Les pluies acides, la plantation d'arbres à croissance rapide, des rotations plus courtes et la récolte par arbres entiers accentuent la pression sur les sols forestiers, et pourraient en diminuer la fertilité à long terme. Afin d'assurer le maintien de la productivité des stations forestières, les sites vulnérables à la déplétion de leurs nutriments doivent être identifiés afin d'y limiter l'extraction de biomasse forestière. Par la suite, un suivi devrait être effectué afin de vérifier l'efficacité des mesures mises en place. Le premier chapitre de ce mémoire évalue le potentiel de la nutrition foliaire comme indicateur de suivi de la fertilité des sols. Cent quatre-vingt-onze stations furent échantillonnées pour déterminer les relations entre la nutrition, la fertilité du sol et la productivité. La nutrition du sapin baumier (Abies balsamea), de l'épinette noire (Picea mariana), de l'épinette blanche (Picea glauca) et du pin gris (Pinus banksiana) a été évaluée à l'échelle de la forêt boréale québécoise. Chaque essence s'est avérée avoir un profil nutritionnel distinct. La nutrition foliaire du sapin baumier, de l'épinette blanche et du pin gris répondait davantage aux gradients de fertilité du sol que celle de l'épinette noire. La capacité d'échange cationique (CEC) et le pH du sol ont démontré de plus fortes et consistantes corrélations avec la nutrition foliaire que les variables physiques du sol (texture, surface spécifique et profondeur). Entre la concentration en nutriments des aiguilles, le contenu en nutriments de 100 aiguilles et les ratios multivariés des concentrations foliaires (CND), la dernière méthode semble plus fortement liée à la fertilité des sols. L'âge du peuplement, la densité et les variables climatiques ont des effets variés sur la nutrition foliaire, mais souvent faibles et limités, suggérant la possibilité d'utiliser la nutrition foliaire comme indicateur sur de larges gradients environnementaux. Des normes CND établies avec la méthode « boundary-line » indiquent que la nutrition d'une importante proportion de peuplement est déjà déficiente en calcium et potassium. Donc, le suivi des réservoirs nutritionnels devraient figurer parmi les enjeux importants d'aménagement forestier. Dans le second chapitre, la productivité de plus de 400 sites déterminée à l'aide de l'indice de qualité de station (IQS), de la surface terrière et de la végétation indicatrice de sous-bois, a été mise en relation avec des variables climatiques et pédologiques. À une échelle régionale, les concentrations en cations basiques du sol évaluées à l'aide de 80 000 échantillons de sédiments de lacs et rivières provenant de la prospection minière sont faiblement corrélées à la productivité dans les modèles testés. La position sur la pente, le drainage, le dépôt de surface, le nombre de degrées-jours et les précipitations utiles formaient le modèle le plus apte à prédire la productivité. Un peuplement sur un dépôt à texture grossière, dépôt mince ou sur un affleurement rocheux a respectivement 6,1, 7,7 et 21,5 fois moins de chance qu'un site sur dépôt argileux d'être dans une classe de bonne productivité. Les sites en haut de pente à bon drainage ainsi que les sites présentant un drainage imparfait ont aussi été identifiés comme étant moins productifs. Ces résultats suggèrent que des sites vulnérables à la récolte de la biomasse forestière pourraient être facilement identifiés à l'aide de variables cartographiées comme le dépôt de surface, la position sur la pente et le drainage. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : forêt boréale, fertilité des sols, productivité, nutrition foliaire.

