La fibre de coton est la première fibre naturelle utilisée dans le monde. Le coton fournit un revenu à plus de 10 millions de personnes en Afrique occidentale et centrale. Au Cameroun, il est produit en conditions pluviales et le manque d'eau est le principal facteur abiotique limitant le rendement et la qualité de la fibre. Dans ce contexte, un programme de sélection a été initié en 1950 avec l'objectif d'augmenter le rendement, la qualité de la fibre et la résistance aux maladies. En 60 ans, plus de 20 cultivars ont été créés. Cependant, depuis une trentaine d'année, un plafonnement du rendement en coton graine est constaté. Cette étude a analysé la croissance et le développement des principaux cultivars vulgarisés de 1950 à nos jours, pour évaluer le progrès génétique, y compris celui de caractères d'adaptation au stress hydrique indirectement sélectionnés. Elle a analysé les interactions génotype x environnement x pratiques culturales (GEI) dans des conditions hydrique limitantes afin de pouvoir utiliser un modèle de simulation de la croissance du cotonnier. En utilisant ce dernier, les rendements ont pu être prédits et des idéotypes pour les conditions de culture du coton au Cameroun ont été conçus. Une application de ces travaux a été d'identifier des caractères d'adaptation au stress hydrique pour aider les sélectionneurs à choisir les cultivars qui résistent mieux au stress hydrique. Dans un premier temps, le progrès génétique et son interaction avec les conditions de culture au Cameroun ont été évalués au champ et en milieux contrôlés sur le développement du coton, la croissance (y compris racinaire), le rendement et la qualité de la fibre. Les résultats ont montré que la sélection a réussi à améliorer le potentiel de rendement et de qualité de la fibre lorsque la culture atteint la maturité physiologique, avant la fin de la saison des pluies. Cependant, lors de stress hydrique de fin de cycle, le programme de sélection a réduit la qualité de la fibre. La plupart des variables de développement et de croissance n'ont pas changé avec le temps, sauf le nombre de feuilles qui a été réduit. La sélection a créé des cultivars avec un meilleur potentiel de production et de qualité de fibres mais en perdant en plasticité en conditions sub-optimales et n'a pas amélioré l'accès à l'eau du sol. Dans un second temps, les analyses des GEI des caractères d'adaptation à la sécheresse ont montré que le déficit en eau a un impact négatif sur presque toutes les fonctions de la plante, à la fois au champ et en milieux contrôlés. Le cultivar récent L484, créé pour la zone de production la plus sèche, a maintenu le plus haut niveau de photosynthèse et de transpiration par unité de surface foliaire dans les conditions défavorables, maintenant ainsi le plus haut niveau d'efficience d'utilisation du rayonnement et de l'eau. Cependant, cela n'a pas permis d'améliorer la biomasse, l'indice de récolte et le rendement de ce cultivar. Le programme de sélection du coton au Cameroun a réussi à fournir un cultivar (L484) mieux adapté aux conditions locales, avec une plus grande stabilité et un développement plus rapide, mais sans aucune augmentation de rendement. Dans un dernier temps, le modèle de simulation de la croissance du cotonnier, CROPGRO-Cotton, a été utilisé afin de définir les idéotypes conduisant à des rendements plus élevés. Des expériences de terrain au Cameroun ont été utilisées pour constituer l'ensemble de données minimum pour l'étalonnage du modèle. Les cultivars AC, L484 et quarante-deux cultivars virtuels avec ± 20% par rapport aux valeurs de paramètres de L484 ont été comparés dans 99 années de temps généré en deux lieux. Par rapport à L484, les idéotypes avaient une durée réduite entre levée et floraison et plus longue de phase reproductive, un plus haut niveau de photosynthèse maximum avec des feuilles plus épaisses, et des feuilles plus petites pour la région de l'Extrême Nord ou plus grandes pour la région du Nord. / Cotton lint is the first natural fiber used in the world. Cotton provides income to more than 10 million people in West and Central Africa. In Cameroon, it is produced in rainfed conditions and water shortage is the major abiotic factor limiting yield and lint quality. In this context, a breeding program was initiated in 1950 to increase lint yield, fiber quality and disease resistance. After 60 years, this program has released more than 20 cultivars. However, seed cotton yield has been levelling off for more than thirty years.This study analyzed growth and development of main cultivars released from 1950 to-date to evaluate genetic gain including drought adaptation traits indirectly bred for. It also analyzed genotype by environment by crop management interactions (GEI) under water limited conditions in order to use a cotton simulation model in Cameroonian conditions. Then, crop simulation model was used to design cotton ideotypes under Cameroonian cropping conditions. An application of this work was in providing key drought adaptation traits to breed for cultivars that better withstand water stress.Firstly, phenotype evolution over breeding time and its interaction with cropping conditions in Cameroon was evaluated on cotton development, growth (including roots), yield, and fiber quality. Ten major cultivars were studied under rainfed conditions (field) and controlled conditions (greenhouse and phytotron). Classical GEI analysis of variance of cultivars and regression over their respective year of release were done. The results showed that the breeding program succeeded in improving cotton lint yield and the potential of fiber quality when the crop reached physiological maturity before the end of the rainy season. In late season drought, breeding reduced the fiber quality (fiber length, uniformity and strength). Most of the development and growth variables did not change with time, except the number of leaves which reduced. Breeding created cultivars with better potential fiber production and quality, but with reduced plasticity to sub-optimal environments and access to soil water. Secondly, an analysis of GEI for ecophysiological traits conferring a good response to drought was done in good and water limited conditions for a subset of four cultivars. The results indicated that water deficit had a negative impact on almost all plant functions, both under field and controlled environments. The recent cultivar L484 bred for the driest production area had the fastest development, thickest leaves with most chlorophyll and thus maintained the highest level of photosynthesis and transpiration per unit of leaf area in water-limited conditions. In these conditions, L484 had the highest radiation use efficiency and water use efficiency maintenances. Despite these traits this cultivar did not show any improvement in terms of biomass, harvest index and cotton yield across water conditions. Cotton breeding program in Cameroon succeeded in providing a cultivar (L484) better adapted to local conditions, with a higher stability and faster development coupled with a strategy of growth maintenance, without any improvement in yield. Thirdly, the crop simulation model CROPGRO-Cotton was used in order to design ideotypes with higher yield than existing cultivars. Field experiments in Cameroon were used to constitute the minimum dataset for the crop model calibration. Then, cultivars AC, L484 and forty-two virtual cultivars with ±20% from L484 parameter values were compared across 99 years of generated weather in two locations. Compared to L484, the cotton ideotypes in Cameroonian rainfed conditions had reduced emergence to anthesis duration, longer reproductive duration, higher maximum level of photosynthesis with thicker leaves, and smaller leaves for Far North region or bigger ones for North region.

