Les prairies indigènes présentent une source importante d'alimentation pour le pâturage du bétail dans les prairies Canadiennes semi-arides. L'addition de légumineuses fixatrices d'azote et de phosphore dans les prairies indigènes peut améliorer la productivité et la valeur nutritive de fourrage. Ces pratiques peuvent induire des modifications de la structure et de la diversité des communautés fongiques du sol, ce qui peut en retour avoir un impact sur la production et le contenu nutritionnel du fourrage. L’objectif de cette étude était de développer un système de pâturage à bas niveau d’intrants, productif, autonome et durable. À court terme, nous voulions 1) déterminer l'effet des légumineuses (Medicago sativa, une légumineuse cultivée ou Dalea purpurea, une légumineuse indigène) et la fertilité en phosphore du sol sur la productivité et la valeur nutritive des graminées indigènes, comparées avec celles de la graminée introduite Bromus biebersteinii en mélange avec le M. sativa, 2) identifier l'effet de ces pratiques sur la diversité et la structure des communautés des champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) et des champignons totaux, 3) identifier l'effet des légumineuses et des CMA sur les interactions compétitives entre les graminées de saison fraîche et les graminées de saison chaude. Les expériences menées au champ ont montré que M. sativa améliorait les teneurs en azote et en phosphore des graminées indigènes au début de l'été, ainsi que la teneur en azote de la graminée de saison chaude Bouteloua gracilis à la fin de l'été de l'année sèche 2009. Par contre, la fertilité en phosphore du sol n'ait pas affecté la productivité des plantes. D'autre part, l'inclusion des légumineuses augmentait la diversité des CMA dans le mélange de graminées indigènes. Cette modification présentait des corrélations positives avec la productivité et la quantité totale d'azote chez le M. sativa et avec la teneur en phosphore des graminées indigènes, au début de l'été. La structure des communautés de champignons totaux était influencée par l'interaction entre le mélange des espèces et la fertilité en phosphore du sol seulement en 2008 (année humide). Cet effet pourrait être lié en partie avec la productivité des plantes et l'humidité du sol. Les expériences menées en chambre de culture ont montré que les CMA peuvent favoriser la productivité des graminées de saison chaude au détriment des graminées de saison fraîche. En effet, Glomus cubense augmentait la productivité de la graminée de saison chaude B. gracilis, en présence de M. sativa. Cet effet pourrait être associé à l’effet négatif du G. cubense sur la fixation de l’azote par le M. sativa et à la diminution de l’efficacité d’utilisation de l'azote de certaines graminées de saison fraîche résultant en une augmentation de la disponibilité de l'azote pour B. gracilis. Par contre, le Glomus sp. augmentait la biomasse de Schizachyrium scoparium, autre graminée de saison chaude, en absence de légumineuse. Ce phénomène pourrait être attribuable à une amélioration de l’efficacité d’utilisation du P de cette graminée. En conclusion, mes travaux de recherche ont montré que la légumineuse cultivée M. sativa peut améliorer la valeur nutritive des graminées indigènes au début de l'été ainsi que celle de la graminée de saison chaude B. gracilis, dans des conditions de sécheresse sévère de la fin de l'été. De plus, l'addition de M. sativa dans le mélange de graminées indigènes peut contribuer à augmenter le nombre des espèces bénéfiques des CMA pour la production et la nutrition du fourrage au début de l'été. / The native grasslands are considered as the main feed source for livestock grazing, in semi-arid regions of the Canadian prairies. The addition of N fixing legumes and phosphorus to semi-arid native grasslands may increase the productivity and nutritive value of forage. However, these practices may also shape the structure and diversity of soil fungal communities which in turn may impact forage production and nutritive value. The global objective of this research was to design productive, self-sustaining, permanent and with low inputs pastures. The specific objectives were 1) to demonstrate the effect of N-fixing legumes (the cultivated legume Medicago sativa or the native legume Dalea purpurea) and soil P fertility on the productivity and nutritive value of native grasses mixes in comparison to the mixture of the introduced grass Bromus biebersteinii and M. sativa, 2) identify the effect of these practices on the diversity and community structure of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi and total fungi, and 3) identify the effect of legumes and AM fungi on competitive interactions between native cool-season grasses and native warm-season grasses. The field experiment showed that M. sativa improved the nitrogen and