Le contrôle génétique et l'environnemental de l'angle des microfibrilles (MFA), les corrélations génétiques du MFA avec d'autres caractères du bois et de croissance, et par conséquent les implications pour la sélection sont très peu documentés pour les Eucalyptus. Les objectifs de cette étude étaient d'établir la variation spatiale du MFA, de la densité du bois (ρ) et de sa rigidité (E); de déterminer les relations entre MFA et propriétés du bois et enfin d'estimer le contrôle génétique et environnemental des caractères du bois et de la croissance dans le cadre de tests clonaux et de test de descendances d'Eucalyptus au Brésil et au Congo. Méthodes classiques, résonance, diffraction des rayons-X et la spectroscopie proche infrarouge ont été combinées pour évaluer les propriétés du bois. La variation du MFA représente 44% de la variation du module spécifique (E/ρ) du bois. La densité du bois est le principal déterminant de la rigidité et de la résistance du bois alors que le MFA joue un rôle secondaire. Les estimations de l'héritabilité sont de modéré à élevées pour le MFA, ρ, E, la lignine de Klason (KL) et les caractères de croissance, selon la position spatiale et le dispositif expérimental. Le contrôle génétique du MFA, ρ et E et leurs corrélations génétiques avec KL et la circonférence à 1.3 mètre des arbres varient avec l'âge. Les résultats suggèrent que les arbres à forte croissance sont génétiquement plus aptes à produire du bois de faible densité et un MFA plus faible pour assurer la rigidité du bois nécessaire à leur développement. La plupart des propriétés du bois sont génétiquement corrélées négativement avec la croissance, bien que corrélations génétiques favorables entre propriétés du bois sont observés. Les corrélations génétiques et environnementales sont parfois de signes opposés selon les caractères considérés. Ceci peut s'expliquer par l'effet pléiotropique des gènes et/ou par le déséquilibre de liaison. Les conséquences de ces résultats sur les stratégies de sélection sont discutées selon l'usage final du bois d'Eucalyptus. / The genetic and environmental control of microfibril angle (MFA), the genetic correlations with other wood and growth traits, and therefore the implications for selection are poorly documented for Eucalyptus. Thus, the objectives of this study were to determine the spatial variation of the MFA, wood density (ρ) and stiffness (E); to determine the relationship between MFA and wood traits and finally to estimate the genetic and environmental control of wood and growth traits from clonal and progeny tests of Eucalyptus in Brazil and Congo. Conventional methods, resonance, X-ray diffraction and spectroscopy were combined to evaluate the wood properties. MFA variation accounted for 44 percent of the variation in specific modulus (E/ρ) of wood. The ρ was the prime determinant on wood stiffness and strength while the MFA played a secondary role. The heritability estimates were moderate to high for the MFA, ρ, E, Klason lignin (KL) and growth traits according to the spatial position and the experimental design. Genetic control of the MFA, ρ and E and their genetic correlations with KL and circumference of 1.3 meters of trees varied with age. The results suggest that tree with potential to grow fast are genetically more likely to produce low ρ and also to decrease the MFA for ensuring stiffness required for their development. Most wood properties were genetically negatively correlated with growth, although favorable genetic correlations between many wood traits were observed. Genetic and environmental correlations were sometimes of opposite signs according to the considered trait. This can be explained by the pleiotropic effect of genes and / or linkage disequilibrium. The implications of these findings for selection strategies are discussed according to the final use of Eucalyptus wood.

La tomographie par rayons X permet un accès direct aux caractéristiques internes des billons scannés par l'intermédiaire des variations de densité et de teneur en eau. L'objectif de ce travail est de démontrer la faisabilité de la détection automatique de caractéristiques dans des billons à des fins d'analyses scientifiques. Nous disposons pour cela d'une base d'images tomographiques de 24 épicéas communs (Picea abies (L.) Karst.) obtenues avec un scanner médical. Les arbres sont représentatifs de différents statuts sociaux et proviennent de quatre peuplements du nord-est de la France, eux-mêmes sont représentatifs de plusieurs classes d'âge, de densité et de fertilité. Les procédures de détection développées sont les suivantes : - détection de la moelle dans les billons, y compris en présence de nœuds et/ou d'excentricité des cernes. La précision de la localisation est inférieure au millimètre ; - détection de la limite aubier/duramen dans les billons, y compris en présence des nœuds (principale source de difficulté). L'erreur sur le diamètre du duramen est de 1.8mm soit une erreur relative de 1.3%. ; - détection de la localisation des verticilles et une comparaison à une méthode optique ; - détection des nœuds individualisés. Cette procédure permet de compter les nœuds dans un billon et de les localiser (hauteur dans le billon et azimut); cependant, la validation de la méthode et l'extraction du diamètre et de l'inclinaison des branches reste à effectuer. Une application de ce travail a été l'analyse de la variabilité de la quantité d'aubier dans le tronc: en intra-arbre, la largeur d'aubier était constante sous la base du houppier; en inter-arbre, une forte corrélation avec la quantité de branches vivantes a notamment été mise en évidence. De nombreuses analyses sont envisageables à partir des résultats de notre travail, parmi lesquelles: l'étude architecturale des arbres avec le suivi de la moelle dans les billons et l'occurrence des prises de relais sur l'axe principal, l'analyse des variations radiales de la forme du duramen, l'analyse de la distribution des nœuds dans les billons.