L'aménagement de bandes de protection riveraines par le biais de la revégétalisation est considéré comme un des moyens les plus efficaces pour la réduction de la pollution agricole diffuse. Par ailleurs, la restauration de la zone riveraine en milieu agricole a une importance particulière pour la biodiversité, car les habitats riverains abritent des espèces que l'on ne retrouve nulle part ailleurs dans les agroécosystèmes. Pour contrebalancer les coûts liés à l'implantation et à l'entretien de la bande riveraine, il est possible d'utiliser des végétaux qui créeront des biens alternatifs sur la ferme. La récolte des végétaux permet également de maintenir le potentiel d'accumulation des nutriments dans la végétation riveraine. Parmi les essences utilisées en restauration riveraine, le peuplier hybride (Populus spp.) est particulièrement intéressant en raison de sa forte productivité et de sa tolérance à l'inondation. Il permet donc de restaurer rapidement plusieurs attributs fonctionnels et structuraux dans l'agroécosystème (accumulation de nutriments, stabilisation du sol et des berges, couvert forestier, microclimat, etc.) tout en permettant la production de biomasse et de bois. Cette thèse a pour objet l'étude de bandes riveraines de peuplier hybride (4,5 m de largeur et 2222 tiges ha-1) âgées de six ans, comprenant cinq clones non apparentés de peuplier hybride, qui ont été plantées simultanément sur quatre sites agricole de l'Estrie (sud du Québec). Ces bandes riveraines sont toutes situées sur des petits cours d'eau de tête de faible largeur (1 à 2 m). Le premier chapitre a pour objectif d'évaluer la production de bois et de biomasse dans de tels systèmes riverains (4 sites et 5 clones). Cet aspect est un des éléments importants pour évaluer la faisabilité économique des projets de restauration riveraine. Il est donc nécessaire d'identifier les facteurs édaphiques qui influencent la productivité de ces systèmes. Le second chapitre aborde la séquestration du carbone et l'accumulation des nutriments dans la biomasse épigée des peupliers hybrides (4 sites et 5 clones). L'objectif est d'évaluer à quel point les peupliers hybrides sont des puits de carbone, d'azote et de phosphore efficaces dans la zone riveraine agricole et quels sont les facteurs (choix du site, choix des clones) qui influencent cette efficacité. Dans ce chapitre, une comparaison est également réalisée avec des bandes herbacées adjacentes aux plantations. Le troisième chapitre vise à évaluer l'effet des bandes riveraines de peuplier hybride et des différents clones sur la biomasse et la diversité végétale en sous-couvert (3 sites et 2 clones). L'objectif est d'évaluer dans quelle mesure les conditions lumineuses en sous-couvert dans les bandes ont un effet sur la biomasse végétale et sur la richesse et le recouvrement de différents groupes d'espèces. Une comparaison avec des bandes herbacées naturelles adjacentes est également réalisée. Le quatrième chapitre aborde les différences clonales qui peuvent exister au chapitre de l'assimilation de l'azote, un aspect fondamental pour l'adaptabilité des clones de peupliers hybrides à différents milieux de croissance (sol riche vs sol pauvre). Les résultats montrent le fort potentiel des bandes riveraines de peuplier hybride pour produire du bois et de la biomasse et pour séquestrer du carbone et des nutriments (N et P) dans les parties épigées (tronc, branches et feuilles). Ce potentiel est très variable d'un site à l'autre puisque des écarts de croissance d'environ un ordre de grandeur ont été observés entre les sites, essentiellement en raison de la fertilité du sol. Un rendement en volume de 40 m3 ha-1 an-1 a été atteint au site fertile de Bromptonville, un rendement qui n'avait jamais été obtenu auparavant au Québec. Sur ce site la séquestration du carbone, l'accumulation de l'azote et du phosphore s'élevait après 6 ans à 52 t ha-1 de C, 770 kg ha-1 de N et 82 kg ha-1 de P. Au site pauvre de Magog, le rendement en volume était aussi faible que 4 m3 ha-1 an-l, alors que la séquestration du carbone et l'accumulation de l'azote et du phosphore n'était que de 6,4 t ha-1I de C, 90 kg ha-1 de N et 10 kg ha-1 de P. Le principal facteur qui a influencé la croissance des peupliers et, par conséquent, leur capacité à séquestrer du carbone et des nutriments a été la disponibilité en nitrates (NO3) dans le sol riverain. Des relations hautement significatives (p<0,001) ont été obtenues entre la disponibilité du nitrate dans le sol et le volume moyen par arbre (R2=0,58), la biomasse moyenne (tronc + branches + feuilles) par arbre (R2=0,54), la séquestration moyenne du carbone par arbre (R2=0,54), l'accumulation moyenne de l'azote par arbre (R2=0,59) et l'accumulation moyenne du phosphore par arbre (R2=0,56). La forte disponibilité en nitrates a été observée sur les sites (Bromptonville et St-Isidore-de-Clifton) où l'on pratique un élevage plus intensif du bétail (fertilisation annuelle du pâturage, densité élevée d'animaux). Ainsi, le peuplier hybride semble être un arbre idéal pour intercepter la pollution azotée qui provient de la fertilisation agricole. Non seulement le peuplier hybride croît plus vite lorsque l'azote est plus abondant dans le sol, mais on retrouve également l'azote en plus forte concentration dans ses tissus, ce qui produit un effet synergétique sur l'accumulation totale de l'azote dans l'arbre. Cette synergie positive a également été observée pour l'accumulation du phosphore. D'ailleurs, des relations hautement significatives (p<0,001) ont été observées entre la disponibilité du nitrate dans le sol et la concentration d'azote dans les feuilles de peuplier (R2=0,47), de même qu'entre la disponibilité du phosphore et sa concentration foliaire (R2=0,22). Au site de Magog, la forte teneure en magnésium dans le sol, la plus faible survie, la fertilité moindre et le drainage imparfait sont tous des facteurs pouvant expliquer les faibles valeurs obtenues en termes de production de bois, de séquestration du carbone et des nutriments. Les concentrations de Mg dans les feuilles, les branches et le tronc étaient d'ailleurs environ deux fois supérieures à Magog comparativement aux autres sites. Au sujet des clones, le clone 3729 (P. nigra x P. maximowiczii) et le clone 9153ll (P. maximowiczii x P. balsamifera) se sont particulièrement démarqués avec une forte croissance en biomasse et en volume, de même que pour leur aptitude à séquestrer du carbone et à accumuler de l'azote et du phosphore. D'importantes différences clonales ont aussi été observées en ce qui concerne la répartition de la biomasse dans les parties épigées. Par ailleurs, lorsque l'on compare les bandes riveraines de peuplier hybrides avec des bandes herbacées qui se développent naturellement, on constate que les bénéfices des bandes riveraines de peuplier hybride en terme de séquestration de carbone et de nutriments (N et P) augmentent davantage en fonction de la fertilité du site que dans le cas des bandes herbacées. Les bandes riveraines de peuplier hybride créent, à mesure qu'elles croissent, une ambiance forestière en termes de conditions lumineuses. Ce phénomène ne semble pas affecter négativement l'abondance et la richesse des espèces végétales indigènes et de milieux humides en sous-couvert. D'ailleurs aucune relation significative n'a été observée entre l'ouverture de la canopée et la richesse et le recouvrement de ces deux groupes d'espèces. De plus, aucun effet Site n'a été observé pour la richesse moyenne en espèces indigènes et de milieux humides. Toutefois, à mesure que la canopée se referme, on observe une exclusion des espèces végétales introduites et de milieux mésiques. Ainsi, des relations hautement significatives (p<0,001) et positives ont été observées entre l'ouverture de la canopée et le nombre d'espèce introduites (R2=0,46) et de milieux mésiques (R2=0,43), de même qu'entre l'ouverture de la canopée et le recouvrement des espèces introduites (R2=0,51) et de milieux mésiques (R2=0,65). Parallèlement, un effet Site significatif a été observé pour la richesse totale moyenne, la richesse moyenne en espèces introduites et en espèces de milieux mésiques. Ces richesses en espèces étaient plus élevées à Magog où l'ouverture de la canopée est plus importante. À l'échelle de chaque site, la fermeture de la canopée est également significativement (p<0,00l) et fortement reliée à une diminution de la biomasse végétale en sous-couvert (Bromptonville, R2=0,81; St-Isidore-de-Clifton, R2=0,64; Magog, R2=0,51). Un important effet Clone a également été observé en matière d'ouverture de la canopée et de biomasse végétale en sous-couvert, avec le clone 915311 qui présentait les valeurs les plus faibles comparativement au clone 3570 (P. deltoides x P. nigra). Sur la plupart des sites, le clone 915311 a réduit également le recouvrement de tous des groupes d'espèces par rapport au clone 3570. Par ailleurs, d'importantes différences en termes de biomasse végétale en sous-couvert sont observées entre les bandes riveraines de peuplier hybride