Les crises combinées du pétrole, de la biodiversité et des changements climatiques, exigeant, entre autres, la réduction de l'usage des carburants fossiles, font du développement d'énergies alternatives un enjeu majeur. Si bien que l'éthanol, dont la production mondiale a atteint plus de 65 milliards de litres en 2008, constitue désormais un élément clé de la stratégie énergétique de nombreux pays, et que le Canada et les États-Unis (ÉU) le présentent même pour limiter les changements climatiques. Essentiellement dérivées du maïs, les productions d'éthanol aux ÉU premier producteur mondial de carburants végétaux -étaient d'environ 34 milliards de Iitres en 2008 comparées à 900 millions de litres au Canada. Certes, bien que la production de carburants végétaux, ne représente qu'environ 1% de l'ensemble des carburants liquides destinés aux transports dans le monde, elle est néanmoins de plus en plus sujette à controverse. L'aggravation de la crise alimentaire mondiale remet en effet en question cette filière énergivore reposant essentiellement sur des cultures agricoles, notamment le maïs, destinées initialement à l'alimentation. Cette controverse socio-environnementale contribue d'ailleurs au développement d'une 2ième génération de carburants végétaux, dérivée de la cellulose végétale, à qui on promet un avenir bien meilleur, alors que rien n'est moins sûr. La transformation croissante des ressources végétales en énergie destinée aux transports devrait exiger une évaluation approfondie de leurs impacts socio-environnementaux. Or, très peu d'études permettent de dégager un portrait global des carburants végétaux de 1ère génération déjà en production, et de ceux de 2ième génération, toujours en développement. En outre, les plus récents projets de loi au Canada (C-33) et aux ÉU (le US Energy Bill de 2007) favorisent davantage encore le déploiement de ces filières en permettant d'imposer des taux minimums d'éthanol dans l'essence au Canada et en fixant des objectifs nationaux de production (estimés aux É-U à 136 milliards de litres de carburants renouvelables en 2022). Dans ce contexle, ce mémoire vise à analyser dans quelle mesure les carburants végétaux peuvent être considérés, en partie ou en totalité, comme des alternatives viables aux carburants fossiles. Pour ce faire, nous examinerons notamment les impacts socio-environnementaux des carburants végétaux de 1ère et de 2ième génération, à travers les études de cas spécifiques de l'éthanol-maïs et de l'éthanol cellulosique principalement issu de la paille de maïs, deux productions largement développées ou en développement aux ÉU et au Canada. Ce travail de recherche et d'analyse s'appuie sur une importante revue de littérature scientifique, permettant d'appréhender dans toute sa complexité l'évolution des carburants végétaux et notamment la transition amorcée vers ceux de 2ième génération. Comme nous le verrons au fil du texte, la production et l'usage d'éthanol-maïs ont des conséquences socio-environnementales majeures, tant sur la qualité des sols, de l'eau et de l'air, qu'au plan de la biodiversité et de la sécurité énergétique et alimentaire, et elles présentent donc plus de désavantages que de bénéfices. Quant à l'option cellulosique, centrée sur le développement de cultivars à plus fort ratio celulose/lignine et de microorganismes permettant la transformation de la cellulose en éthanol, elle présente autant sinon plus de risques notamment en termes de baisse de productivité des sols agricoles et de risques de contamination génétique des autres variétés végétales naturelles et cultivées. Dans la mesure où ce recours aux carburants végétaux s'inscrit dans une optique incrémentale, modifiant à la marge un aspect relativement mineur de la complexe question de la croissance du transport routier et d'un parc automobile nord-américain particulièrement énergivore, il est fort risqué que l'emballement pour l'option cellulosique accélère sa mise en marché avant que toutes les évaluations requises n'aient été faites, au risque alors de conséquences inattendues, mais aussi importantes que les problèmes qu'on a voulu ainsi éviter ou résoudre. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Biocarburant, Carburants végétaux, Éthanol-maïs, Éthanol cellulosique, Paille de maïs, Sécurité alimentaire, Sécurité énergétique.