Le contrôle génétique et l'environnemental de l'angle des microfibrilles (MFA), les corrélations génétiques du MFA avec d'autres caractères du bois et de croissance, et par conséquent les implications pour la sélection sont très peu documentés pour les Eucalyptus. Les objectifs de cette étude étaient d'établir la variation spatiale du MFA, de la densité du bois (D) et de sa rigidité (E); de déterminer les relations entre MFA et propriétés du bois et enfin d'estimer le contrôle génétique et environnemental des caractères du bois et de la croissance dans le cadre de tests clonaux et de test de descendances d'Eucalyptus au Brésil et au Congo. Méthodes classiques, résonance, diffraction des rayons-X et la spectroscopie proche infrarouge ont été combinées pour évaluer les propriétés du bois. La variation du MFA représente 44% de la variation du module spécifique (E/D) du bois. La densité du bois est le principal déterminant de la rigidité et de la résistance du bois alors que le MFA joue un rôle secondaire. Les estimations de l'héritabilité sont de modéré à élevées pour le MFA, D, E, la lignine de Klason (KL) et les caractères de croissance, selon la position spatiale et le dispositif expérimental. Le contrôle génétique du MFA, D et E et leurs corrélations génétiques avec KL et la circonférence à 1.3 mètre des arbres varient avec l'âge. Les résultats suggèrent que les arbres à forte croissance sont génétiquement plus aptes à produire du bois de faible densité et un MFA plus faible pour assurer la rigidité du bois nécessaire à leur développement. La plupart des propriétés du bois sont génétiquement corrélées négativement avec la croissance, bien que corrélations génétiques favorables entre propriétés du bois sont observés. Les corrélations génétiques et environnementales sont parfois de signes opposés selon les caractères considérés. Ceci peut s'expliquer par l'effet pléiotropique des gènes et/ou par le déséquilibre de liaison. Les conséquences de ces résultats sur les stratégies de sélection sont discutées selon l'usage final du bois d'Eucalyptus.

L'optimisation de la biomasse produite par les taillis à courte rotation de peupliers représente un enjeu majeur pour la production de biocarburants de deuxième génération. Dans ce contexte, ce travail vise à faciliter le développement à court terme de nouvelles variétés clonales de peuplier permettant la production d'une ressource de qualité en s'intéressant plus particulièrement à l'architecture génétique de la résistance à la rouille foliaire et de la qualité du bois chez le peuplier noir (Populus nigra), espèce parente des hybrides cultivés. Des marqueurs SNP ont été développés à partir du séquençage de 665 fragments de gènes dans un panel de 21 individus. Ces derniers ont été associés à des marqueurs SSR et AFLP pour construire de nouvelles cartes génétiques sur une famille de 324 plein-frères clonés. Une technique de phénotypage à haut débit basée sur la spectrométrie à proche infrarouge a été développée pour prédire les teneurs en composés chimiques du bois ainsi que le rendement en saccharification. La mise en évidence d'une variabilité génétique importante pour l'ensemble des caractères a permis de cartographier les régions génomiques impliquées dans leur variation. Parmi les 11 QTL détectés pour la résistance, un QTL à effet majeur co-localise avec un QTL majeur associé à la résistance à la rouille foliaire du saule. Pour la qualité du bois, 15 QTL à effet faible à moyen ont été détectés, dont un cartographié sur le chromosome XIII qui colocalise avec des QTL précédemment identifiés chez le peuplier pour les teneurs en sucres et en lignines. Ce travail de thèse ouvre des perspectives d'identification de gènes sous-jacents aux QTL par génétique d'association.