et les bandes herbacées. Ces dernières ont davantage de biomasse végétale au sol, principalement en raison de leur fort ensoleillement. La richesse moyenne totale en espèces n'était toutefois pas différente entre les deux types de bandes riveraines. Il existe enfin d'importantes différences d'activité de la nitrate réductase dans les feuilles des cinq clones de peuplier hybrides non apparentés. Le clone 3570, dont les deux espèces parentales appartiennent à la section des Aigeiros, se démarque des autres clones, car son activité nitrate réductase était beaucoup plus élevée sur le site riche en nitrate (Bromptonville) que sur le site pauvre en nitrate (Magog). Peu de différences d'activité de la nitrate réductase ont été observées d'un site à l'autre pour les autres clones, tous apparentés à la section Tacamahaca. Ces différences sont probablement liées à l'assemblage génétique des différents clones et suggèrent que les clones ont probablement des préférences différentes pour les formes d'azote dans le sol. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : bandes riveraines, peuplier hybride, séquestration du carbone, accumulation de phosphore et d'azote, biomasse, diversité végétale

Les marqueurs de risque cardio-vasculaire peuvent être améliorés par des recommandations nutritionnelles à l’échelle d’une population, mais la réponse à ces régimes varie entre les individus, variabilité partiellement due aux polymorphismes génétiques. Les objectifs de ce travail étaient d’étudier l’association entre la réponse à un régime suivi pendant 3 mois et certains polymorphismes des gènes de l’apolipoprotéine B (-516C/T) et de l’apolipoprotéine E (epsilon et -219G/T).Le régime alimentaire (diminution des lipides totaux et remplacement des acides gras saturés par des acides gras mono- et poly-insaturés) a été suivi par 69 hommes et 100 femmes (âge moyen 51±10 ans) dont le risque cardio-vasculaire était modéré (Score de Framingham 5,93 ± 3,17).Dans ce travail, nous montrons que, après 3 mois de régime, les marqueurs de risque cardio-vasculaire ont été améliorés dans la population totale, mais que la réponse au régime variait en fonction du polymorphisme -516C/T d’ApoB des sujets étudiés. En effet, les sujets homozygotes pour l’allèle T ne modifiaient pas les taux plasmatiques de cholestérol et de glucose ainsi que les paramètres postprandiaux, déjà bas à l’inclusion.De son côté, les 2 polymorphismes de l’ApoE ne modulaient pas la réponse au régime mais étaient associés à l’insulinorésistance des sujets dès l’inclusion. En effet, les sujets porteurs de l’allèle epsilon 4 et de l’allèle -219T présentaient une insulinémie à jeun 70 % plus élevée que les sujets homozygotes pour l’allèle epsilon 3 et pour l’allèle T.Ce travail montre que le terrain génétique pourrait expliquer en partie la variabilité de réponse aux régimes recommandés. / Cardiovascular risk markers have been obviously improved at the population level by the widespread use of public dietary guidelines. Nevertheless a large variability, questionably linked to genetic polymorphism, is observed between individual responses. The aim of this study was to evaluate the influence of a polymorphism at the apolipoprotein B locus (-516C/T) and 2 polymorphisms at the apolipoprotein E locus (epsilon and -219G/T) on cardiovascular risk markers in response to a dietary intervention targeted at reducing total fat intake together with a partial replacement of saturated FA by mono/polyunsaturated FA.69 men and 100 women (mean age 51±10 y), displaying at baseline a moderate cardiovascular risk (Framingham score 5,93 ± 3,17), followed this diet for 3 months and improved biological markers for cardiovascular risk. But individual responses to the diet differed according to genotype concerning ApoB-516C/T polymorphism. While most individuals greatly improved biological risk markers, homozygous subjects for the T allele did not modify cholesterol, glucose and post-prandial parameters, parameters that were already low at the inclusion.Concerning the ApoE locus, we showed that both polymorphims did not modify the response to the diet, but were associated with insulin resistance measured at the inclusion. Indeed, subjects carrying both the epsilon 4 and the -219T allele, displayed a 70% higher insulinemia than subjects homozygous for the epsilon 3 and for the -219T allele.In conclusion, this work shows that the genetic background may at least in part account for the individual variability that is observed in the response to a diet.

