La présente étude considère les conséquences sur la mobilité des HAP de trois actions face à un lit sédimentaire contaminé : l’absence d’action, l’ouverture du canal à la navigation et son curage. Pour ce faire, des profils de concentration en HAP libres dans la colonne sédimentaire et la colonne d’eau sont obtenus par le déploiement in situ de préleveurs passifs en plusieurs points du cours d’eau, dont l’un exposé à la navigation. Un suivi dans le temps est effectué, avant, pendant et après curage du cours d’eau. L’étude de l’impact de l’âge de la matrice sédimentaire et de l’activité micro-biologique sur le transfert de HAP vers la colonne d’eau est effectuée à travers une remise en suspension en conditions contrôlées. On constate alors que sur un tronçon homogène de colonne sédimentaire, la sorption des HAP augmente avec l’âge de la matrice. Cependant, dans le cas d’une discontinuité dans la nature de la matrice, de soudaines variations de concentrations en HAP libres peuvent survenir dans l’eau interstitielle, et une diffusion des HAP libres se met alors en place. Cette diffusion des HAP est plus sensible encore à l’interface eau-sediment, où on observe un transfert des HAP vers la colonne d’eau. La navigation diminue la couche limite de diffusion et renforce donc ces transferts. Le curage du lit sédimentaire quant à lui entraine un relargage massif de HAP libres dans la colonne d’eau. Ces HAP sont refixés par le matériel en suspension, mais cette re-fixation est précaire, les HAP pouvant être à nouveau libérés par la biodégradation du matériel en suspension assurant leur transport. / This study presents the consequences, on PAH mobility, of 3 possible actions a watercourse administrator can take while facing a contaminated sedimentary bed: no action, the opening of the canal to navigation and its dredging. In this respect, concentration rates of free Polycyclic Aromatic Hydrocarbons have been obtained in the sedimentary column and in the water column by displaying passive samplers on different locations along the watercourse, one of them being exposed to navigation. A follow-up is made before, during and after the dredging of the watercourse. The impact of the age of the sedimentary matrix and of the microbiologic activity on the PAH transfer to the water column is studied through a remobilized sediment in batch experiments. It is then observed that the PAH sorption increases with the age of the matrix in one homogenous section of the sedimentary column. However, in case of a discontinuity in the matrix nature, sudden variations of free PAH concentration can occur in interstitial water. It results in a diffusion of free PAH. This PAH diffusion is even more sensitive to the water-sediment interface, on which we can observe a transfer of the PAH towards the water column. Navigation decreases the boundary layer and thus reinforces theses transfers.The dredging of the sediment bed results in a large release of free PAH in the water column. Those PAH are fixed again by the suspended material. Yet, this new fixation is frail : the PAH can be freed once more by the biodegradation of the suspended material transporting them.

Les structures d’échappement de fluides et leurs mécanismes de migration à travers la pile sédimentaire sont un phénomène connu sur les marges continentales. Elles ont été largement étudiées depuis une vingtaine d’années, notamment en raison de l’amélioration de la résolution des données sismiques, et de l’abondance des données dans ces zones, du fait de la prospection pétrolière. Le bassin du Bas Congo, au large de l'Afrique de l’ouest, est une province pétrolière prolifique qui a été largement étudiée et qui est exploitée depuis plus de 30 ans. La zone d’intérêt est située au-dessus d'un champ pétrolier producteur (la zone de Moho), dans laquelle les hydrocarbures sont piégés dans des chenaux turbiditiques. Le travail est principalement basé sur l'analyse de données géophysiques comprenant de la sismique 3D et 2D-THR, de la bathymétrie multifaisceaux et la rétrodiffusion correspondante, ainsi que des données de fond (échantillons prélevés, photos ROV, analyses géochimiques). L'analyse de cet important jeu de données sismiques a révélé de nombreuses évidences de migration de fluides dans la pile sédimentaire mio-pliocène. Ces dernières correspondent principalement à des indices de migration focalisée de fluides, incluant des structures actuelles d’expulsion de fluides sur le fond de l’eau et des structures enfouies, interprétées comme fossiles, et indiquant une activité ancienne du système d’expulsion de fluides. Les indices de migrations de fluides étudiés correspondent principalement à des pockmarks (dépressions) et à des cimentations carbonatées. Ces deux types d’indices peuvent s’empiler sur plusieurs centaines de mètres, mettant en évidence la pérennité des échappements et suggérant le développement de véritables conduits.Un nouveau type de pockmarks a été mis en évidence, les structures en araignée, qui sont localisées au-dessus d'un réservoir turbiditique, et qui résultent d'une migration focalisée des hydrocarbures thermogéniques. Leur fonctionnement est lié aux hydrates de gaz dans le contexte d’un BSR penté (Bottom Simulating Reflector), du fait de la présence du biseau des hydrates. Un modèle dynamique de leur fonctionnement est développé, montrant que ces structures se développent vers l'amont de la pente, du fait de la migration du gaz sous le BSR penté. Une étude du BSR, dans le contexte particulier du biseau des hydrates, permet de proposer un modèle des échappements de gaz liés à la dissociation des hydrates, lors d'une baisse du niveau marin. Ce modèle met en scène une dissociation des hydrates de gaz d'échelle régionale (associée à du gaz biogénique), localisée au niveau du biseau des hydrates du dernier bas niveau marin. Enfin, le réseau de structures d’échappements de fluides de l’intervalle Mio-Pliocène a été investigué dans le but de comprendre son architecture et les mécanismes de migration de fluides dans la zone d’étude. Les hydrocarbures semblent migrer principalement le long de certaines portions de failles et verticalement à travers la pile sédimentaire sous forme de « pipes » ou de cheminées. La base du Pliocène, associée à une baisse du niveau marin, marque la formation des premières paléo-araignées ainsi que d'un niveau contenant de nombreux indices de présence de gaz. Un modèle de ce réseau de migrations de fluides est proposé, intégrant les chemins de migrations des hydrocarbures à travers la pile sédimentaire, et l’événement majeur de la base Pliocène. Cette étude semble indiquer que les phases de baisse du niveau marin constituent des déclencheurs pour la migrations des fluides dans les bassins.Ce travail marque ainsi le point de départ d'une investigation à plus grande échelle qui consiste d'une part à rechercher des structures similaires (araignées et bandes de pockmarks) dans d'autres bassins et d'autres part à comparer les événements d'échappement de fluides à la courbe eustatique. / Evidence of fluid flow features and their mechanisms of migration through the sedimentary pile are a known phenomenon on continental margins. It has been widely studied over the past twenty years, notably due to the improved resolution of seismic data and the abundance of data in these areas due to oil and gas exploration.The Lower Congo basin, offshore West Africa, is a prolific petroleum province that has been extensively studied, and has been in operation for over 30 years. The area of interest is located above a producing oil field (the Moho license), in which hydrocarbons are trapped in turbidite channels. The work is primarily based on the analysis of geophysical data including 3D and 2D-THR seismic, multibeam bathymetry and corresponding backscatter, as well as background data (samples taken from ROV photos, geochemical analyses).The analysis of this important seismic dataset revealed abundant evidence of fluid migration in the Mio-Pliocene sedimentary pile. They mainly correspond to indications of vertically focused migration, including current fluid expulsion structures on the seafloor, and buried structures, interpreted as fossile and indicating former activity of the fluid expulsion system. The studied fluid migration features mainly consist of pockmarks (depressions) and carbonate cementations. These two types of indicators can build vertical stacks, over several hundred meters, highlighting the durability of the fluid escapes and suggesting the development of real pipes.A new type of pockmarks has been discovered, the spider structures, which are located above a turbiditic reservoir, and which result from a focused migration of thermogenic hydrocarbons. They are related to gas hydrates, in the context of a sloping BSR (Bottom Simulating Reflector), due to the presence of the hydrate wedge. A dynamic model of their functioning is proposed, showing that these structures develop upslope, due to the gas migration under the sloping BSR. A study of the BSR, in the particular context of the hydrates wedge, allows to propose a model of gas escapes, linked to the dissociation of the hydrates, during a sea level fall. This model presents a dissociation of gas hydrates of regional scale (associated with biogenic gas), localized at the gas hydrate wedge zone of the last lowstand. Finally, the network of fluid escape structures of the Mio-Pliocene interval was investigated in order to understand its architecture and the mechanisms of fluid migration in the study area. Hydrocarbons appear to migrate mainly along certain portions of faults and vertically crosscutting the sedimentary pile through pipes or chimneys. The base of the Pliocene, associated with a sea level fall, marks the formation of the first paleo-spiders, as well as a level containing numerous evidence of gas. A model of this network of fluid migrations is proposed, integrating the indicators of hydrocarbon migrations through the sedimentary pile, and the major event of the Pliocene base. This study seems to indicate that a the sea level fall constitute a trigger for the fluids migrations, in the basin.This work thus marks the starting point of a larger-scale investigation which consists in, on the one hand, searching for similar structures (spiders and bands of pockmarks) in other basins ; and, on the other hand, by comparing fluid flow events with the eustatic curve.