phosphorus concentrations of native grasses mixes early in the summer, as well as the N concentration of the warm-season grass B. gracilis, in late summer of the driest year 2009. In contrast, the soil phosphorus fertility had no effect on plant productivity. On the other hand, the inclusion of legumes to the mix of native grasses generally increased AM fungal diversity. This shift was positively correlated with the productivity and nitrogen uptake by M. sativa and with the phosphorus concentration of native grasses mixes in early summer. The structure of the total fungal community was affected by the interaction between species mixtures and soil P fertility only in the wet year (2008), suggesting that this effect was likely driven in part by plant productivity and soil moisture. The growth chamber experiment showed that the AM fungi may favoured the growth of warm-season grasses under competition with cool-season grasses. However, Glomus cubense increased the productivity of warm-season grass B. gracilis when growing with M. sativa. This effect might be related to a negative impact of G. cubense on the nitrogen-fixing activity of M. sativa and to a lower N-use efficiency of certain cool-season grasses, which resulted in increased soil N availability for B. gracilis. In contrast, Glomus sp. enhanced the growth of S. scoparium, another warm-season grass in the absence of legumes, and this may be related to improved P-use efficiency in this grass. We concluded that the cultivated legume M. sativa can improve the nutritive value of native grasses mixes early in the summer and also of warm season grass under severe drought conditions in late summer. In addition, the inclusion of M. sativa within native grass mixes may contribute to promote beneficial AM fungi taxa that were involved in forage production and nutrition early in the summer.

Quantifier la totalité des apports atmosphériques, notamment particulaires, est nécessaire pour mieux comprendre les cycles biogéochimiques en vue d'une gestion durable des écosystèmes forestiers. En effet, l'intensification des récoltes de bois-énergie induit une pression nutritive supplémentaire sur les forêts. Le but de ce travail est de combler les lacunes concernant le dépôt atmosphérique particulaire (taux de dépôt, composition minéralogique et chimique), ainsi que d'étudier son influence sur les cycles biogéochimiques forestiers. Pour ce faire, un échantillonnage de 2 ans a été mis en place dans 4 hêtraies de la moitié Nord de la France. Un développement métrologique a été nécessaire pour concevoir les capteurs hors et sous canopée et pour séparer les particules de la phase dissoute puis compartimenter le dépôt particulaire en fonction du modèle conceptuel organo-minéral établi dans cette étude. Les résultats obtenus valident ce modèle et montrent (i) un taux de dépôt annuel de 19±3 kg.ha-1.an-1 de minéraux peu solubles témoignant d'origines diverses, (ii) des flux de nutriments inférieurs à ceux des dépôts dissous et de l'altération des minéraux du sol mais qui contribuent à améliorer la fertilité des forêts, (iii) un captage supplémentaire induit par la canopée et (iv) une dissolution des particules minérales lors de leur transport atmosphérique qui enrichit les précipitations en nutriments. Un échantillonnage optimisé sur le long terme est indispensable pour confirmer et préciser les tendances observées, en particulier concernant les épisodes de très fort dépôt particulaire et le dépôt sous la canopée / Quantifying the little-known inputs of atmospheric particulate deposition (APD) is critically important for a sustainable management of forest ecosystems. Indeed, harvesting and subsequent nutrient losses are going to increase so as to meet the demand in renewable energy, including fuel-wood. This work aims at filling this gap by (i) describing the deposition rate, mineralogical and chemical compositions of APD and (ii) evaluating the influence of APD nutrient inputs on forest biogeochemical cycles. To do so, 4 beech stands in North French forests were equipped for a 4-week sampling. After a metrological development, samplers out of and below canopy were used for a 2-year sampling, as well as methods to separate APD from atmospheric dissolved deposition. These methods were conceived to separate the organic and mineral fractions of APD according to the conceptual model designed in this work. My results validated this model and indicated (i) a quite constant deposition rate of 19±3 kg.ha-1.year-1 of hardly soluble minerals over the North of France, made of various minerals suggesting heterogeneous sources of particles, (ii) nutrient inputs inferior to those of atmospheric dissolved deposition and soil weathering, but improving ecosystem fertility, (iii) an interception effect of the canopy, and (iv) the dissolution of mineral particles in the atmosphere which enriched atmospheric dissolved deposition in nutrients. Extending and optimizing the sampling would allow confirming and clarifying these results, especially concerning high atmospheric load periods and APD below canopy