Au sens de la législation, les compléments alimentaires sont des denrées alimentaires et doivent donc subir un traitement de pasteurisation pour détruire les microorganismes potentiellement pathogènes. L’utilisation du CO2 comprimé peut être une alternative basse température aux traitements thermiques classiques. Dans ce travail, la technologie au CO2 est optimisée pour traiter des compléments alimentaires fortement chargés par trois microorganismes.L’impact des conditions expérimentales sur l’inactivation et la préservation des actifs a été mis en évidence via un plan d’expériences de type composite centré. La température et dans une moindre mesure l’interaction pression-durée ont été identifiés comme étant les facteurs les plus influents. Pour les actifs, la teneur en polyphénols totaux est préservée alors que la vitamine C est conservée à plus de 70%. Les résultats ont été analysés au regard de l’effet de la température et de la pression sous azote et sous air, de l’interaction pH/température, de la charge en microorganismes et de la nature de la matrice.La pasteurisation est également examinée sous l’angle du transfert de masse et des temps caractéristiques dans un contacteur gaz-liquide afin d’estimer la cinétique de dissolution du CO2 dans la matrice. L’étude de sensibilité montre que c’est la solubilité du CO2 dans l’eau qui impacte la cinétique de dissolution plus que les paramètres liés au contacteur. Des essais avec deux dispositifs batch et un mini-dispositif continu illustrent ce propos.La durée de vie des produits ainsi pasteurisés et l’apport du traitement CO2 comparé à un traitement thermique ont été aussi étudiés. / According to the law, food dietary supplements belong to food products and must then be pasteurized to kill potentially pathogenic microorganisms. Pressurized carbon dioxide can be a low-temperature alternative to usual thermal treatments. In this study, a high pressure carbon dioxide process is optimized to pasteurize dietary supplements highly contaminated with 3 microorganism species.This work reviews the effect of operating parameters on microbial inactivation and active ingredients thanks to a central composite design. Temperature and, at a lower extent, the pressure-duration interaction were identify as influent. Concerning active ingredients, total phenolic concentration is fully preserved whereas vitamin C retention rate is at least of 70%. Results were analyzed taking into account the synergistic effect of temperature and pH, temperature and atmospheric or N2 pressure, contamination level and the composition of the food matrix.Pasteurization was evaluated from the mass transfer and characteristic times point of view in a gaz-liquid contactor. The sensitivity analysis underlines that CO2 solubility in water is the main factor that affects the dissolution kinetic, beyond contactor constraints. Experiments led with 2 different batch set-ups and a mini‑continuous reactor illustrate that point.Finally this work studies the shelf-life of our CO2-pasteurized products and estimates the added value of such a treatment compared to a thermal one.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L'évaluation environnementale des systèmes de production agricole est un enjeu majeur pour le développement de pratiques agricoles durables, la préservation ou la restauration du bon état écologique des ressources naturelles. Cependant, cette évaluation est compliquée à réaliser par expertise ou par expérimentation à cause de la diversité des processus de transformation et de transfert de la matière organique au sein des paysages agricoles, leurs interactions et leurs dynamiques. L'objectif de ce projet était de de proposer une méthodologie d'évaluation environnementale qui soit spatialisée et dynamique afin d'intégrer les effets du milieu physique, du climat et des pratiques agricoles. L'approche suivie dans ce projet est basée sur le développement d'une plateforme de modélisation des paysages agricoles (Qualscape), comme support conceptuel commun aux différentes étapes de ce travail : <br> - l'analyse de successions culturales parcellaires observées afin d'identifier les déterminants spatiaux et temporels des transitions de cultures ; l'occupation du sol spatialisant les pratiques agricoles ; <br> - à partir du bassin versant de Naizin (12 km2, Morbihan, France) caractérisé par des activités d'élevage bovin et porcin intensives, la construction d'un jeu de paysages agricoles virtuels différant par leur milieu physique, les forçages climatiques et les pratiques agricoles auxquels ils sont soumis ; <br> - la réalisation d'une évaluation environnementale multi-cibles et multi-critères de ces agrosystèmes en permettant le couplage et l'intégration des sorties entre le modèle agro-hydrologique TNT2 et un modèle de bilan de phosphore du sol. Stochastree, un modèle de transition de cultures basé sur des arbres de décision stochastiques a été développé. Il a notamment permis de maintenir la distribution spatiale des cultures autour du corps