 18 angraecoid orchids species endemic to tropical Africa, and was known for its large, white, fragrant flowers with a long spur well suited for studies on reproductive biology. It was also known for its taxonomic delimitation problems, which can be detrimental to the conservation of the species.This PhD thesis aims to address the delimitation problems within the genus at the inter- and intraspecific level using an integrative taxonomic approach and to investigate its reproductive biology.Visual inspection of 1752 specimens, morphometric and phylogenetic analyses was used to clarify the taxonomy within the genus. Visual inspection delineated 27 a priori morphogroups, from which a sample of 171 specimens representing 20 morphogroups was used for morphometric analyses. For phylogenetic reconstructions, 69 specimens representing 21 of the 27 morphogroups were sequenced with six molecular markers. The characterization of flowering patterns and the observation of pollinators were carried out respectively through a three-year shadehouse phenological survey of 494 living specimens representing 15 taxa and a survey of the natural in situ pollination of two taxa in Cameroon. The assessment of factors affecting fruit and viable seed production was carried out in two species of the genus through 448 hand pollination tests for which the effect of pollination system and resource limitation were examined.Morphological approaches allow to distinguish two groups corresponding to the two sections previously identified for the genus Cyrtorchis. Molecular analyses support only the monophyly of on of the sections, Cyrtorchis sect. Cyrtorchis. Eight morphologically defined taxa including three new species are also well supported by morphometric and phylogenetic analyses. The insertion point of the stipites at the rear third of the length of the viscidium appears to be one of the main reproductive characters supporting the monophyly of the genus while other traits (such as the viscidium structure, the shape of the stipites and the lateral lobes of the rostellum) are found to be important criteria for inferring phylogenetic relationships within the genus. Finally this analysis highlights 27 taxa within the genus (including six new taxa to be described), of which 12 taxa, confirmed by morphometric and/or phylogenetic approaches. Flowering of most species at the shadehouse is peaking during the main rainy season (between August and October). However, some sympatric species present non-overlapping flowering periods and an asynchronism of flowering between populations of the same species. Natural pollination is a rare event and difficult to observe in the two studied species. Indeed, the overall pollination/fruiting rate is low (39% of flowers with pollinia removed and 16% of fruits produced in C. okuensis; 31-15% of flowers with pollinia removed and 7-4% of fruits produced in C. letouzeyi) because of the reduced number of pollinators visits. Additionally, both species were found to be pollinated by hawkmoths. Manual pollination tests revealed that cross-pollination appears to be the most efficient pollination system to produce fruits and viable seeds. However, more species will need to be tested to confirm this pattern.The multidisciplinary approaches developed in this work provide a solid basis to define and implement effective conservation strategies for threatened orchid species. To produce a complete taxonomic revision of the genus, a completed phylogeny including the five remaining and the yet unresolved taxa is required. The newly identified taxa should be described and the conservation status assessed for all species recognised in the genus. / Option Biologie des organismes du Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les graines de neem et de dattier du désert ont été caractérisées et leurs perspectives de fractionnement orientées. Un procédé de fractionnement des graines de neem en extrudeur bi-vis a été étudié en vue d’une production et d’une valorisation intégrée de ses fractions: huile, coextrait d’azadirachtine, protéines et lipides, et raffinat d’extrusion. La mise en oeuvre de l’eau et des mélanges