La croissance d’un organisme multicellulaire pour atteindre une taille bien définie, nécessite une coordination de la prolifération cellulaire, de l’expansion et de la différentiation cellulaire ainsi que de la mort cellulaire. Ces processus sont sous l’influence de l’état nutritionnel de l’organisme, les conditions de son environnement et des signaux hormonaux. Translationally controlled tumor protein (TCTP) est un facteur essentiel à la croissance des plantes et des animaux. La protéine TCTP de plante contrôle la croissance mitotique, tandis que la protéine TCTP animale contrôle la croissance mitotique et post-mitotique. Une voie importante dans la régulation de la croissance en réponse aux nutriments est la voie Target of Rapamycin (TOR). Chez la Drosophile, il a été montré que dTCTP serait un régulateur positif en amont de TOR. Au cours de ma thèse, j’ai étudié le lien entre TCTP et la voie TOR, afin de savoir si, comme chez les animaux, AtTCTP agit en amont de la voie TOR pour contrôler la croissance des organes. Afin de savoir si la voie TCTP était liée à l’état nutritionnel, j’ai recherché l’impact du milieu de culture sur la létalité de la mutation tctp. J’ai ensuite caractérisé l’impact de la mutation tctp sur le transport et l’homéostasie de l’hormone auxine. J’ai enfin analysé pourquoi TCTP de plante ne contrôle pas la croissance post-mitotique par expansion cellulaire, contrairement à TCTP animale. Les données de la littérature montrent que chez les animaux TCTP est un activateur positif en amont de la voie TOR. Chez la plante Arabidopsis thaliana, mes données d’interactions génétiques sont en faveur d’un modèle dans lequel AtTCTP agit indépendamment de la voie TOR, contrairement de ce qu’il a été proposé chez les animaux. Chez les plantes, la perte de fonction de TCTP est associée à un retard du développement embryonnaire et à la mort. Cette létalité peut être complémentée par sauvetage des embryons sur du milieu riche en nutriments. J’ai montré que l’ajout de sucrose ou de glutamine dans le milieu de sauvetage des embryons tctp est nécessaire à leur développement. Ces données suggèrent qu’in vitro, AtTCTP n’est pas nécessaire à l’approvisionnement et à l’utilisation des nutriments sucrose, glucose ou glutamine. Dans leur ensemble, ces résultats réévaluent le rôle du régulateur de croissance TCTP en montrant que le gène AtTCTP régule la croissance mitotique indépendamment de la voie TOR et des voies de signalisation liées aux nutriments. L’observation des flux d’auxine en suivant la localisation de PIN1-GFP dans les embryons et les inflorescences du mutant tctp ne montre aucune altération par rapport au phénotype sauvage. De même, l’homeostasie de l’auxine, suivie à l’aide du rapporteur DR5::GFP n’est pas altérée dans les embryons tctp. Ceci suggère que le défaut de croissance du mutant tctp n’est pas lié à une altération du flux ou de l’homéostasie de l’auxine. La protéine TCTP de plante ne contrôle pas la croissance post-mitotique, contrairement à la protéine TCTP animale. J’ai réalisé un échange de domaines protéiques entre AtTCTP et Drosophila dTCTP. Le but était d’identifier les domaines protéiques de la protéine TCTP animale qui permettent la croissance post-mitotique. La plupart des protéines chimères étaient instables dans la Drosophile. Afin de comprendre pourquoi, j’ai réalisé du modelage par homologie et j’ai discuté la structure des chimères dans ma thèse.L’ensemble de mes résultats permet de mieux comprendre la fonction de TCTP chez les végétaux, en montrant que cette fonction s’exerce indépendamment de la voie TOR. / The growth of a multicellular organism and its size determination require the tight regulation of cell proliferation, cell differentiation, cell growth and apoptosis. These processes are influenced by the nutritional state of the organism, its environmental conditions and hormonal signals. Translationally controlled tumor protein (TCTP) is an essential regulator of growth in plants and animals. In plants it controls mitotic growth, whereas in animals, it controls mitotic and post-mitotic growth. One of the important pathways involved in the control of growth in response to nutrients is the Target of Rapamycin (TOR) pathway. In Drosophila, dTCTP was proposed to act a positive regulator upstream of TOR, although this role remains a matter of debate in the animal field.During the past 3 years of my PhD. thesis, I addressed the question whether plant TCTP acts upstream of TOR to control organ growth. I studied the impact of nutrient availability and hormones on TCTP role to control growth in plants and vice versa. Finally, I