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Le rendement en grains (Rdt) et la teneur en protéines (%Prot) sont deux cibles majeures dans les programmes de sélection variétale chez le blé car ces caractères contribuent à la valeur économique de cette culture. Malheureusement, leur amélioration simultanée est empêchée par la relation négative %Prot-Rdt. Il a été montré que l’écart à cette relation (“Grain Protein Deviation”, GPD) est déterminé en partie génétiquement et serait utile pour modifier cette relation négative mais ses bases biologiques restent mal comprises à ce jour. Nous avons montré que le GPD est principalement relié à la variabilité génétique pour l’absorption d’azote post-floraison (ABSN) dans les conditions agro-climatiques du Nord-Ouest de l’Europe. Nous proposons que la variabilité génétique pour l’accès à l’azote du sol (architecture et fonctionnement racinaire) ou pour la régulation de ABSN par le statut azoté (transport et assimilation de l’azote) pourrait expliquer le GPD. Etant donné que le retardement de la sénescence durant la période post-floraison peut résulter en une augmentation de ABSN, nous avons analysé les déterminants génétique des relations entre durée de sénescence des feuilles après floraison et Rdt ou %Prot, observées au niveau phénotypique, en utilisant des données acquises sur une population de cartographie de blé cultivée au sein d’un large réseau expérimental. Une association positive entre durée de sénescence des feuilles après floraison et %Prot ou Rdt a été observée selon les environnements étudiés. Nous faisons l’hypothèse que l’impact d’un retardement de la sénescence des feuilles après floraison pourrait être modulé selon la disponibilité en azote durant cette période, ce qui conduirait à modifier la relation %Prot-Rdt selon les environnements étudiés. Enfin, des données obtenues sur trois populations de cartographie cultivées dans un large réseau expérimental ont permis de suggérer, après méta-analyse de QTL, des régions génomiques potentiellement utiles en sélection pour améliorer la %Prot sans diminuer le Rdt. Ceci a permis de mettre en avant des régions situées sur les chromosomes 2A et 3B. En particulier, la région située sur le 2A pourrait être reliée à la présence d’un gène codant pour une glutamine synthétase chloroplastique qui a été associée à la variabilité génétique pour %Prot chez le blé tendre dans une étude antérieure. / Grain yield (GY) and grain protein concentration (GPC) are two major targets in wheat breeding programs as these traits contribute to the economic value of the wheat crop. Unfortunately, their simultaneous improvement is hampered by the genetic negative GPC-GY relationship. It has been shown that the deviation to this relationship (“Grain Protein Deviation”, GPD) has a genetic basis and might be useful to shift this negative relationship but its biological bases remain unclear. GPD was shown to be mainly related to the genetic variability for post-anthesis nitrogen (N) uptake (PANU) in the North-West European agro-climatic conditions. We proposed that the genetic variability for the access to N in the soil (root architecture and functioning) or for the regulation of PANU by the plant N status (N transport and assimilation) could explain GPD. As delaying leaf senescence during the post-anthesis period might result in increasing PANU, we analysed the genetic determinants of the phenotypic relationships between leaf senescence duration after anthesis and GPC or GY using data obtained on a wheat mapping population grown in a large mutli-environment trial network. A positive association was found between leaf senescence duration and GPC or GY depending onthe environment. We suggested that the impact of delaying leaf senescence after anthesis on GY or GPC might be modulated by the N availability during the post-anthesis period and would lead to modify the GPC-GY relationship depending on the considered environments. Finally, data obtained on three connected mapping populations grown in a large mutli-environment trial network were used to suggest by meta-QTL analysis potential genomic regions possibly useful in wheat breeding to improve GPC without reducing GY. This put forward genomic regions located on the 2A and 3B chromosomes as potentially interesting targets to improve GPC. In particular, the region on the 2A might be related to a chloroplastic glutamine synthetase gene previously shown to be associated with genetic variability for GPC in bread wheat.

