Cette thèse s’est focalisée sur les lavandes et en particulier sur trois lavandes retrouvées en France : la lavande fine (Lavandula angustifolia Miller), la lavande aspic (Lavandula latifolia Medik) et leur hybride le lavandin (Lavandula x intermedia). Capables de synthétiser de grandes quantités de composés organiques volatils (COV) et plus particulièrement des terpènes volatils tel les mono- et sesquiterpènes, les lavandes sont utilisées depuis l’antiquité par l’Homme pour les propriétés médicinales et aromatiques de ces terpènes, composants de l’huile essentielle de lavande. De par l’importance économique et écologique des terpènes volatils, ce travail de thèse présente différents aspects d’étude. Dans un premier temps la relation entre la diversité chimique, géographique et génétique de la lavande fine a été analysée sur l’ensemble de son aire de répartition. Les résultats ont mis en évidence des populations de lavande fine très différentes autant chimiquement que génétiquement au bord de leur aire de répartition. Dans un deuxième temps, l’impact du stress hydrique au cours du temps sur les contenus en terpènes volatils a été évalué sur la lavande aspic, le lavandin et six populations de lavande fine. Les résultats ont montré des tolérances différentielles en fonction des espèces et des populations ; ainsi le lavandin est plus rapidement affecté par le stress hydrique que la lavande fine. Les contenus terpéniques n’ont été que faiblement impactés par le stress hydrique et cela à des états hydriques différents selon les espèces et les populations. Malgré la grande diversité de réponse selon les composés, l’intensité du stress hydrique et les plantes ; les terpènes de la voie du camphre (bornéol, camphène et camphre) sont ceux qui présentent les plus grandes variations entre les plantes stressées et témoins. Il apparaissait alors intéressant d’étudier la voie de biosynthèse du camphre. Dans ce cadre-là, nous avons identifié et caractérisé la bornyl diphosphate synthase capable de former le bornéol à partir du bornyl diphosphate. L’ensemble de ces travaux permettent de mieux appréhender les relations entre production de terpènes volatils et environnement ainsi que de donner des outils génétiques afin de poursuivre ces investigations / The PhD was focused on lavenders and precisely on lavenders present in France: the fine lavender (Lavandula angustifolia Miller), the spike lavender (Lavandula latifolia Medik) and their hybrid the lavandin (Lavandula x intermedia). Skilled to synthetize huge organic volatils coumpounds (COV) amount and in particular volatils terpene such mono- and sesquiterpenes, lavenders are used by human from antiquity for medicinal and aromatic properties of these volatils terpenes, lavender essential oil is composed of. Due to economical and ecological volatils terpenes importance, several study aspects is considered in the PhD. In a first hand, on all the fine lavender’s repartition area, relationship between chemical, geographical and genetical diversities was assessed. Results showed chemical and genetical significant different populations, at the border of fine lavender repartition area. In a second hand, hydric stress impact over time on volatiles terpenes content was assessed on the spike lavender, lavandin and six fine lavender populations. Results put in evidence differential tolerances by species and populations; thus lavandin is more quickly affected by hydric stress than the fine lavender. Terpenes contents were slightly impacted by hydric stress and with different states amoung species and populations. Despite huge answer diversities amoung compounds, hydric stress intensity and plants; camphre pathway terpenes (borneol, comphene and camphre) are those which have the more important variations among stressed and controlled plants. Therefore study camphre biosynthesis pathway emerged. In this context, we have identified and characterized the bornyl diphosphate synthase able to produce the borneol from the bornyl diphosphate. These works allow a better understanding of relationships between volatils terpenes production and environment as well as give genetical tools to proceed to further investigations