examined why plant TCTP does not control post-mitotic cell expansion growth, conversely to animal TCTP using a structure-function approach.In animals, TCTP was proposed to act as a positive activator upstream of the TOR pathway. In plants, my data support a model in which AtTCTP acts independently from the plant TOR pathway, thus in contrast to what has been proposed in animals. TCTP loss of function leads to delay of embryo development and death. Nutrient supplement rescues this embryos lethality. First, I demonstrate that embryos grown on nutrients lacking sucrose or glutamine fail to develop correctly. My data demonstrate that in vitro AtTCTP is not essential to the uptake, the use of and the response to the nutrients glucose, sucrose or glutamine. Taken together, these results reevaluate the role of AtTCTP as a growth regulator controlling mitotic growth independently from the TOR pathway and likely from nutrient related signaling pathways. Interestingly, my data also show that AtTCTP controls growth independently from auxin flux or homeostasis and that auxin-induced growth can occur without TCTP. To address why plant TCTP do not control post-mitotic growth conversely to animal counterpart, I performed protein domain swaps and created chimera proteins between Arabidopsis AtTCTP and Drosophila dTCTP. The rational was to identify protein domains that differentiate plant and animal TCTPs with regard to post-mitotic growth control. Most of chimera proteins were instable and I was unable to complement tctp loss of function in Drosophila. I performed a structure based modeling to understand this phenotype and the outcome is discussed in my PhD thesis.Altogether my results improve the understanding of plant morphogenesis by reevaluating the role of the central growth regulator TCTP.

La production endogène de glucose est une fonction cruciale de l'organisme, permettant de maintenir l'homéostasie glycémique. Alors que la production accrue de glucose par le foie a des effets délétères, la néoglucogenèse intestinale (NGI) exerce des effets bénéfiques sur l'équilibre métabolique de l'organisme. Les régimes hyperprotéiques sont connus pour leurs effets de satiété. Grâce à des travaux physiologiques et moléculaires chez le rat et la souris, nous montrons dans une première partie que l'effet bénéfique des régimes hyperprotéiques passe par une induction de la NGI. Lors de la digestion des protéines alimentaires, des di- et tripeptides sont libérés dans la veine porte. Ces molécules agissent comme des antagonistes des récepteurs μ-opioïdes de la veine porte, initiant un arc réflexe intestin-cerveau induisant la NGI et la satiété. Dans un deuxième temps, nous proposons un modèle rendant compte des effets bénéfiques des régimes riches en fibres, tels que l'amélioration de la sensibilité à l'insuline et l'induction de la dépense énergétique. Les fibres solubles sont fermentées par le microbiote intestinal, produisant des acides gras à chaîne courte (AGCC), acétate, propionate et butyrate, à l'origine des effets métaboliques observés. Nous montrons que le butyrate active directement les gènes de la NGI dans les entérocytes, et que le propionate se lie aux récepteurs FFAR3 dans le système nerveux périportal, initiant un mécanisme de communication entre l'intestin et le cerveau induisant la NGI. De plus, nous montrons que la modification de la composition du microbiote par les fibres alimentaires n'est pas suffisante en soi pour induire les effets bénéfiques en absence de NGI / Endogenous glucose production is a crucial function for the organism, accounting for the maintenance of glucose homeostasis. While an increase in hepatic glucose production has deleterious effects, intestinal gluconeogenesis (IGN) has beneficial effects on the metabolic balance of the organism. Protein-rich diets are knows for their satiety effects. Thanks to physiological and molecular studies on rats and mice, we first show that the beneficial effects of protein-rich diets are dependent on activation of IGN. When dietary protein is digested, di- and tri-peptides are released into the portal vein. These molecules act as μ-opioid receptor antagonists in the portal vein, initiating a gut-brain neural reflex arc inducing IGN and satiety. In a second study, we propose a model accounting for the beneficial effects of fiber-enriched diets, such as increased insulin sensitivity and induction of energy expenditure. Soluble dietary fiber is fermented by the gut microbiota, producing short-chain fatty acids (SCFAs), acetate, propionate and butyrate, which are responsible for the observed metabolic effects. We show that butyrate directly activates IGN in the enterocytes, while propionate binds to FFAR3 receptors in the portal vein nervous system, initiating a gut-brain neural communication mechanism inducing IGN. Moreover, we show that modifications in the microbiota composition by dietary fiber are not sufficient to induce metabolic beneficial effects in the absence of IGN