Cette thèse s’intéresse à la problématique de l’adoption et de l’impact des innovations technologiques en agriculture. Elle a comme objectif général d’analyser l’adoption et l’impact des innovations technologiques agricoles diffusées par le Programme de Productivité Agricole en Afrique de l’Ouest (PPAAO) dans les filières maïs et arachide au Sénégal. Les innovations sont des variétés améliorées de semences de maïs pluvial et une machine permettant de traiter l’huile d’arachide contre les aflatoxines appelée table de traitement de l’aflatoxine. Pour répondre à l’objectif de notre thèse, au terme d’une introduction générale, nous avons élaboré deux chapitres faisant recours à une approche quantitative et un chapitre utilisant une approche qualitative. Le premier chapitre quantitatif a porté sur l’analyse de la dynamique et les facteurs d’adoption des semences améliorées de maïs au Sénégal Orientale et en Haute Casamance. Les résultats montrent que l’adoption des semences améliorées de maïs au Sénégal suit une dynamique de plusieurs groupes d’adoptant, et que les facteurs d’adoption peuvent être hétérogènes entre les groupes. Le deuxième chapitre quantitatif a évalué l’influence du fait d’être une femme sur l’adoption des innovations technologiques agricoles et déterminé les facteurs d’hétérogénéité des résultats trouvés à travers une méta-analyse portant sur 124 études empiriques. Les résultats ont montré qu’en moyenne le fait d’être une femme a une influence négative et significative sur l’adoption d’une technologie agricole. Cette influence diffère cependant, lorsque l’on analyse en fonction du type de technologie agricole. En effet, elle est négative et significative pour les semences améliorées et non significative pour les technologies de types fertilisants ou bonnes pratiques agricoles. Le chapitre qualitatif a étudié l’adoption et les effets des tables de traitement de l’huile artisanale d’arachide chez des groupements du Bassin arachidier au Sénégal. Les résultats montrent que l’aflatoxine est un phénomène dont les méfaits ne sont pas très connus par les groupements de femmes trituratrices rencontrés. L’adoption de la table s’est faite totalement chez certains groupements et partiellement chez d’autres. L’adoption de la table a augmenté les revenus des groupements de femmes, amélioré l’autonomie financière des femmes, amélioré leurs connaissances en aflatoxines, et renforcé leurs capacités. / This thesis focuses on the issue of the adoption and impact of technological innovations in agriculture. Its general objective is to analyze the adoption and impact of agricultural technological innovations disseminated by the West African Agricultural Productivity Program (WAAPP) in the maize and groundnut sectors in Senegal. Innovations are improved varieties of rain-fed maize and a machine for treating peanut oil against aflatoxins called the aflatoxin treatment table. To achieve the objective of our thesis, after a general introduction we have developed two chapters using a quantitative approach and a chapter using a qualitative approach. The first quantitative chapter focused on the analysis of the dynamic and adoption factors of improved maize seeds in Eastern Senegal and Haute Casamance. Results show that the path of improved maize seeds adoption Senegal follows a dynamic of several adopter groups and that the adoption factors can be heterogeneous between the groups. The second quantitative chapter evaluated the gender influence on agricultural technological innovations adoption and determined the factors of the results heterogeneity found through a meta-analysis involving 124 empirical studies. The results showed that on average being a woman has a negative and significant influence on the agricultural technologies adoption. This influence differs however when analyzed according to the type of agricultural technologies. Indeed it is negative and significant for improved seeds and not significant for fertilizer-type technologies or good agricultural practices. The qualitative chapter studied the adoption and effects of artisanal peanut oil treatment tables in groups in the peanut basin of Senegal. Results show that aflatoxin is a phenomenon whose consequences are not well known by the groups of women encountered. The adoption of the table was made entirely in some groups and partially in others. The adoption of the table increased the income of women's groups, improved the financial autonomy of women, improved their knowledge of aflatoxins, and strengthened their capacities.