L’optimisation de la biomasse produite par les taillis à courte rotation de peupliers représente un enjeu majeur pour la production de biocarburants de deuxième génération. Dans ce contexte, ce travail vise à faciliter le développement à court terme de nouvelles variétés clonales de peuplier permettant la production d’une ressource de qualité en s’intéressant plus particulièrement à l’architecture génétique de la résistance à la rouille foliaire et de la qualité du bois chez le peuplier noir (Populus nigra), espèce parente des hybrides cultivés. Des marqueurs SNP ont été développés à partir du séquençage de 665 fragments de gènes dans un panel de 21 individus. Ces derniers ont été associés à des marqueurs SSR et AFLP pour construire de nouvelles cartes génétiques sur une famille de 324 plein-frères clonés. Une technique de phénotypage à haut débit basée sur la spectrométrie à proche infrarouge a été développée pour prédire les teneurs en composés chimiques du bois ainsi que le rendement en saccharification. La mise en évidence d’une variabilité génétique importante pour l’ensemble des caractères a permis de cartographier les régions génomiques impliquées dans leur variation. Parmi les 11 QTL détectés pour la résistance, un QTL à effet majeur co-localise avec un QTL majeur associé à la résistance à la rouille foliaire du saule. Pour la qualité du bois, 15 QTL à effet faible à moyen ont été détectés, dont un cartographié sur le chromosome XIII qui colocalise avec des QTL précédemment identifiés chez le peuplier pour les teneurs en sucres et en lignines. Ce travail de thèse ouvre des perspectives d’identification de gènes sous-jacents aux QTL par génétique d’association. / Improvement of lignocellulosic resources from poplar short rotation coppices is a major challenge for the production of second generation biofuels. In this context, the present work aims at optimizing short term creation and deployment of improved poplar clonal varieties through the dissection of genetic control of both leaf rust resistance and wood quality in black poplar (Populus nigra), one of the parental species of cultivated hybrids. SNP markers have been developed from the resequencing of 665 gene fragments in a discovery panel of 21 individuals. These markers were combined with SSRs and AFLPs to build new genetic maps in a pedigree composed of 324 cloned full-sibs. High throughput phenotyping based on near infrared spectroscopy has been used to predict wood chemical contents and saccharification yield. High genetic variability expressed in all traits allowed the identification of genomic regions controlling this variation. Of the 11 QTL mapped for resistance, one major QTL co-localized with a major QTL previously detected for leaf rust resistance in willow. For wood quality, 15 QTL with low to moderate effect have been identified. Interestingly, one QTL mapped on chromosome XIII and colocalized with sugar and lignin contents QTL previously detected in poplar. Present results open perspectives towards the identification of candidate genes underlying the detected QTL through association genetics.

La ressource forestière en Guyane occupe une place maîtresse au sein de la région et est encore majoritairement préservée, mais la filière bois parvient difficilement à valoriser la biodiversité locale en raison de l’hétérogénéité de la ressource. Identifier les essences à planter demain représente aujourd’hui un enjeu à la fois environnemental, économique et social pour la Guyane. Bagassa guianensis Aubl. et Cordia alliodora (Ruiz & Pav.) Oken. vont à l’encontre des modèles usuels en associant vitesse de croissance et qualité du bois et sont identifiées comme prometteuses pour la plantation. Dans un premier temps, l’étude de la dynamique de croissance des deux espèces révèle un modèle écologique singulier, à la fois pionnières et longévives. La variabilité de l’infradensité dans l’arbre est l’élément clé qui permet un tel développement, favorisant une croissance rapide dans les premières années tout en assurant la longévité de l’individu. Dans une seconde partie, l’analyse d’un large panel de propriétés du bois (retrait, module, durabilité) en lien avec le développement de l’arbre confirme les qualités technologiques des deux espèces et permet l’émergence de résultats novateurs tels que le rôle des extractibles sur le retrait, le contrôle de la croissance grâce aux variations d’infradensité, l’évolution des traits foliaires au cours de l’ontogénie ou encore la mise en place de contrefil dans l’arbre pour assurer son maintien. La connaissance acquise vis-à-vis du mode de développement de ces deux espèces et des facteurs influençant la qualité de leur bois permet aujourd’hui de définir avec plus de précision le cadre d’un projet de plantation et les conditions de son succès. Les résultats de cette étude permettent finalement d’orienter la recherche de nouvelles espèces d’avenir pour la plantation en Guyane. / The forests of French Guiana occupy a central part of the region’s potential resource base, but as yet remain almost completely unexploited. This stems from the forestry industry struggling to valorize wood stocks of a high diversity with an extremely heterogeneous distribution. Indeed, identifying essences for future propagation is an issue of both environmental and socio-economic importance for the region. Bagassa guianensis Aubl. and Cordia alliodora (Ruiz & Pav.) Oken. go against conventional models, in that they display the life history characteristics of rapid growth and wood of high quality, and thus are species of high potential for future plantations. Firstly, our study of growth characteristics reveals a defined strategy half way between long-lived species and pioneer species. It is the variability of basic density of wood which is a key trait allowing for such a development, favoring rapid growth in initial years whilst allowing for tree longevity. Secondly, the analysis of a range of wood properties (shrinkage, modulus of elasticity, durability) in relation to tree growth confirms the technologic quality of the two species. It also enables the emergence of new results like the effect of extractives on wood stability, the control of growth as a result of basic density variation, the evolution of leaf traits throughout tree development or the improvement of trunk maintenance thanks to interlocked grain. The knowledge gained in relation to the developmental traits of these two species, and to the quality of their wood allows for the elaboration of plantation projects and what will be required for their success. The results of this study can orientate future studies on novel species for commercialization in French Guiana.