L'utilisation de plantes dédiées pour la production d'énergie est souvent présentée comme l'une des solutions pour limiter le réchauffement climatique et contribuer au remplacement des énergies fossiles. La production de biocarburants sera durable si elle contribue à réduire les impacts négatifs de l'agriculture au niveau global (émissions de GES), mais aussi local (lessivage des nitrates, consommation en eau). Les cultures énergétiques doivent satisfaire ces exigences tout en alliant un rendement élevé à l'hectare, afin de limiter la concurrence entre productions alimentaires et non alimentaires. Nous avons orienté la thèse vers la quantification du rôle des organes de réserve de Miscanthus x giganteus dans la nutrition azotée de la plante et l'analyse du cycle interne de l'azote dans la culture, en vue d'une modélisation fonctionnelle de ces processus à long terme. L'approche expérimentale s'appuie sur un essai de longue durée de 3 ans, croisant 2 doses d'azote et 2 dates de coupe. Dans une première partie, nous montrons que les traitements ont différencié la production de biomasse aérienne et la teneur en azote des rhizomes. Les réserves souterraines jouent sur l'accumulation d'azote et de carbone dans les parties aériennes au cours de la croissance le printemps suivant. Il existe des relations linéaires étroites entre les flux d'azote et l'état des organes source d'azote lors des phases de remobilisation de l'azote au printemps et à l'automne. Dans une deuxième partie, nous montrons que ce sont principalement les réserves en azote des parties souterraines avant le redémarrage de la culture qui expliquent les différences de production de biomasse en affectant l'efficience de bioconversion des rayonnements (RUE). Dans une troisième partie, nous mettons en évidence la faible proportion de recouvrement dans la plante de l'azote apporté par la fertilisation, grâce à un traçage au 15N de l'azote apporté. Nous montrons également que le rhizome absorbe en même temps qu'il remobilise. M. giganteus est capable de maintenir un cycle de l'azote conservatif : la quantité d'azote remobilisée à l'automne est du même ordre de grandeur que l'azote remobilisé au printemps. Enfin, nous concluons sur les acquis et questions sur le rôle de la mise en réserve de l'azote dans la nutrition azotée de M. giganteus. Ce rôle est primordial, via les processus de remobilisation et de mise en réserve de l'azote. Il a un impact direct sur la production de biomasse par la culture. Prendre en compte les réserves azotées des organes souterrains est indispensable pour aboutir à une modélisation opérationnelle qui permette de simuler la production de biomasse par la culture et les bilans d'azote sur le long terme.