d'exploitation, tout en respectant des contraintes d'hydromorphie des sols et d'objectif de production des exploitations. L'évaluation environnementale des paysages virtuels a quantifié l'influence du climat, du milieu et des systèmes de culture sur différents indicateurs agricoles, pédologiques et hydrologiques. Nous avons constaté que l'adoption d'un système de culture modéré (réduction d'intrants, intercultures hivernales) réduit significativement les flux excédentaires de phosphore vers les sols et accroît l'efficience des apports d'azote et de phosphore. Cependant, cet effet s'atténue pour des indicateurs incorporant des processus de transformation et de transfert de la matière organique, comme la concentration en nitrate à l'exutoire. De plus, les effets des interactions sol-climat sur cette concentration sont du même ordre qu'une réduction de 15% des apports totaux d'azote. Ainsi, la définition de pratiques agricoles alternatives devant satisfaire un objectif environnemental précis (cf. le non-dépassement du seuil des 50 mg NO3.l-1 dans les cours d'eau) ne peut se faire qu'en lien avec les caractéristiques du paysage et que leur transposition directe à un autre paysage peut ne pas atteindre l'effet escompté.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Les racines de la plupart des arbres forment des symbioses ectomycorhiziennes avec les champignons mutualistes du sol. Le basidiomycète L. bicolor (Maire) P.D. Orton secrète de petites protéines effectrices (MiSSP) afin d'établir les structures symbiotiques. Toutefois, les protéines de l'hôte ciblées par les MiSSPs ne sont pas connues. Dans notre étude, nous démontrons, à l'aide du système double hybride chez la levure (Y2H), que la protéine MiSSP7 interagit avec les co-récepteurs de l'acide jasmonique (AJ) JAZ5 et JAZ6 de P. trichocarpa. Cette interaction entraine un blocage de la voie de signalisation de l'AJ et favorise le développement symbiotique. Des transformants de L. bicolor, dont l'expression de MiSSP7 est fortement réduite, ne sont plus capables de mycorhizer les racines du peuplier. Une variation transgénique de la transcription de PtJAZ6 ou l'inhibition de la voie de signalisation de l'AJ complémente ce phénotype. Nous avons également montré que la protéine PtJAZ6 interagit avec une protéine de type 14-3-3 et un facteur de transcription de type MYC, formant un complexe de régulation. Deux autres protéines effectrices, MiSSP8 et MiSSP17, sont sécrétées et essentielles au développement symbiotique. Les résultats des analyses Y2H suggèrent que MiSSP8 et MiSSP17 pourraient aider au contournement des réactions de défense de la plante-hôte. Au cours du développement symbiotique, le champignon est le siège d'une reprogrammation génétique importante. Les facteurs de transcription (TFs) sont les principaux acteurs de ces changements génétiques. Nous avons donc étudié les TFs de L. bicolor afin d'obtenir un inventaire complet des TFs régulés par la mycorhization / Roots of most trees form symbiosis with mutualistic soil-borne fungi. The ectomycorrhizal basidiomycete L. bicolor (Maire) P.D. Orton relies on mycorrhizal-induced small secreted proteins (MiSSP) to establish symbiotic tissues in the host-plant. The host proteins targeted by these fungal effectors are yet unknown. In the present study, we used the binary yeast two-hybrid (Y2H) system to determine direct interactions between MiSSP7 and the plant proteins in the L. bicolor-P. trichocarpa ectomycorrhizae. We showed that MiSSP7 interact with the jasmonic acid (JA) co-receptors JAZ5 and JAZ6 of P. trichocarpa, blocking JA signaling and promoting mutualism. L. bicolor transformants with severely reduced expression of MiSSP7 did not enter into symbiosis with poplar roots, a phenotype that could be complemented by transgenically varying the transcription of PtJAZ6 or through inhibiting JA signalling. Additional Y2H assays showed that PtJAZ6 protein form a regulatory complex involving 14-3-3 protein(s) and MYC transcriptional factors. Two others L. bicolor effector-like proteins, MiSSP8 and MiSSP17, are secreted and are essential for the symbiosis development. Y2H assays suggested that these MiSSPs interact with plant proteins involved in plant defence signalling pathways. During symbiosis development, L. bicolor experiences important genetic reprogramming required for root colonization. Transcription factors (TFs) are key players of these genetic changes. Here, we developed high throughput analysis of TFs in L. bicolor to obtain a comprehensive inventory of significantly regulated transcription factors in ECM