hydroéthanoliques (jusqu’à 75% d’éthanol) comme solvants d’extraction avec une configuration de l’extrudeur bi-vis définissant quatre zones (une zone d’alimentation, une zone de broyage, une zone d’extraction solide-liquide et une zone de séparation solide/liquide), permet d’extraire au filtrat 83 à 86% de l’azadirachtine, 86 à 92% des lipides et 44 à 74% des protéines de la graine et de produire un raffinat essentiellement fibreux, contenant au plus 8% de lipides, 12% de protéines et 0,82 g/kg d’azadirachtine. Une des meilleures voies de traitement de la suspension que constitue le filtrat brut est la séparation solide-liquide par centrifugation. Ce procédé de séparation permet d’obtenir une émulsion diluée contenant 42 à 64% des lipides et jusqu’à 41% des protéines de la graine. La décantation centrifuge permet de le réaliser efficacement, mais elle peut présenter des inconvénients pour le traitement de grands volumes. Considérée comme sous-produit du traitement du filtrat brut, la phase insoluble peut contenir 24 à 48% des lipides, 32,9 à 47% des protéines et 10 à 13% de l’azadirachtine de la graine. L’eau s’est avérée être le meilleur solvant de ce procédé de fractionnement. Le pressage des graines de neem suivi de l’extraction aqueuse ou hydroalcoolique dans le même extrudeur bi-vis permettent d’exprimer jusqu’à 32% de l’huile de la graine et de récupérer 20% de l’huile de la graine sous forme claire, avec très peu d’azadirachtine, en assurant de meilleurs rendements en azadirachtine et en protéines au filtrat brut. Deux voies de traitement des filtrats ont été étudiées : celle conduisant à une émulsion d’azadirachtine et celle conduisant à l’obtention d’une poudre lyophilisée d’azadirachtine. La valorisation du raffinat d’extrusion, fibreux, a été orientée vers la production d’agromatériaux par thermopressage. Un schéma de bioraffinage de la graine de neem pour la valorisation de ses constituants a été ainsi mis en place. / Neem and desert date seeds were characterized and their fractionation perspectives oriented. A process of fractionation of neem seeds in twin-screw extruder has been studied for the purpose of production and integrated valorization of its fractions: oil, co-extract of azadirachtin, proteins and lipids, and extrusion raffinate. The use of water and water/ethanol mixtures (up to 75% ethanol) with a twin-screw extruder configuration defining four zones (a feed zone, a grinding zone, a solidliquid extraction zone and a solid / liquid separation zone), allows to extract from the filtrate 83 to 86% of the azadirachtin, 86 to 92% of the lipids and 44 to 74% of the proteins of the seed thereby producing a raffinate essentially fibrous containing at most 8% lipids, 12% proteins and 0.82 g/kg azadirachtin. One of the best ways of processing the suspension that is the crude filtrate, is a solid-liquid separation by centrifugation. This separation process makes it possible to obtain a diluted emulsion containing 42 to 64% of the lipids and up to 41% of the proteins of the seed. A centrifugation achieves it effectively, but this separation process can have disadvantages in the treatment of large volumes. Considered as a by-product of the treatment of crude filtrate, the insoluble phase can contain 42 to 64% of the lipids, 32.9 to 47% of the proteins and 10 to 13% of the azadirachtin of the seed. Water has proven to be the best solvent in this fractionation process. The pressing of the neem seeds followed by the aqueous or hydroalcoholic extraction in the same twin-screw extruder makes it possible to extract up to 32% of the oil of the seeds and to recover 20% of the seed oil in clear form, with very little azadirachtin, ensuring better extraction yields of azadirachtin and proteins to the crude filtrate. Two treatment pathways of the filtrates were studied: one leading to an emulsion of azadirachtin and another to a freeze-dried powder of azadirachtin. The valorization of the fibrous extrusion raffinate has been oriented towards the production of agromaterials by thermopressing. A biorefinery scheme of the neem seed for the valorization of its constituents has thus be implemented.