The polymetallic Hornkullen deposit is situated in the western part of the Bergslagen ore province, Sweden. It is hosted by an inlier of approximately 1.90-1.88 Ga Svecofennian volcanic and sedimentary metasupracrustal rocks enclosed in a significantly younger, c. 1.8 Ga TIB granitoid (Filipstad granite). Although being mined intermittently for silver during the last 100s of years in addition to been the subject for more recent exploration work, the genesis of this deposit and others in a similar geological position is poorly understood. The hypothesis is that the Hornkullen deposit represents a metamorphically overprinted, syn-volcanic Svecofennian mineralisation. The main ore assemblage comprises magnetite, pyrrhotite, galena, chalcopyrite and arsenopyrite with subordinate pyrite, sphalerite, ilmenite and löllingite. Pb-Fe-Ag-Sb sulphosalts include boulangerite, meneghinite, jamesonite, freibergite-tetrahedrite, pyrargyrite, and stephanite, which mainly occur in trace amounts. Gudmundite and molybdenite are rare accessories. Generally, galena, chalcopyrite and pyrrhotite have accommodated strain in a ductile manner. Locally, this can also be seen in boulangerite, meneghinite and sphalerite. Magnetite, arsenopyrite and pyrite frequently have been deformed in a brittle way. The contrast in competence resulted in the remobilisation of the more ductile minerals into fractures in the more competent minerals. In massive parts, this contrast also resulted in more fragmented clasts of competent minerals within a less competent matrix, similar to “ball ore” texture. Recrystallisation is particularly evident in magnetite and pyrrhotite but also seen in coarser aggregates of ilmenite. Additionally, these minerals and also pyrite and arsenopyrite frequently exhibit euhedral morphology when occurring within less ductile minerals. Inclusions of ore minerals in porphyroblastic garnet are abundant. Geothermobarometry of arsenopyrite and sphalerite suggests temperatures and pressures of 525°C (between 440°C and c. 590°C) and c. 300-400 MPa, consistent with regional Svecokarelian amphibolite facies metamorphism, albeit with some caveats. Fluid inclusion entrapment conditions were determined to c. 440°C (between 400°C and 600°C) and c. 280 MPa. The observed textures are a result of deformation and remobilisation of diverse ore minerals during the Svecokarelian orogeny. Remobilisation was possibly initiated during prograde metamorphism, followed by additional and more extensive modification during retrograde conditions, at least to temperatures below 200°C. Sulphosalt formation is considered to reflect an evolution from prograde through retrograde metamorphism, although most of them formed during the retrograde stage, including the Ag-minerals. No evidence for any additional introduction of elements from later TIB magmatism is present. The combined observations can most easily be reconciled with a metamorphically overprinted syn-volcanic Svecofennian mineralisation. / Den polymetalliska mineraliseringen vid Hornkullen är belägen i västra Bergslagen i Mellansverige. Den uppträder i ca. 1,90-1,88 miljarder år gamla Svekofenniska metavulkaniska- och sedimentära ytbergarter inneslutna i en yngre, ca. 1,8 miljarder år gammal intrusiv bergart, så kallad Filipstadsgranit. Trots att mineraliseringen ganska nyligen varit ett mål för prospektering samt tidigare brutits på silver, saknas fortfarande information om dess malmmineralogi och hur den bildats. Hypotesen är att Hornkullen utgörs av en metamorft överpräglad synvulkanisk Svekofennisk mineralisering. Den domineras av magnetit, magnetkis, blyglans, kopparkis och arsenikkis och i mindre mängd pyrit, zinkblände, ilmenit och löllingit. Pb-Fe-Ag-Sb-sulfosalter finns lokalt och inkluderar boulangerit, meneghinit, jamesonit, freibergit-tetrahedrit, pyrargyrit, och stephanit. Gudmundit och molybdenglans är andra sällsynta accessoriska malmmineral. Blyglans, kopparkis och magnetkis har deformerats plastiskt men lokalt också boulangerit, meneghinit och zinkblände. Magnetit, arsenikkis och pyrit har deformerats sprött. Denna tydliga skillnad i kompetens har resulterat i att inkompetenta mineral ommobiliserats och kommit att fylla sprickor i de mer kompetenta mineralen. I massiva delar av mineraliseringen har denna skillnad även resulterat i en textur av kulmalmstyp. Granoblastisk omkristallisering är särskilt tydligt i magnetit och magnetkis, men även i grovkorniga aggregat av ilmenit. Vidare så förekommer dessa mineral liksom pyrit och arsenikkis ofta som euhedrala kristaller i mindre kompetent matrix. Inneslutningar av malmmineral i porfyroblastisk granat är vanligt förekommande. Geotermobarometri på arsenikkis och zinkblände gav temperatur och tryck på 525°C (mellan 440°C och ca. 590°C) och ca. 300-400 MPa, vilket överensstämmer med regional Svekokarelsk amfibolitfaciesmetamorfos. Förhållandena vid infångandet av synmetamorfa vätskeinneslutningar har uppskattats till en temperatur på ca. 440°C (mellan 400 och 600°C) och tryck på ca. 280 MPa. Merparten av de observerade texturerna är resultat av deformation och ommobilisering relaterad till de förhållanden som rådde under den Svekokarelska orogenesen. Ommobiliseringen av vissa mineral startades förmodligen redan under prograd metamorfos, vilket sedan följdes av mer omfattande modifikation under retrograda förhållanden, åtminstone till temperaturer under 200°C. Bildningen av sulfosalter reflekterar en utveckling från prograd till retrograd metamorfos där de flesta bildats under den senare, retrograda fasen, däribland de olika silvermineralen. Alla observationer resulterar sammantaget i tolkningen att Hornkullen är en regional-metamorft överpräglad och deformerad synvulkanisk Svekofennisk mineralisering.