L’étage Valanginien est caractérisé dans le registre sédimentaire par une excursion positive des isotopes du carbone (amplitude 1,5-2‰), appelée « Episode Weissert ». Cet événement coïncide avec des changements paléoenvironnementaux et paléoclimatiques majeurs. La formation de la province volcanique ignée du Paraná-Etendeka a été proposée comme principal facteur forçant contrôlant ces changements. Cependant, de récentes études démontrent que l’Episode Weissert précède systématiquement l’activité volcanique. Ainsi, les facteurs déclenchant qui contrôlent ces changements sont encore source de débat. Dans cette étude des analyses cyclostratigraphique, biostratigraphique, minéralogique et géochimique ont été réalisés sur des sites de moyennes et hautes latitudes (coupes d’Orpierre et de La Charce/Arnayon dans le Bassin Vocontien, site 765C dans la plaine abyssale Argo) dans le but (i) d’explorer la dynamique des changements paléoenvironnementaux à l’échelle locale versus globale et (ii) de discuter des possibles facteurs forçant contrôlant l’épisode Weissert. Les processus diagénétiques et sédimentologiques locaux, qui pouvaient modifier le signal paléoclimatique, ont été discuté avant des interprétations paléoenvironnementales. La calibration astronomique de l’épisode Weissert, réalisée sur la coupe d’Orpierre, a permis pour la première fois le calcul de flux détritiques et de nutriments dans le Bassin Vocontien. Ces résultats indiquent de rapides changements climatiques aux moyennes latitudes, marqués par des conditions plus humides pendant l’Episode Weissert et des conditions plus sèches au Valanginien supérieur. En parallèle de nouvelles données géochimiques et minéralogiques, réalisés sur le site ODP 765C, ont été intégrées à une compilation globale de données géochimique et minéralogique sur 23 coupes répartie dans cinq grands environnements. Trois ceintures climatiques latitudinales majeures ont été identifié durant le Valanginien : (i) une ceinture aride dans l’océan proto Nord Atlantique (~15-17°N), (ii) une ceinture climatique subtropical dans la marge NW téthysienne (~25-30°N), et (iii) une ceinture climatique chaude et tempéré aux sites de hautes latitudes (~53°S et ~40 à ~70°N). Il apparaît que durant cette période, des facteurs orbitaux et tectoniques peuvent avoir contrôlé la distribution de ces ceintures et les principaux changements durant l’Episode Weissert. / The Valanginian stage witnesses a positive carbon isotope excursion (amplitude 1.5-2‰) in the sedimentary records, the so-called « Weissert Episode ». This event coincides with major palaeoenvironmental and palaeoclimatic changes. The formation of the Paraná-Etendeka large igneous province has widely been proposed as the major driving force behind these changes. However recent investigations demonstrate that the Weissert Episode precedes the volcanic activity. Thus the driving force(s) behind these changes are still under debate. In the herein study, cyclostratigraphic, biostratigraphic, mineralogical and geochemical analyses have been performed on mid- and high latitudes sites (the Orpierre and Arnayon/La Charce sections in the Vocontian Basin, and the ODP hole 765C in the Argo abyssal plain) in order (i) to explore the dynamic of the local versus global processes in the palaeoenvironmental changes and (ii) to discuss the possible forcing factors behind the Weissert Episode. Local diagenetic and sedimentological processes that might bias the palaeoclimatic signals are highlighted and discussed before any palaeoenvironmental interpretation. The astronomical calibration of the Weissert Episode performed at Orpierre, allowed for the first time, the calculation of detrital and nutrient influxes into the Vocontian basin. They highlight rapid climate changes at mid latitudes, characterized by pronounced humid conditions during the Weissert Event (Early–Late Valanginian transition) and drier conditions in the Late Valanginian. In parallel, new geochemical and mineralogical analyses performed on the ODP hole 765C have been integrated to a global compilation of published geochemical and mineralogical data from 23 sections, located in five depositional environments. Three latitudinal belts have been recognized during the Valanginian : (i) an arid palaeolatitudinal belt in the Proto North Atlantic Ocean (~15–17°N), (ii) a subtropical climatic belt in the Northwestern Tethyan margin (~25–30°N) ; and (iii) a warm temperate palaeoclimatic belt in the high latitudes site (~53°S and ~40 to 70°N). It appears that during this period, both tectonic and orbital factors might have controlled the distribution of the palaeoclimatic belts and the major palaeoenvironmental changes during the Weissert Episode.