Les sismologues ont révélé l'existence d'une anisotropie sismique complexe dans la graine terrestre. Cette thèse, en deux parties, présente deux approches différentes pour, d'une part, expliquer l'existence de cette anisotropie avec des modèles de graine numérique et, d'autre part, étudier l'effet des transformations de phase sur cette anisotropie.Dans un premier temps, nous avons construit un outil de simulation de la propagation des rais sismiques à travers une graine numérique, afin d'étudier la possibilité de reproduire numériquement les données sismologiques et de contraindre la dynamique et la minéralogie de la graine. Nous concluons qu'aucune structure du fer cubique ne permet de développer une anisotropie sismique significative. Seule la structure hexagonale compacte permet de le faire. Parmi les modèles géodynamiques quadripolaires étudiés, la croissance équatoriale préférentielle est le processus dynamique qui présente le meilleur accord avec les observations de dépendance à la profondeur et d'anisotropie polaire. L'ajout d'une stratification chimique permet d'amplifier d'environ 40% l'anisotropie globale mais augmente la dispersion des résidus sismiques, ce qui n'est pas conforme aux observations de dépendance à la profondeur. Enfin, une croissance dendritique (texture de solidification) est peu compatible avec une anisotropie principale Nord-Sud. Il apparaît clairement qu'aucun de ces modèles géodynamiques ne permet d'obtenir une amplitude d'anisotropie suffisante en utilisant les propriétés élastiques publiées pour le fer dans la graine. A l'issue de ce travail, de nombreux autres processus dynamiques restent encore à étudier, tels que les forces de Lorentz et la translation-convection thermique, processus bipolaire qui présente un fort intérêt pour la caractérisation de la composante hémisphérique de l'anisotropie sismique.Dans un deuxième temps, nous avons procédé à des expériences de transition de phase α-ε (fer cubique centré vers fer hexagonal compact) dans le fer pur. Nous avons simulé les textures résultantes à l'aide du mécanisme de Burgers. Nous avons confronté nos simulations aux résultats expérimentaux. Nous avons pu confirmer la validité du mécanisme de transformation de Burgers. Nous avons trouvé une forte sélection de variant sous l'effet de la contrainte non-hydrostatique dans le sens direct α→ε, produisant de fortes textures. Dans le sens inverse ε→α, on observe des textures finales très faibles, voire aléatoires. Appliqués avec prudence au cas de la graine terrestre, nos résultats indiquent que la transformation de phase du fer hexagonal à cubique ne peut pas expliquer la forte anisotropie observée. Nous avons aussi noté une mémoire de texture partielle, déjà documentée pour d'autres métaux de transition. Enfin, nous avons procédé à des tests préliminaires en cellule diamant en rotation. Les résultats de ces expériences de cisaillement ont également montré un très bon accord avec les simulations fondées sur le mécanisme de Burgers. En revanche, nous avons pu constater de grands écarts entre nos résultats expérimentaux et les simulations en cisaillement présentées dans la littérature [Levitas et al., 2010], notamment en termes de gradient de contraintes. / Seismologists revealed the existence of a complex seismic anisotropy in the Earth's inner core. In this thesis we took two different approaches in order to characterize the anisotropy: in a first part, we tried to explain this anisotropy using formation models of inner core and, in a second part, we considered the impact of eventual phase transitions on anisotropy.Firstly, we simulate the propagation of seismic rays through a numerically grown inner core, in order to measure the seismic anisotropy to compare with actual observations and to constrain the dynamics and mineralogy of the inner core. We conclude that no cubic structure of iron may produce a significant global anisotropy. Only the hexagonal compact phase of iron may produce a measurable signal. Considering a panel of quadripolar geodynamical models, we observe that simple preferential equatorial growth is the most consistent with seismological observations of a polar anisotropy and depth dependence of seismic residuals. Chemical stratification amplifies the global anisotropy by about 40%, but at the same time increases the scatter of residuals in a way that is poorly compatible with the observed depth dependence. Finally the addition of dendritic growth (solidification texture) prohibits the emergence of a first order North-South anisotropy. Independently of the geodynamical model it appears clearly that none of these geodynamical models the development of an anisotropy consistent with observations when using the published elastic properties of iron at inner core conditions. Following this work, several geodynamical models remain to be studied such as magnetic forcing (Lorentz forces). Models involving translation-thermal convection are of great interest as they may account for the hemispherical component of the seismic anisotropy.Secondly, we performed experiments on the α-ε (cubic centered to hexagonal compact iron) phase transition in pure iron. We compare our experimental texture results with our simulations of the transformation considering Burgers mechanism. We confirm here the Burgers atomic path as the mechanism activated during the α-ε transformation in iron. We find direct evidence of a strong variant selection controlled by non-hydrostatic stresses in the diamond anvil cell during the forward α→ε transformation, producing strong textures. The opposite will occur with the reverse ε→α phase transition where an almost complete randomization is to be expected. Our observations can be applied with some caution to the Earth's inner core and show that the strong seismic anisotropy in the inner core may not be explained by the occurrence of a hexagonal to cubic phase transition in the inner core. A limited texture memory effect was brought into light, already documented for other transition metals. At last, we performed a preliminary study on the effect of shear on the α-ε phase transition in pure iron using a rotational cell. Again the α-ε phase transformation in iron can be modelized by the Burgers mechanism. We find that simulations in the literature [Levitas et al., 2010] fail to reproduce our experimental results, particularly in terms of stress field.