The Rävliden North deposit (Rävliden N) is a volcanogenic massive sulphide (VMS) deposit in the western part of the Skellefte district, northern Sweden. The district is one of Sweden’s major metallogenic provinces with a significant amount of VMS deposits. The Rävliden N deposit, discovered in 2011, contains copper, zinc, lead, silver and subordinate gold and occurs close to the largest VMS deposit in the district, the Kristineberg deposit, which has been mined for more than 70 years. The purpose of this master thesis is to study the composition, mineralogy and paragenetic relationships in different types of sulphide mineralization from the Rävliden N deposit. Emphasis is placed on characterizing the distribution and paragenetic relationships of silver-bearing minerals. The methods include core logging, sampling and mineralogical studies through light optical microscopy (LOM), scanning electron microscopy (SEM) and quantitative evaluation of mineralogy by scanning electron microscopy (QEMSCAN). Lastly, electron microprobe analysis (EMPA) was used to determine the chemical composition of silver-bearing minerals and sulphides. Mineralization types studied include 1: the main massive to semi-massive sulphide mineralization, 2: stratigraphically underlying stringer mineralization and 3: local, vein- and/or fault-hosted silver-rich mineralization in the stratigraphic hanging wall. The massive to semi-massive sulphide mineralization is dominated by sphalerite with lesser galena and pyrrhotite. In contrast, the stringer mineralization is dominated by chalcopyrite and pyrrhotite. The major minerals show evidence of a coeval formation and textural as well as structural evidence suggest that ductile deformation has affected the mineralization types. Notable evidence includes ball-ore textures, accumulation of minerals in pressure shadows and brittle fracturing of competent arsenopyrite and pyrite porphyroblasts and infilling by more incompetent sulphide minerals. The silver-bearing minerals identified are commonly spatially associated with galena and the major species is freibergite ((Ag,Cu,Fe)12(Sb,As)4S13), which also occur as inclusions in chalcopyrite mainly in the stringer mineralization. The stringer mineralization also contains notable amounts of hessite (Ag2Te). Notably, galena, pyrrhotite, freibergite and other sulphosalt minerals are commonly accumulated in pressure shadows near host rock fragments in the massive to semi-massive sulphide mineralization. The only gold-bearing mineral identified in this study is electrum (Au, Ag) in the stringer mineralization. The hanging wall mineralization locally comprises faulted and/or sheared massive sulphide mineralization which is compositionally similar to the main massive to semi-massive sulphide mineralization, besides a significantly higher content of freibergite. However, parts of the hanging wall mineralization are entirely dominated by sulphides and sulphosalts of silver, such as pyrargyrite (Ag3SbS3), pyrostilpnite (Ag3SbS3), argentopyrite (AgFe2S4), sternbergite (AgFe2S3) and stephanite (Ag5SbS4). These occur in structurally late settings, which along with consideration of their temperature stabilities suggest a late origin. Since the silver-bearing minerals in the massive to semi-massive sulphide mineralization and the two varieties of hanging wall mineralization contains the same metals, the mineralization in the hanging wall may have formed by late-stage remobilization of ore components from the underlying Rävliden N deposit. This negates the need for multiple mineralization events to explain the local silver-enriched zones in the hanging wall. The paragenetically late mineralization types contains high content of Ag-bearing minerals in relation to base metal sulphides. This suggests that remobilisation processes were important for locally upgrading the Ag-content.