Le maïs est une plante de culture vivrière commerciale très importante, cultivée partout dans le monde. Sa croissance et les rendements en champ sont affectés par de nombreuses contraintes environnementales. Dans ce travail, l'impact du polluant gazeux phytotoxique, l'ozone, a été étudié sur les feuilles de maïs en utilisant une approche moléculaire et biochimique. Les concentrations en ozone dans la troposphère ont considérablement augmenté dans un passé récent, et actuellement l'ozone affecte clairement les cultures. Un système de fumigation récemment développé à l'INRA a été utilisé pour exposer à l'ozone les maïs en champs de façon contrôlée. Soixante et onze jours après le semis, les plantes ont été soumises à une fumigation d'ozone de 98 ppb.h-1 en moyenne. Les feuilles 10 et 12 ont été récoltées après 20, 35 et 50 jours de traitement. L'expression de trois gènes codant les metacaspases (ZmMCII-1, ZmMCII-2 and ZmMCII-3) ainsi que de leur activité enzymatique globale ont été étudiées lors de la sénescence, et en réponse à l'ozone, dans les feuilles. Pour la première fois, nous avons montré une accumulation significative de l'ARNm des trois metacapases en réponse à l'ozone. Par ailleurs, l'activité enzymatique cellulaire globale des metacaspases est également fortement stimulée dans les deux cas (ozone et sénescence). La surexpression des gènes et la stimulation de l'activité des metacaspases pourraient êtres liés à un ajustement des catabolismes protéiques des feuilles lors de la sénescence et en réponse à l'ozone. Au cours d'autres expériences, les mêmes réponses ont été observées dans le cas de la papaïne-like protéase à cystéine (Mor-CP). De plus, un nouvel inhibiteur des protéases à cysteine, une cystatin a été identifiée dans des feuilles de maïs et a été nommée CC11. L'ADNc complet a été isolé et la protéine recombinante CC11 correspondante a été obtenue et purifiée, à partir d'un système bactérien hétérologue (Vecteur pET30 (EK/LIC) et E. coli BL21 (DE3) plyS). Cette nouvelle cystatine présente une activité inhibitrice optimale vis-à-vis de la papaïne (100%) et très importante (57-80%) vis à vis des protéases à cystéine de feuilles de maïs. Par conséquent, son implication dans la régulation de l'activité des protéases à cystéine en réponse à l'ozone, peut être supposée. Enfin, la production de protéines recombinantes à partir d'ADNc isolés a été réalisée, correspondant aux régions actives de la metacaspase ZmMCII-2 et de la protéase à cystéine Mor-CP. Les anticorps polyclonaux ont été obtenus pour une étude future des événements post-transcriptionels. En conclusion, les protéases à cystéine (caspase-like et papaïne-like) pourraient être utilisées comme paramètres nouveaux pour le criblage de géniteurs dans les programmes d'amélioration du maïs pour la tolérance à l'ozone / Maize is a major crop cultivated all over the world. Its yield and growth is affected by numerous environmental stresses. In the present work, the impact of the gaseous phytotoxic pollutant, ozone, on maize leaves was studied, using a molecular and biochemical approach. Concentrations of ozone in the troposphere have increased dramatically in the recent past and it now negatively affects crops growth and yield. In this work, a recently developed fumigation system was used to expose maize plants in the field. Seventy-one days after sowing, the plants were submitted to ozone fumigation at an average concentration of 98 ppb.h-1. The 10th and 12th leaves were harvested after 20, 35 and 50 days of treatment. Expression of three genes coding caspase-like cysteine proteases “metacaspases” (denoted as ZmMCII-1, ZmMCII-2 and ZmMCII-3) and their global activity was studied in senescent and ozone-exposed maize leaves. For the first time, we observed that mRNA accumulation of the three caspase-like cysteine proteases increased significantly in response to ozone exposure. Moreover, the global activity of metacaspases also increased significantly in both senescencing and ozone-exposed plants. The metacaspases activity and mRNA up-regulation could represent control points for leaf tissues to determine the degree and timing of protein catabolism during senescence and ozone treatment. Protein catabolism was indeed stimulated in response to ozone since increases in the expression of a gene coding an ozone-induced papain-like cysteine protease (Mor-CP) and in global papain-like cysteine proteases activities in leaf tissues were observed. In addition, we identified new cysteine protease inhibitor CC11 “cystatin” in maize leaves. After the recombinant CC11 protein was purified from a bacterial heterologous system (E. coli strain BL21 (DE3) plyS with a pET 30 (EK/LIC) vector), it was shown to be active in vitro against commercial papain (100% inhibition) and against total maize leaf cysteine protease extract (57-80% inhibition). Therefore its involvement in the regulation of cysteine protease activity in response to ozone exposure could be supposed. Production of the recombinant proteins corresponding to the active regions of ZmMCII-2 and Mor-CP was achieved. The corresponding polyclonal antibodies were obtained to study post-transcriptional events in maize leaves, in the future. In conclusion, we have identified the new enzymes, metacaspases and cysteine proteases involved in proteolysis which could be used as novel parameters for screening different maize varieties for improved tolerance to ozone pollution