Les bassins versants anthropisés sont soumis à des forçages qui évoluent rapidement et déséquilibrent les écosystèmes. Les écosystèmes côtiers et en particulier lagunaires sont très sensibles à la qualité et à la quantité de la source biogène d’origine continentale. La lagune d’Arcachon (Sud Ouest de la France) est alimentée par un bassin versant de 3.000 km2 dont l’occupation des sols est dominée par la forêt depuis plus de 150 ans. La maïsiculture s’est fortement développée depuis les années 1970 et un centre de stockage de déchets ménagers et industriels (CSDU) a été aménagé à moins de 3 km du littoral. Cette thèse se propose d’évaluer la dynamique des éléments biogènes dans le continuum fluvio-estuarien du bassin versant. L’analyse de l’occupation des sols par SIG, une mission d’observation de deux ans, et des études ponctuelles de crues et du continuum fluvial ont permis d’évaluer précisément le flux biogène d’origine continentale et de construire les bases d’un modèle de transport : les taux d’exportation dépendent de l’occupation des sols avec 45, 93, 2.850 et 61 kg N-Nitrate km-2 an-1 calculés pour les parcelles forestières, déforestées, agricoles et urbaines respectivement. L’exportation a lieu préférentiellement en tout début de crue mais le lessivage est rapidement limité. En revanche, les eaux souterraines peuvent contribuer significativement au flux annuel pour les bassins versants les plus agricoles. On a pu démontrer qu’une réduction de 10 % des apports d’engrais azotés réduirait de plus de 50 % le flux d’azote vers la lagune. Une étude approfondie intégrant hydrologie, biogéochimie et géophysique a permis de comprendre les mécanismes de dispersion et d’atténuation d’un panache de pollution issu du CSDU. Celui-ci s’écoule vers la lagune avec l’aquifère superficiel à une vitesse de 23 m an-1 pour l’ammonium et environ 50 m an-1 pour le chlorure mettant en évidence une forte atténuation de l’ammonium dans l’aquifère par sorption et nitrification. Actuellement, le panache n’a pas atteint le littoral et seul le drainage par la rivière permet une exportation rapide jusqu’à la lagune. Ce drainage favorise une très forte nitrification dans la zone hyporhéique et dans la rivière, ce qui limite le flux d’ammonium vers la lagune. Dans ces conditions, le temps de résidence de l’ammonium dans l’aquifère est entre 7 et 18 ans. L’intégration des processus biogéochimiques estuariens dans la dynamique des flux biogènes vers la lagune est une nouveauté. L’étude des éléments biogènes et de la matière organique particulaire permet de démontrer que les estuaires de la lagune sont autotrophes à l’échelle de l’année et permettent un abattement d’environ 30 % du flux de nitrate continental. Saisonnièrement toutefois, les processus de reminéralisation peuvent dominer. Les estuaires ont peu d’impact sur la biogéochimie du phosphore contrairement au sédiment de la lagune. / The anthropized watersheds shift quickly and may disturb the ecosystems. Coastal ecosystems and coastal lagoons are highly sensitive to the amount and the quality of biogenic material originating from continents. The Arcachon lagoon (France South West) raises continental waters originating from a watershed of 3,000 km2 . Pine forestry cover the main surface area of the watershed since 150 years. Cornfields are appeared since 1970 and quickly increase. A solid waste disposal has been created near the littoral. The purpose of this PhD is to assess the global cycle of biogenic materials through the riverine and estuarine continuum. Land-use analyze by GIS, two years of monitoring and some studies of flood events and river continuum have permit to assess the flux of biogenic material and to build a transport model. The export rates depend of land-use and we assess the annual export rate to 45, 93, 2,850, and 61 kg N-Nitrate km-2 year -1 in forested parcel, deforested parcel, agricultural parcel and urban parcel respectively. The export is more efficiency at the beginning of flood events. However the groundwater may supply high amount of nitrogen in highly agricultural watershed. We have shown that a decrease of 10 % in fertilizer input to farming areas would probably reduce the annual flux of more than 50 %. A study based on hydrology, biogeochemistry and geophysics permit to understand the behavior of a contaminated plume originating from the waste disposal. The ammonium plume flows towards the lagoon at a velocity of 23 m year -1 whereas the chloride plume should flows at 50 m year -1. It highlights an efficiency attenuation of ammonium dispersion due to sorption in soil and nitrification. The plume needs about 100 years to reach the lagoon and nowadays the only way of dispersion is the drainage of contaminated groundwater by the river. This way permits an efficiency nitrification in the hyporheic zone and limits the flux of ammonium. Considering that the input of ammonium from the landfill is balanced by the present day output via the river, the residence time of ammonium in the aquifer is between 7 and 18 years. The integration of estuarine biogeochemistry has been realized for the first time. The survey of biogenic materials and organic matter emphasizes that estuaries are autotrophic at annual scale and decrease the nitrogen continental flux of about 30 %. But in autumn, the mineralization and nutrient recycling is observed. In the Arcachon lagoon, the estuaries have a negligible impact on phosphorus biogeochemistry contrary to the sediment.