Au cours des quarante dernières années, l’optimisation des méthodes sylvicoles et l’introduction de variétés améliorées ont permis d’accroître considérablement la productivité du pin maritime. Pour permettre à la filière bois de disposer d’une matière première de qualité sur ce matériel amélioré, un programme de recherches multidisciplinaire a été développé afin d’étudier le déterminisme génétique de la qualité du bois. Neuf facteurs de transcription potentiellement impliqués dans la xylogenèse et l’adaptation des arbres à leur milieu, ont tout d’abord été séquencés dans la population Aquitaine, et leurs patrons de diversité nucléotidique ont été étudiés. Ces patrons ont été comparés à l’attendu de modèles neutres d’évolution et s’en écartent par un niveau élevé de déséquilibre de liaison et l’excès de mutations en fréquences intermédiaires détectés pour trois de ces gènes (HDZ31, LIM2 et MYB1). Ces résultats suggèrent des changements de taille de population affectant l’ensemble du génome, et l’action de sélection balancée sur l’un d’entre eux (MYB1). Les géniteurs de la population d’amélioration Aquitaine ont ensuite été génotypés pour 384 marqueurs moléculaires et évalués pour la croissance et les propriétés chimiques du bois. Ces données moléculaires et phénotypiques ont permis de mettre en évidence des associations significatives entre la variation pour le diamètre du tronc ou la teneur en cellulose du bois et deux marqueurs situés respectivement dans un facteur de transcription HD-Zip (HDZ31) et dans un gène encodant une fascicline. La cohérence des résultats de génétique évolutive et de génétique d’association ouvre ainsi des perspectives encourageantes pour la compréhension de l’architecture génétique de la formation du bois chez cette espèce. Cependant, le faible nombre d’associations significatives pose de nombreux problèmes théoriques et méthodologiques qui sont discutés en vue d’améliorations pour de nouveaux designs expérimentaux. / During the last four decades, the optimization of silvicultural and tree breeding methods has contributed to improve growth and wood homogeneity of maritime pine. In order to provide the different actors of the forestry wood-chain with high quality raw material, the genetic determinism and chemical components of wood quality are being studied in the frame of a multidisciplinary research program. First, nine transcription factors putatively involved in wood formation have been sequenced in the Aquitaine population, and their nucleotide diversity pattern studied. Since these genes potentially play important roles in the adaptation of trees to their environment, their patterns have been compared to those expected under neutral evolution. Strong departures from neutrality were observed, with high levels of linkage disequilibrium and an excess of intermediate frequency variants for three of them (HDZ31, LIM2 and MYB1), which could be linked to population size changes that affected the whole genome, and to balancing selection effects at one of them (MYB1). Secondly, the genitors of the Aquitaine breeding population were genotyped for 384 markers and evaluated for growth and wood chemical properties. Significant associations were detected for two markers, one in a HD-Zip transcription factor (HDZ31) with growth, and the other in a gene coding for a fasciclin protein with cellulose content. The consistency of evolutionary and molecular genetics opens encouraging perspectives for understanding the genetic architecture of wood formation in this species. However, the low number of associations detected raises several theoretical and methodological issues which are discussed for the perspective of improving future experimental designs.