La fibre de maïs est la partie aérienne de la plante excluant le grain. Elle est parfois appelée résidu de maïs parce que les producteurs de grandes cultures la laissent généralement au champ. La fibre sèche peut servir comme litière ou combustible, mais le climat froid et humide à l’automne au Québec limite considérablement la récolte de résidus secs (teneur en eau < 15%). Un échantillonnage de plants de maïs de 2008 à 2010 a montré que les rendements de fibre variaient entre 6,2 et 8,0 tonnes de matière sèche (MS) par hectare pour un site dans une zone de 2300-2500 UTM (unités thermiques maïs) alors qu'ils variaient entre 7,7 et 10,5 t MS ha-1 pour deux sites dans la zone de 2900-3100 UTM. Des essais de récolte à grande échelle au champ en Montérégie (Québec) ont eu lieu aux printemps 2009, 2010 et 2011. Les rendements de fibres au printemps étaient en moyenne 63% (6,6 t MS ha-1) des rendements de l’automne précédent. Toujours en référence aux rendements d'automne, l'utilisation d'une faucheuse, d'un râteau et d'une presse ronde ou rectangulaire permettait de collecter de 47 à 50% des résidus à une teneur en eau moyenne de 9,0%. L'utilisation d'un broyeur-andaineur réduisait l'efficacité de collection (45%), mais offrait une capacité de récolte (5,2 ha h-1) nettement supérieure aux opérations de fauche et râtelage (2,3 et 2,0 ha h-1). Une remorque autochargeuse utilisée en 2010 et 2011 générait moins de pertes de résidus (6%) qu'une presse à balles rondes (15%). Le coût de récolte était de 29,04 à 34,30 $ t-1 MS selon les équipements utilisés. Les coûts d’entreposage étaient moindres pour les grosses balles carrées ($29,87 t-1 MS) que pour les balles rondes ($59,44 t-1 MS) et les fibres hachées ($71,85 t-1 MS). La capacité d'absorption des résidus de maïs récoltés (2,8) était plus élevée que la ripe de bois (1,8) et le bran de scie (2,1). Les résidus de maïs avaient une énergie calorifique variant entre 16,86 et 17,64 MJ kg-1 et une teneur en cendre entre 4,80 et 7,31%. Les résultats de ces expériences pourront servir de référence quant à la récolte et l'utilisation des résidus de maïs. / Corn stover is the aerial part of the plant excluding grain, sometimes called MOG (material other than grain). Stover is generally a crop residue because most grain growers leave it on the ground after grain harvest. Dry corn stover can be used as bedding material or as a solid fuel on the farm. However, the cold and wet climate prevailing in Eastern Canada considerably limits the harvest of dry corn stover (moisture content < 15%) in the fall. Standing corn plants were sampled in fall 2008 to 2010 in order to determine the potential stover yields. For a site located in a 2300-2500 CHU (crop heat unit) zone, stover yields varied from 6.2 to 8.0 tonnes of dry matter (DM) per hectare. Yields ranging from 7.7 to 10.5 t DM ha-1 were measured for two other sites located in the 2900-3100 CHU zone. Large scale field harvest trials were done in spring from 2009 to 2011. The available stover yield in the spring averaged 63% (6.6 t DM ha-1) of the stover yield in the previous fall. Based on fall yields, 47 to 50% of the stover was collected using haymaking equipment. The average moisture content was 9.0%. Collection efficiency was reduced to 45% with a flail windrower but a gain in productivity was measured (5.2 ha h-1) compared to mowing and raking operations (2.3 and 2.0 ha h-1). Harvest losses from a self-loading wagon were smaller (6%) than from a round baler (15%). The cost of field operations varied between $29.04 and $34.30 t-1 DM depending on the harvest sequence. Storage cost was as high as $71.85 t-1 DM for bulk material harvested with the self-loading wagon. Large square and round bale storage cost was estimated at $29.87 t-1 DM and $59.44 t-1 DM, respectively. Corn stover had a higher absorption index (2.8) than wood shavings (1.8) and saw dust (2.1) used at the farm. The calorific energy of corn stover ranged from 16.86 to 17.64 MJ kg-1 while the ash content varied between 4.80 and 7.31%. Results should allow effective planning of cost and operations related to dry corn stover harvested in the spring.