La présente thèse traite, au travers d’une analyse fondamentale et expérimentale, l’effet de texturation par détente instantanée contrôlée (DIC) sur les phénomènes de transfert au cours des processus de séchage, d’extraction mécanique et de comportement rhéologique. Les produits concernés ont été les graines de caroube (gomme et germe) et deux variétés de graines de tournesol (linoléique et oléique). La texturation DIC permet d’agir sur la cinétique de séchage par flux d’air ce qui conduit à une intensification des processus de séchage par flux d’air tout en assurant une bonne préservation de la qualité nutritionnelle du produit fini. L’étude expérimentale a été couplée à une analyse phénoménologique de la cinétique à travers une modélisation de type CWD (coupled Washing/Diffusion). Cette dernière étude conduit à une évaluation de l’impact de la texturation sur la diffusivité effective Deff et l’accessibilité initiale δWs. D’autre part, l’étude expérimentale en vue de l’optimisation de l’opération a été réalisée à travers la méthode des plans d’expériences. La modification des paramètres opératoires fonctionnels de la DIC, à savoir la pression absolue de vapeur d’eau saturée sèche (P), et le temps de traitement thermique (t), ainsi que le nombre des cycles (c) sur l’ensemble des performances de l’opération a été établie sur le comportement rhéologique de la gomme de caroube. Une deuxième partie de la thèse a été consacrée à l’étude fondamentale et expérimentale des procédés d’extraction d’huile de tournesol des deux variétés de graines linoléiques et oléiques. Le traitement thermomécanique par détente instantanée contrôlée (DIC) permet, à travers une modification contrôlée de la structure de la matière première, d’agir sur l’extraction mécanique par presse à froid des huiles de tournesol, ainsi que sur l’extraction par solvant de l’huile à partir du tourteau résiduel. Un complément à cette opération a consisté en l’extraction par solvant (n-hexane) opérée sur l’ensemble des graines de tournesol. La texturation DIC a conduit à une grande augmentation du rendement en huile pour les variétés linoléique et oléique. La préservation de la qualité de l’huile et du tourteau prouve l’adéquation de la DIC avec l’absence pratique de la dégradation chimique. Notre étude a également concerné la définition d’un nouveau procédé de désodorisation. Il s’agit de l’utilisation de l’Autovaporisation Multi-Flash MFA sur le raffinage de l’huile de tournesol. Cette technologie innovante de désodorisation se distingue par son faible niveau de température assurant ainsi une sévérité nettement inférieure à celle des méthodes conventionnelles à haute température. / This thesis deals with a fundamental and experimental analysis of the effect of instant controlled pressure drop (DIC) on the transfer phenomena and rheological behavior, which occurs during the drying process and mechanical and solvent extraction. The products concerned were carob seeds (gum and germ) and two varieties of sunflower seeds (linoleic and oleic). DIC texturing makes it possible to greatly modify the drying kinetics, leading to an effective intensification of the drying processes while maintaining a good preservation of the nutritional quality of the finished product. The experimental study was coupled with a phenomenological kinetic model using the CWD (coupled Washing/Diffusion). This study leads to evaluate the impact of texturing on the effective diffusivity Deff and the initial accessibility δWs. On the other hand, the experimental study for the optimization of the operation was carried out through an adequate experimental design method. The impact of the DIC processing parameters, namely the absolute pressure of saturated dry water vapor (P), and the heat treatment time (t), as well as the number of cycles (c) was established on the rheological behavior of the carob bean gum. A second part of our work was devoted to the theoretical and experimental study of sunflower oil extraction processes of the two types of linoleic and oleic seeds. By acting as a controlled modification of the raw material, (DIC) texturing allowed increasing the yield of sunflower oil by both cold pressing and solvent extraction from the residual cake. DIC texturing has led to a large increase in oil yield for both linoleic and oleic varieties. The preservation of the quality of oil demonstrates that DIC was perfectly adequate with a perfect absence of chemical degradation. Our study also involved the definition of a new deodorization process. This is the use of the Multi-Flash Autovaporization MFA on the refining of sunflower oil. This innovative deodorization technology is characterized by its low temperature level, thus ensuring a much lower severity than conventional high temperature methods.