Depuis que la Communauté européenne a interdit la mise en décharge des déchets non ultimes, la recherche de nouveaux débouchés pour les boues d'épuration devient cruciale. En région méditerranéenne, les feux récurrents et les précipitations parfois violentes favorisent l'érosion et induisent l'appauvrissement des sols. Les sols calcaires dégradés sont souvent colonisés par des formations végétales stables à Quercus coccifera, adaptées à un faible niveau de ressources, ce qui ralentit l'installation naturelle des arbres. Dans de tels milieux, un amendement organique pourrait améliorer la fertilité du sol, modifier la dynamique et les relations de dominance de la végétation, et favoriser les processus de succession et de résilience, ainsi que la reforestation. Deux expérimentations ont été menées en Provence pour étudier les effets d'apports de compost de boues d'épuration urbaines et de déchets verts sur la dynamique d'un écosystème de garrigue. Premièrement, 0, 50, et 100 t.ha-1 de compost brut ont été épandues en surface dans le biotope naturel de garrigue, et les conséquences sur le fonctionnement de l'écosystème ont été étudiées. Les compartiments sol, végétation et microorganismes de la litière ont été suivis pendant deux ans après amendement (2002-2004). Deuxièmement, nous avons incorporé au sol trois doses de compost brut (0, 20, et 40 kg.ha-1) au pied de jeunes plants d'arbres. L'évolution des propriétés édaphiques et du développement des arbres a été suivie respectivement pendant trois ans (2001-2003) et deux ans (2002-2003). L'amendement a durablement (2 ans) et efficacement amélioré la fertilité du sol. Cependant, le sol a été fortement enrichi en P et Zn, ce qui pourrait entraîner des problèmes sérieux de pollution des eaux et de toxicité sur les microorganismes. Ces deux éléments limitent l'utilisation de compost de boues dans les milieux naturels, et des amendements répétés aux doses étudiées sont inenvisageables. Dans la plantation, l'amendement a globalement favorisé le processus de reforestation en améliorant la nutrition et la croissance des plants, et surtout en augmentant leur survie en période de sécheresse. En outre, l'apport de compost en surface a généré l'apparition d'îlots fertiles dans le biotope garrigue, au sein desquels les processus de succession végétale pourraient être localement optimisés, ce qui pourrait favoriser à terme la colonisation par la strate arborée, notamment par Pinus halepensis. Par ailleurs, l'amendement augmente la diversité fonctionnelle en garrigue du fait de son effet bénéfique sur les espèces semencières, ce qui pourrait améliorer la résilience de l'écosystème après incendie. Ces effets bénéfiques du compost se produisent surtout pour les doses intermédiaires. L'utilisation de compost aux doses maximales testées devrait être abandonnée, du fait d'une dépréciation de la colonisation fongique de la litière de Quercus coccifera observée pour 100t.ha-1, et du fait d'une augmentation des risques de pollution par le P et le Zn proportionnellement au taux d'apport. Cependant, la nature calcaire du sol expérimental et la maturité élevée du compost ont limité les phénomènes d'exportation vers les eaux et la contamination des plantes par les éléments potentiellement toxiques. L'apport de compost en surface a plutôt augmenté la sensibilité des plantes à la sécheresse, alors que celle-ci a diminué lorsque le compost a été apporté en mélange au sol. Enfin, l'apport de compost en garrigue a eu des effets multiples (fertilisation, écrasement, dépôt d'une couche fertile) et a permis de mettre en évidence les stratégies spécifiques des plantes dans la gestion des nutriments et de la productivité. Ce travail montre l'importance relative des espèces végétales sur le fonctionnement de l'écosystème, identifie les espèces clef pour le recyclage des éléments, et illustre la complémentarité d'utilisation des ressources qui existe au sein de l'écosystème naturel de garrigue.