La gestion de l’azote (N) est un défi pour les producteurs de maïs-grain (Zea mays L.) biologique qui comptent sur les cultures de couverture (CC) pour combler les besoins en N de cette culture. L’objectif de cette étude était de déterminer l’effet de mélanges de CC semés en dérobée sur l’approvisionnement en N du maïs-grain. Une expérience de deux ans a été répétée sur trois années sites. Le dispositif expérimental était un plan factoriel en tiroir avec quatre blocs, où les CC étaient en parcelles principales : un témoin enherbé sans CC, une CC de pois (Pisum sativum L.) et des mélanges de 2, de 6 et de 12 espèces. La fertilisation organique du maïs-grain était en parcelle secondaire (0 ou 120 kg N ha-1 ). Aux trois années-sites, la proportion du pois fourrager variait entre 45 et 93 % de la biomasse aérienne des mélanges. La CC de pois a produit la biomasse aérienne la plus élevée (2,636 kg ha-1 ), mais la biomasse racinaire la plus faible (693 kg ha-1 ) en comparaison avec les mélanges. Le contenu en N de la biomasse aérienne totale variait entre 8 et 140 kg N ha-1 , alors que le contenu en N de la biomasse racinaire était en moyenne de 13 kg N ha-1 . À l’implantation des CC, la biomasse des plantes adventices était inversement corrélée à la biomasse aérienne des CC. Le rendement le plus élevé de maïs-grain a été observé dans la CC de pois et les mélanges de 2 et de 12 espèces, tandis que le rendement le plus faible, dans le témoin enherbé et le mélange de 6 espèces. Finalement, la fertilisation organique a permis d'augmenter le rendement du maïs-grain de 10 % en moyenne. D’autres pratiques innovantes de gestion des CC sont nécessaires pour rendre le système de culture du maïs-grain biologique plus productif. / Grain corn (Zea mays L.) is a high nitrogen (N) demanding crop, and synchronizing N supply with crop N needs is particularly challenging for organic producers. Therefore, they rely heavily on legume cover crops (CC) for N input. The overall goal of the research project was to assess the effect of fall-seeded cover crop mixtures on nitrogen supply to corn. A two-year field experiment was repeated at Laval University experimental farm (2017-2018; 2018-2019) and on an organic commercial farm (2017-2018). The experimental design was a split-plot with four blocks, in which CC treatment (Year 1) was the main plot factor: a weedy control without CC, a pure stand of field pea (Pisum sativum L.), and mixtures of 2, 6 and 12 species. The corn organic fertilization (Year 2) was the subplot factor (0 or 120 kg N ha-1 ). Among all site-years, the proportion of field pea in the total aboveground biomass ranged from 45 to 93%, within all mixtures. The highest aboveground plant biomass (2,636 kg ha-1 ) and the lowest belowground plant biomass (693 kg ha-1 ) were both observed in the pure stand of field pea. In the fall, weed biomass was inversely correlated with cover crop aboveground biomass. Nitrogen content in the aboveground plant biomass ranged from 8 to 140 kg N ha-1 , whereas N content of the belowground plant biomass averaged 13 kg N ha-1 . The highest corn yield was observed in the pure stand of field pea, the 2-species, and the 12-species mixtures, while the lowest yield was observed in the weedy control and the 6-species mixture. Moreover, organic fertilization only increased corn yield by 10% for all CC treatments and site-years. Additional innovative CC management practices are needed to make organic CC-based corn cropping systems more productive.