L’estuaire de Seine est un géosystème macrotidal présentant un hydrodynamisme fort lié à la combinaison des courants fluviatiles et tidaux. Ces phénomènes entrainent l’érosion et le dépôt des sédiments au niveau des vasières intertidales. Au sein des vasières, l’interface eau-sédiment est une zone importante car c’est à cet endroit que se réalise les échanges en nutriment (C, N, P) entre le sédiment et la colonne d’eau. L’objectif de cette thèse est d’évaluer l’impact des forçages hydrodynamiques, physiques et thermiques sur les flux de nutriment à cette interface en utilisant une double approche expérimentale de terrain et de modélisation. Dans ce but, une vasière d’embouchure et une vasière amont de l’estuaire sont échantillonnées au cours des mois de mars-avril 2017. Des échantillonneurs passifs ainsi que des instruments de mesure en continu sont implantés dans le sédiment. Les données obtenues sont ensuite intégrées en entrée dans des modèles de diffusion et d’advection afin d’estimer la contribution relative de la diffusion et des mouvements d’eau dans les flux de nutriment. Les résultats expérimentaux obtenus montrent les différences de fonctionnement hydrodynamiques des deux vasières du fait de leur localisation différente dans l’estuaire. Ils mettent aussi en avant l’hétérogénéité des sédiments des deux vasières d’un point de vue hydrodynamique, physique et biogéochimique. Enfin ils permettent de comprendre la dynamique de la température du sédiment en lien avec le cycle diurne et la marée. La partie modélisation de cette étude est divisée en deux parties distinctes : l’étude de la diffusion et de l’advection à l’interface eau-sédiment. La diffusion est étudiée de façon horizontale et verticale. Le facteur prépondérant de la dynamique de diffusion est la température, celle-ci est modulée par plusieurs paramètres. Les flux potentiels de diffusion sont aussi calculés pour les deux vasières. L’étude de l’advection au sein du sédiment est réalisée à l’aide de deux modèles : le modèle VFLUX et le modèle 1DTempPro. Les vitesses d’écoulement de l’eau interstitielle sont fonction du phasage-déphasage du cycle diurne avec celui de la marée. Ces résultats mettent en avant le rôle prédominant de l’advection par rapport à la diffusion dans la dynamique des flux de nutriment et permettent de proposer un modèle conceptuel des échanges thermiques et de l’advection-diffusion au sein des vasières intertidales / The Seine estuary is a macrotidal geosystem with a strong hydrodynamism linked to the combination of fluvial and tidal currents. These phenomena cause erosion and sediment deposition on the intertidal mudflats. Within the mudflats, the water-sediment interface is an important area because it is there that nutrient exchanges (C, N, P) take place between the sediment and the water column. The objective of this thesis is to evaluate the impact of hydrodynamic, physical and thermal forcing on nutrient fluxes at this interface using a dual experimental field and modelling approach. For this purpose, a mudflat situated at the mouth of the river and an upstream mudflat of the estuary are sampled during the months of March-April 2017. Passive samplers and continuous measuring instruments are implanted in the sediment. The resulting data are then integrated into diffusion and advection models to estimate the relative contribution of water diffusion and movement in nutrient fluxes.The experimental results show differences in the hydrodynamic functioning of the two mudflats due to their different location in the estuary. They also highlight the heterogeneity of the sediments of the two mudflats from the hydrodynamic, physical and biogeochemical points of view. Finally, they allow us to understand the dynamics of sediment temperature in relation to the diurnal cycle and the tide. The modelling part of this study is divided into two distinct parts: the study of diffusion and advection at the water-sediment interface. The diffusion is studied in a horizontal and vertical direction. The main factor of diffusion dynamics is temperature, which is modulated by several parameters. The potential diffusion fluxes are also calculated for the two mudflats. The study of advection within the sediment is performed using two models: the VFLUX model and the 1DTempPro model. Interstitial water flow velocities are a function of the phase-diphase shift of the diurnal cycle with that of the tide. These results highlight the predominant role of advection compared to diffusion in the dynamics of nutrient flows and allow to propose a conceptual model of heat exchange and advection-diffusion within intertidal mudflats.