Summary In the Sudanian zone of West Africa like in the Borgou region of Benin, agricultural and livestock systems face more and more difficulties linked to climatic changes, the decrease in soil fertility and the degradation of natural grasslands. This leads to a decrease in agricultural yields and feeding resources for livestock. On another hand, the socio-economical conditions of the small-holders dont allow them to invest in mineral fertilisers to remedy to soil fertility decrease. The introduction of ley pastures in crop rotations may be an affordable solution to increase available feeds for livestock and to improve soil fertility. The first part of this work reviews the potentialities of various local and exotic grasses and legumes which could be cultivated in the Borgou region. The choice of these species take into consideration the pedo-climatic conditions of the region, their aptitude for production, their nutritive value and their contribution to soil fertility. In the second and third parts of the thesis, the results of experimental 3-year ley pastures using 4 grasses (Panicum maximum Jacq cv. C1, Andropogon gayanus Kunth with broad leaves, A. gayanus with narrow limbs and Pennisetum purpureum Schumach.) and 6 légumineuses (Aeschynomene histrix Poir, Stylosanthes fruticosa (Retz.) Alson, Centrosema pubescens Benth., Mucuna pruriens (L.) DC. var. utilis Wall. Ex Wight) Baker ex Burck, Cajanus cajan (L.) Millsp. and Leucaena leucocephala (Lam.) De Wit) and exploited without any supply in mineral fertilisers are described concerning their yields and nutritive values. The grasses productions varied between 2 200 and 4 600 forage units (UF, in French unites fourragères)/ha/year and between 170 and 450 kg digestible crude protein/ha/year according to species and years (P<0.05). The forage legumes produced between 1 400 and 4 800 kg dry matter (DM)/ha/year according to species and years (P<0.05) with crude protein contents ranging from 16 to 27 %. Except Na and Zn, the combination of these two forage groups can satisfy the ruminant needs in macro and micro-minerals. The fourth part of the manuscript presents a soil-fertility balance under the different ley pastures after 3 years of exploitation. At the end of this study, it appears that in the experimental conditions (cut-and-carry system without fertilisers) Andropogon gayanus with broad leaves and the ligneous legume species Cajanus cajan and Leucaena leucocephala ensure the highest DM yields and are the less exhausting for soil fertility due to deeper root systems enabling to bring up to the surface mineral elements from deep layers / Résumé Dans la région soudanienne de lAfrique de lOuest comme dans le Borgou au Bénin, les systèmes de production agricole et délevage connaissent de plus en plus de difficultés liées aux aléas climatiques, à lappauvrissement rapide des sols et à la dégradation des végétations naturelles. Il en résulte une baisse des rendements agricoles et des ressources alimentaires pour le bétail. Par ailleurs, les conditions socio-économiques des producteurs limitent leurs possibilités dachat d'engrais en vue de remédier à la baisse de fertilité des sols. Dans ce contexte lintroduction de jachères fourragères dans les rotations culturales constitue une solution pour augmenter les disponibilités alimentaires destinées au bétail et enrichir le sol. La première partie de ce travail présente un inventaire de graminées et de légumineuses locales ou exotiques qui peuvent être implantées dans le Borgou. Le choix de ces espèces tient compte des conditions pédo-climatiques de la région, de leur aptitude à la production, de leur valeur alimentaire et de leur contribution à la fertilité des sols. Dans les deuxième et troisième parties de la thèse, les résultats de jachères expérimentales de trois ans comprenant 4 graminées (Panicum maximum Jacq var. C1, Andropogon gayanus Kunth à larges feuilles, A. gayanus à fines feuilles et Pennisetum purpureum Schumach.) et 6 légumineuses (Aeschynomene histrix Poir, Stylosanthes fruticosa (Retz.) Alson, Centrosema pubescens Benth., Mucuna pruriens (L.) DC. var. utilis Wall. Ex Wight) Baker ex Burck, Cajanus cajan (L.) Millsp. et Leucaena leucocephala (Lam.) De Wit) et exploitées sans apports de fumure minérale sont décrits en ce qui concerne leurs rendements et leurs valeurs alimentaires. Les productions des graminées ont varié entre 2 200 et 4 600 unités fourragères/ha/an et 170 à 450 kg de protéines brutes digestibles/ha/an selon les espèces et les années (P<0,05). Les légumineuses ont produit entre 1 400 et 4 800 kg de matière sèche/ha/an selon les espèces et les années (P<0,05), avec des teneurs en protéines variant entre 16 et 27 %. A lexception du Na et du Zn, lutilisation combinée des fourrages de ces espèces peut satisfaire les besoins en minéraux et oligo-éléments des ruminants. La quatrième partie du manuscrit présente un bilan de fertilité des sols sous ces différentes cultures après 3 années de jachère. Au terme de cette étude, il apparaît que dans les conditions expérimentales (affouragement en vert sans fumure minérale) la graminée Andropogon gayanus à larges feuilles et les légumineuses arbustives Cajanus cajan et Leucaena leucocephala sont les plus productives et les moins épuisantes pour le sol, eu égard à leur enracinement profond, capable de ramener des éléments minéraux en surface.