La pyrale du maïs, Ostrinia nubilalis (Hübner), est le principal ravageur du maïs sucré au monde. Sa présence cause d’importantes baisses de rendement. Actuellement, ce sont les pesticides qui sont principalement utilisés pour lutter contre ce ravageur. Les effets néfastes des pesticides sur la santé et sur l’environnement sont bien connus et toujours d’actualité. Malgré tout, des alternatives viables existent. Depuis quelques années, la lutte biologique utilisant les trichogrammes a permis une répression efficace de la pyrale sans les effets néfastes des pesticides. Toutefois, bien qu’efficace, l’utilisation des trichogrammes est plus coûteuse et fastidieuse que l’utilisation des pesticides. C’est pourquoi la pulvérisation des pupes de trichogrammes est une alternative permettant de rendre la lutte biologique plus facile et moins coûteuse que les méthodes habituelles utilisées pour introduire les trichogrammes au champ. La faisabilité de l’introduction inondative de l’espèce Trichogramma ostriniae par pulvérisation a été évaluée en laboratoire et a débuté par la recherche d’une solution efficace de dispersion et d’adhésion. Une solution aqueuse de 3 g/L de gomme xanthane et 3 g/L de gomme de guar a permis d’obtenir une solution visqueuse dispersant bien les pupes, les collant au feuillage et offrant une bonne résistance à une pluie simulée en laboratoire. Un système de pulvérisation a par la suite été conçu et testé pour vérifier la viabilité des pupes une fois immergées et pulvérisées. Le taux d’émergence des pupes pulvérisées en laboratoire a dépassé les 80% et a été comparable à celui du témoin. Le pulvérisateur a aussi été testé sur des plants de maïs. Une excellente adhésion des gouttelettes au feuillage du maïs a été observée. Par contre, la résistance à la pluie de la solution doit être évaluée en situation réelle. La survie des pupes devrait aussi être vérifiée pour confirmer l’efficacité de cette méthode de lutte biologique. / The European corn borer, Ostrinia nubilalis (Hübner), is the major insect pest of sweet corn in the world. Its presence results in important yield decreases. Currently, chemical insecticides are mainly used to control this insect pest. Chemical hazards for health as well as the environment are well documented and still relevant. Nevertheless, some potentially viable alternatives exist. For many years, the biological control using trichogramma has been successful in controlling the corn borer without the adverse effects of chemical pesticides. This biological control method is however more expensive and time and energy consuming than chemical insecticides. For this reason, spraying trichogramma pupae is an easier and inexpensive alternative than the common methods used to introduce trichogramma in the fields. Technical feasibility of inundative release by spraying Trichogramma ostriniae has been investigated in the laboratory. The first trials aimed at finding an adequate aqueous solution to both scatter the pupae in the sprayer tank and stick them to corn leaves once sprayed. An aqueous solution of 3 g/L of xanthan gum and 3 g/L of guar gum allowed obtaining a viscous solution which disperses well the pupae in the sprayer tank, sticks them on corn leaves, and offers a good resistance to simulated rain in the laboratory. Thereafter, a spraying system was designed and built to check the viability of trichogramma pupae after being immersed in the spraying solution and sprayed. Results showed that the sprayed pupae emergence rate exceeded 80% and was comparable to that of unsprayed pupae. The spraying system was also tested on corn crops. An excellent adhesion of droplets to corn foliage was observed. However, rain resistance of the spraying solution must be evaluated under real conditions. Pupae survival should also be checked to confirm the effectiveness of this biological control method.