Les huiles essentielles (HE) de lavande et de lavandin appartiennent au patrimoine de la région méditerranéenne. Comme tout produit naturel ou synthétique à valeur ajoutée, ces HE doivent être contrôlées pour justifier la qualité du produit. Ce contrôle qualité nécessite la mise en place d'une méthodologie analytique fiable. Dans cette étude, une nouvelle approche utilisant les techniques spectroscopiques et chromatographiques et le traitement de données à l'aide d'outils chimiométriques permet de différencier les HE de lavande et de lavandin par origine variétale. Cette discrimination s'effectue grâce à leur empreinte spectrale ou chromatographique. L’intérêt d’utiliser la chromatographie chirale associée à la détection polarimétrique et de la signature chiroptique acquise a également été étudié. Cette étude nous a permis d’identifier des marqueurs métabolomiques qui sont primordiaux pour caractériser les variétés. Les résultats montrent qu'il est possible de discriminer les HE de lavande et de lavandin selon leurs variétés avec une bonne justesse sur l'ensemble des techniques utilisées. / Lavender and lavandin essential oils (EOs) belong to the heritage of the Mediterranean region. Like any natural or synthetic product with an added value, these EOs must be controlled to justify the quality of the product. This quality control requires the establishment of a reliable analytical methodology. In this study, a new approach using spectroscopic and chromatographic techniques for data processing associated to chemometric tools allows to discriminate lavender and lavandin EOs. This discrimination is carried out thanks to their spectroscopic or chromatographic fingerprints. The interest to use the chiral chromatography combined with polarimetric detection and of acquired chiroptical signature was also studied. This methodology has allowed us to identify metabolomic markers which are paramount to characterize the varieties. The results show that it is possible to discriminate the lavender and lavandin EOs according to their varieties with good accuracy on all of the techniques used.

Les huiles essentielles extraites de plantes aromatiques, médicinales et à parfum, sont utilisées depuis des millénaires pour leurs propriétés médicinales ou olfactives. Pour des raisons de rentabilité, les distributeurs sont contraints à réduire leur coût au maximum et à commercialiser des huiles essentielles au plus bas prix. Certains ont recours à la fraude et proposent, des essences de qualité inférieure sous la dénomination produits naturels de haute qualité. Il existe des normes (AFNOR, pharmacopées) qui doivent être respectées. Mais leur seule application est souvent limitée. Cette étude a donc permis une nette amélioration du contrôle de la naturalité des huiles essentielles de citrus, et lavande. La connaissance des compositions moléculaires des volatiles et des polymethoxyflavones (citron), l'étude énantiomérique de molécules cibles telles que l'alpha-pinène, le sabinène (citrus), le linalol et l’acétate de linalyle (bergamote et lavande), les analyses isotopiques du carbone 13, deutérium, des linalol, acétate de linalyle (bergamote et lavande), citral, acétate de géranyle (citron) ainsi que les analyses isotopiques du deutérium et azote 15 du N-méthyle anthranilate de méthyle (mandarine) sont les analyses permettant la mise en évidence de nombreux types de fraudes. Pour une méthodologie efficace, les analyses en composante principale et discriminante ont été indispensables. Elles ont permis l’identification d’échantillons fraudés via l’étude des volatiles. Les analyses chirales et isotopiques permettent l'identification d'échantillon plus “ finement ” adultérés ou de mieux comprendre les processus de fraude / Essential oils extract from aromatics, medicinal and perfume plants, are used since ancient times for their medicinal or olfactory properties. They are quite expensive, and owing to the actual growing demand for getting high quality materials at lowest prices, fraudulent essential oils are frequently found on the market. In order to fight this problem, norms exist (AFNOR, pharmacopeas) which have to be respected. However those techniques are often limited. This work allowed great improves in the quality control of citrus and lavender essential oils. The knowledge of the chemical composition of volatiles and polymethoxy-flavones (lemon), of the chirale ratios of alpha-pinene, le sabinene (citrus), linalool et linalyl acetate (bergamot et lavender), isotope ratio analyses of carbon 13, deuterium, of linalool, linalyl acetate (bergamot et lavender), citral, geranyl acetate (lemon) as wall as isotope ratio analyses of deuterium of nitrogen 15 du Nmethyl anthranilate de methyl (mandarin) permitted the detection of various type of frauds. In order to have an efficient methodology, principal component and discriminant analyses have been proved indispensables. It allowed the identification of fraudulent samples via volatiles molecules study. Chirale analysis and isotope ratio highlight frauds on more “discrete” adulterated samples or a better understanding of adulteration’s process