Le semis précoce du tournesol, d’un à deux mois par rapport à la période habituelle (Avril dans le sud ouest de la France), a été envisagé pour esquiver les périodes de sécheresses estivales. Cette stratégie conduit à un abaissement des températures de l’ordre de 5 à 10°C durant les premières phases de développement de la culture. L’objectif de ce travail est donc d’identifier des génotypes de tournesol adaptés à des conditions de basses températures en début de cycle, et de fournir des outils pour la sélection de ces nouveaux idéotypes. Dans un premier temps le modèle de culture SUNFLO, développé pour l’analyse des interactions génotype x environnement chez le tournesol, a été utilisé pour identifier par simulation un idéotype pour le semis précoce. Cette étude a révélé que le type variétal valorisant le mieux de semis précoce présente une levée précoce et un cycle tardif. Dans un deuxième temps, la variabilité génétique d’une population de lignées recombinantes de tournesol a été une analysée pour des traits agro-morphologiques et physiologiques caractérisant le développement (vitesse de germination, phénologie) et la croissance à basse température (élongation de l’hypocotyle, production de biomasse, et traits physiologiques impliqués dans la tolérance au froid). L’analyse génétique de ces caractères a permis d’identifier les régions chromosomiques impliquées dans la variation de ces caractères (QTLs) ainsi que les marqueurs moléculaires associés à ces QTLs qui représentent des marqueurs d’intérêts pour la sélection. L’analyse des processus impliqués dans la levée (germination et élongation de l’hypocotyle) montre que la température de base pour l’élongation de l’hypocotyle présente un gain génétique significatif à basse température. Ce trait est sous le contrôle génétique de deux QTLs majeurs dont l’un, qui explique 40% de la variabilité phénotypique observée, est lié au marqueur SSR ORS1128. Le temps thermique du semis à la floraison est un caractère contrôlé par des QTLs spécifiques en conditions de semis précoces, parmi lesquels deux sont colocalisés avec des QTLs identifiés pour des traits relatifs à la levée. L’étude des traits physiologiques impliqués dans la réponse aux basses températures a révélé que le tournesol a un potentiel de sélection pour la tolérance au froid, notamment pour le potentiel osmotique. Le maintien des membranes plasmiques stables à basses températures est également un trait jouant un rôle important dans la tolérance au froid. Un QTL à effet majeur lié au marqueur SSR ORS331_2 a été identifié pour ce trait et pourrait être utilisé pour aider à la sélection de génotypes de tournesol adaptés au froid. / Early sowing to escape the drought during summer was studied in sunflower. Sowing one or two months earlier leads to reduce about 5 to 10°C during first stages of development compared with traditional sowing (April in south parts of France) in this species. The aim of this study is to identify sunflower genotypes adapted for low temperature and to identify tools for selecting them. Firstly the crop model SUNFLO, Which is developed to analyze “genotype x environment” interactions in sunflower, was used to identify by simulation favorable ideotypes for early sowing. Results show that they have to present early emergence and a late development cycle. Then, several experiments were undertaken to study genetic variability for agro-morphologic and physiologic traits under early sowing in sunflower. A population of 95 recombinant inbred lines and their two parents were used at low temperature in all experiments. Germination rate, hypocotyl elongation, biomass production and some physiological traits for cold tolerance were studied. Genetic analyses were performed and genomic regions (QTLs) involved in the variation of these traits as well as SSR markers associated with them were identified. Analysis of physiological processes related to emergence (germination and hypocotyl elongation) show that the base temperature of hypocotyl elongation presents a significant genetic gain at low temperature. This trait is controlled by two major QTLs and one of them explains 40% of the phenotypic variance and contains the SSR marker ORS1128. The thermal time from sowing to flowering is controlled by specific QTLs in early sowing and two of them are collocated with QTLs detected for emergence related-traits. The study of physiological traits implied with response to low temperature showed that sunflower present a high potential for cold tolerance variability, especially for the osmotic potential. The cell membrane stability at low temperature is also an important trait for cold tolerance. A major QTL associated with the SSR marker ORS331_2 was identified for this trait and should be used to select sunflower cold tolerant genotypes.