Le maïs-grain (Zea mays L.) est la principale culture céréalière au Québec. Son rendement est très influencé par la compétition des mauvaises herbes. Le premier objectif de cette étude est d'évaluer la période critique de désherbage dés mauvaises herbes dans le maïs à deux stations situées dans les régions de Montréal et M Québec durant les années 2004 et 2005. Les traitements appliqués pour déterminer la période critique de compétition sont basés sur le stade foliaire du maïs. Le deuxième objectif est de savoir si dans les conditions de champ, les premiers signes de variations du ratio rouge sur rouge lointain coïncident avec le développement d'une réponse morphologique d'évitement de l'ombre par le maïs (élongation des entre-noeuds, augmentation de la surface foliaire, augmentation du ratio de la biomasse sèche des parties aériennes sur celle des racines). Cette réponse peut être un important facteur pour expliquer la compétition hâtive des adventices avec le maïs. La biomasse sèche des parties aériennes et des racines, la surface foliaire, la hauteur du maïs ainsi que le ratio rouge sur rouge lointain de la lumière environnante ont été mesurés à chaque stade foliaire du maïs pour deux traitements : enherbé et désherbé durant toute la saison de croissance. En utilisant une perte de rendement acceptable de 5%, la période critique de désherbage s'est située entre les stades 4 et 10 feuilles dans la région de Québec. La période critique dans la région de Montréal n'a pu être déterminée à cause de la superposition des deux courbes de période critique. Ceci indique qu'un seul désherbage était suffisant au stade 8 feuilles pour prévenir les pertes de rendement. Concernant l'étude sur la morphologie, la seule caractéristique d'évitement de l'ombre présente en début de saison est l'élongation des entre-noeuds qui apparaît au stade 4 feuilles. / Field corn (Zea mays L.) is the main grain crop in Québec. Corn yields are markedly influenced by weed competition. During 2004 and 2005, the critical period of weed control in field corn was evaluated at two locations (Montréal and Québec city area). The treatments applied to determine the critical period of competition were based on corn leaf stages. In addition, corn shoot and root dry weights, leaf area, height and the red/ far-red ratio of the light environment, were measured at each of these corn leaf stages for two treatments: season long weedy plots and weed-free control plots. The main objective of this study is to determine if under field conditions, the red: far-red ratio has an influence on corn morphology through the development of shade avoidance response (elongated internodes, greater leaf area, low root to shoot dry weight ratio). This response may be an important factor for explaining the early-season weed competition in corn. Using an acceptable 5% yield loss, the critical period is between 4- and 10- leaf stage at the Québec location. The critical period in the Montréal location could not be determined since the curves to establish the critical period overlap. This indicates that a single weed control at the 8- leaf stage was sufficient to prevent yield loss in corn. The study of corn morphology study indicates that the internodes elongation is the only shade avoidance characteristic present on corn seedlings early in the season at the 4- leaf stage.

Cette recherche vise l'évaluation de la fluorescence induite par UV pour la discrimination en temps réel des mauvaises herbes dans un contexte d'application localisée d'herbicides. Des spectres de fluorescence ont été acquis sur de jeunes plants vivants de 3 groupes : (1) maïs, mauvaises herbes (2) monocotylédones et (3) dicotylédones. La dimensionnalité des spectres a été réduite par analyse en composante principale. Les composantes principales ont servies à développer des modèles discriminants (analyse linéaire discriminante et méthode SEVICA) pour classifier les plantes selon 3 groupes. Les résultats ont montré que la variabilité intragroupe associée à l'âge des plants et la position de la mesure sur le plant est nettement inférieure à la variabilité intergroupe. Globalement, le classement en 3 groupes a été réalisé avec un taux de succès de 93%. La fluorescence induite présente donc un bon potentiel pour la discrimination en temps réel entre plante cultivée et mauvaises herbes.