Les protéines sont considérées comme le macronutriment avec le pouvoir de satiété le plus fort. Pendant la digestion les protéines agissent à différents niveaux: dans l'estomac, elles retardent la vidange gastrique et prolongent donc la distension gastrique agissant ainsi sur le rassasiement; dans l'intestin des acides aminés (AA) et les peptides sont détectés et entraînent l'activation du nerf vague et la libération de médiateurs gastro-intestinaux. Le nerf vague transmet ces signaux vers le complexe vagal dorsal (DVC), responsable du contrôle de l'ingestion. Les peptides gastro-intestinaux ainsi que les AA absorbés sont également détectés au niveau l'hypothalamus, en charge de la régulation de l'équilibre énergétique.<br /> Les mécanismes exacts par lesquels les protéines alimentaires influencent la faim et la satiété ne sont pas encore compris. Pour mieux comprendre ces phénomènes, nous avons réalisé 3 études qui constituent le présent travail de doctorat. Tout d'abord, concernant la transmission des informations relatives à la présence de protéines via le nerf vague, une première étude a montré que les afférences vagales de la zone hépato-portale ne sont pas nécessaires pour la dépression de la prise alimentaire induite par un régime HP. Deuxièmement, nous avons comparé les motifs d'activité neuronale dans le DVC en réponse à une charge protéique ou glucidique. L'utilisation de techniques de modélisation et de reconstruction 3D a permis de montrer que les motifs d'activité neuronale par la présence de protéines et de glucides sont spatialement distinctes. Dans une troisième étude nous avons testé l'effet des protéines sur le métabolisme énergétique et sur la réponse à une stimulation inhibitrice de la faim, ce dernier paramètre ne semble pas être significativement modulé par une augmentation de l'apport en protéine de la ration chez la souris.

La production endogène de glucose est une fonction cruciale de l'organisme, permettant de maintenir l'homéostasie glycémique. Alors que la production accrue de glucose par le foie a des effets délétères, la néoglucogenèse intestinale (NGI) exerce des effets bénéfiques sur l'équilibre métabolique de l'organisme. Les régimes hyperprotéiques sont connus pour leurs effets de satiété. Grâce à des travaux physiologiques et moléculaires chez le rat et la souris, nous montrons dans une première partie que l'effet bénéfique des régimes hyperprotéiques passe par une induction de la NGI. Lors de la digestion des protéines alimentaires, des di- et tripeptides sont libérés dans la veine porte. Ces molécules agissent comme des antagonistes des récepteurs μ-opioïdes de la veine porte, initiant un arc réflexe intestin-cerveau induisant la NGI et la satiété. Dans un deuxième temps, nous proposons un modèle rendant compte des effets bénéfiques des régimes riches en fibres, tels que l'amélioration de la sensibilité à l'insuline et l'induction de la dépense énergétique. Les fibres solubles sont fermentées par le microbiote intestinal, produisant des acides gras à chaîne courte (AGCC), acétate, propionate et butyrate, à l'origine des effets métaboliques observés. Nous montrons que le butyrate active directement les gènes de la NGI dans les entérocytes, et que le propionate se lie aux récepteurs FFAR3 dans le système nerveux périportal, initiant un mécanisme de communication entre l'intestin et le cerveau induisant la NGI. De plus, nous montrons que la modification de la composition du microbiote par les fibres alimentaires n'est pas suffisante en soi pour induire les effets bénéfiques en absence de NGI

Durant les 20 dernières années d'anciens bras latéraux du Rhin ont été restaurés par reconnexion au cours principal. L'objectif de cette thèse est d'évaluer l'efficacité de la restauration et de vérifier si l'écosystème aquatique a retrouvé sa fonctionnalité. Les communautés végétales aquatiques sont utilisées ici comme indicateurs de ces changements. De nombreux facteurs ont été mesurés : les communautés végétales, leurs traits biologiques, les flux et stocks de diaspores, la chimie de l'eau, du sédiment et des plantes, l'hydro-géomorphologie. Cette étude a été menée dans 9 sites restaurés et 3 sites de référence. Trois communautés végétales ont été identifiées : une "eutrophe", une "mésotrophe", et une "rhéophile". La composition de ces communautés est liée aux conditions physiques et trophiques, et aux flux de diaspores. Les reconnexions ont permis aux sites restaurés de retrouver des communautés et une fonctionnalité écologique semblables à celles des sites de référence.