Le millet perlé sucré [Pennisetum glaucum (L.) R.BR.] et le sorgho sucré [Sorghum bicolor (L.) Moench] sont des cultures annuelles dont la sève sucrée peut être transformée en éthanol. Ces cultures semblent avoir des besoins limités en azote, mais leur efficacité d’utilisation de l’azote n’a pas été démontrée dans les conditions de l’est du Canada. De plus, la morphologie des systèmes racinaires de ces espèces a peu été étudiée, alors qu’elle pourrait fournir des explications concernant l’efficacité d’utilisation de l’azote. Les objectifs de cette étude étaient de (i) comparer le millet perlé sucré et le sorgho sucré quant à leur rendement et leur utilisation de l’azote (N), (ii) déterminer la réponse des deux espèces à des doses croissantes d’azote minéral, (iii) comparer leur réponse à l’azote minéral et l’azote de source organique (lisiers de porc et de bovin), (iv) comparer leurs traits racinaires et ceux du maïs-grain (Zea Mays L.), l’espèce actuellement utilisée pour produire de l’éthanol dans l’est du Canada, et (v) comparer l’apport en carbone au sol de ces trois espèces. Les espèces ont été cultivées à deux sites expérimentaux situés au Québec. Les doses d’azote favorisant les plus hauts rendements en sucres chez le millet et le sorgho ont été de 86 et 91 kg N ha-1, selon le site. La fertilisation minérale a généré des rendements plus élevés que l’utilisation de lisiers, lesquels ont montré une efficacité fertilisante variant de 15 à 52 % de celle de l’engrais minéral. Le sorgho a donné des rendements en sucres 68 % plus élevés que ceux du millet. Le millet et le sorgho ont récupéré dans leurs parties aériennes 54 à 82 % de l’azote minéral appliqué. Alors que la biomasse racinaire et l’apport annuel en carbone ont été supérieurs pour le maïs, la longueur des racines et la proportion de racines très fines étaient plus élevées pour le millet perlé sucré et le sorgho sucré. Les résultats démontrent la haute efficacité avec laquelle le millet et le sorgho utilisent l’azote ainsi que les faibles risques environnementaux associés, et suggèrent que la morphologie racinaire contribue à cette efficacité. / Sweet pearl millet [Pennisetum glaucum (L.) R.BR.] and sweet sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] are annual crops from which the sweet sap can be fermented to ethanol. They appear to have a high nitrogen (N) use efficiency, but this remains to be demonstrated in eastern Canada. Studying the morphological traits of their rooting system could help understanding their N use efficiency. The main objectives of this study were to (i) compare both species for yield and N use efficiency, (ii) determine their response to increasing mineral N rate, (iii) compare their response to mineral vs. organic N sources (liquid swine and liquid dairy manures), (iv) compare their root morphological traits with those of grain corn (Zea Mays L.), the sole feedstock used for ethanol production in eastern Canada, and (v) compare annual carbon input to soil from these three species. Species were grown at two experimental sites in Quebec. The N rates that led to maximum sugar yield for sweet pearl millet and sweet sorghum were 86 and 91 kg N ha-1, depending on site. Mineral N fertilization resulted in greater yields than the liquid manures, which showed fertilizer N equivalences varying from 15 to 52%. Fifty-four to 82% of applied mineral N fertilizer was recovered in the aboveground biomass of sweet pearl millet and sweet sorghum. While root biomass and annual carbon input were greater with corn, the length of the rooting system and the proportion of very fine roots were greater with sweet pearl millet and sweet sorghum. Our results show a high N use efficiency of sweet pearl millet and sweet sorghum, and therefore indicate low environmental risk associated with their fertilization. Moreover, our results suggest that the peculiar root morphology of these crops contribute to their high N use efficiency.

La recherche de maïs plus tolérants au déficit hydrique est un enjeu fondamental pour la production agricole dans les prochaines décennies. Le but ce travail a été d'identifier et de caractériser des gènes impliqués dans la variation de caractères complexes affectés par le déficit hydrique chez le maïs.Nous avons tout d'abord identifié des transcrits et des protéines, dont la teneur variait entre deux mélanges de lignées recombinantes différant pour une région chromosomique influençant la croissance foliaire et la protandrie en condition de déficit hydrique. Parmi les huit gènes candidats cartographiés au niveau de la région d'intérêt, se trouvait le facteur de transcription ZmMYB31 impliqué dans la biosynthèse de la lignine. Nous avons montré que son expression était corrélée à celle de deux de ses cibles, à la teneur en lignine et à l'expression du gène ZmFatA impliqué dans la biosynthèse des acides gras, suggérant un rôle régulateur de la protéine ZmMYB31 via la synthèse de lignine et de dérivés lipidiques.Dans un second volet, nous avons montré que la sur-expression du gène candidat ZmASR1 (ZmASR1-OE) chez le maïs maintenait le rendement en condition de déficit hydrique. Des analyses transcriptomiques et protéomiques nous ont permis d'identifier 25 cibles de la protéine ZmASR1, dont sept gènes impliqués dans la biosynthèse des acides aminés branchés. Nous avons également montré qu'il existait une étroite corrélation entre 13 métabolites diminués par ZmASR1-OE, six étant connus pour être négativement corrélés à la biomasse. Enfin, des résidus phosphorylés ont été identifiés chez les protéines ZmASR1, ZmASR2 et ZmASR3, suggérant leur régulation par phosphorylation.