Les plantes sont des organismes statiques et tributaires des ressources minérales présentes dans leur rhizosphère. La remobilisation des nutriments est un processus qui permet une économie nutritionnelle et un recyclage de macro- et micro - nutriments qui sont le plus souvent limitants. Le rôle du démantèlement des chloroplastes au cours de ce processus est très important pour le recyclage de l’azote, puisque ceux-ci contiennent la majeure partie des protéines foliaires. Bien que les protéines chloroplastiques soient une source essentielle pour le recyclage de l’azote foliaire, leur mécanisme de dégradation est mal connu. L’autophagie, a été proposée comme mécanisme participant au recyclage des nutriments, notamment en situation de carence ou de limitation en azote. L’autophagie, processus cellulaire de dégradation, représente un mécanisme de survie et d’adaptation, par le recyclage et l’élimination des protéines et organelles altérés.La détermination des flux d’azote, entre la rosette et les graines par l’utilisation du marquage à l’isotope stable 15N chez des mutants d’autophagie, nous a permis de montrer que l’autophagie est nécessaire à la remobilisation de l’azote. L’analyse fonctionnelle des mutants d’autophagie a permis de mettre en évidence de profondes perturbations métaboliques résultant dans l’élévation du rapport C/N. Les modifications métaboliques observées montre que les mutants d’autophagie ne présentent pas les signatures métaboliques habituellement retrouvées chez les plantes adaptées à la limitation en azote minéral, qu’ils accumulent au contraire les composés azotés et sont pauvres en ressources carbonées. Les investigations ont également révélé que l’autophagie est sélective envers certaines protéines. L’activité autophagique a été évaluée en fonction de différents niveaux d’expression d’AtTOR et à la suite de l’inhibition de son activité kinase. Ces résultats ont montré qu’AtTOR, senseur du statut nutritionnel, est un régulateur négatif de l’autophagie. L’autophagie est une étape clef du recyclage nutritionnel en réponse à une situation de stress telle que la limitation en azote. / Plants are static organisms dependent on minerals resources available in the rhizosphere. Nutrient recycling is a process allowing a nutritional economy and recycling of macro- and micro- nutrients, which are often limiting. The role of chloroplast dismantling during this process is very important for nitrogen recycling because chloroplasts contain the major part of foliar proteins. Albeit chloroplastic proteins are an essential source for foliar nitrogen recycling, their degradation process is not well understood. Autophagy has been proposed to participate in nutrients recycling, notably in nitrogen starvation or limitation. Autophagy, a cellular degradation process, represents a survival and an adaptation mechanism by recycling and eliminating defectives proteins and organelles.Based on nitrogen fluxes determination between the rosette and the seeds by using 15N labeling in autophagy (atg) mutants, the study has shown that autophagy is necessary for nitrogen remobilization. The functional analysis of atg mutants revealed deep metabolic perturbations resulting in elevated C/N ratio, marker of plant physiology status. The observed metabolic modifications are not the hallmarks of an adaptation to nitrogen limitation. Autophagy mutants indeed accumulate nitrogen compounds and present low carbohydrate contents. The investigations also revealed that autophagy is selective towards some proteins. Autophagic ativity has been evaluated function of different AtTOR expression levels and following AtTOR activity inhibition. Results have shown that AtTOR, a sensor of the nutritional status, is a negative regulator of autophagy. Autophagy is a key step for nitrogen recycling in response to stress situation like nitrogen limitation.

Le phosphore (P) est un élément indispensable pour la croissance des plantes. De nombreux travaux montrent des réponses très précoces à une limitation de la disponibilité en P. Pendant la germination et la croissance juvénile, la demande en P des plantules peut être satisfaite par la remobilisation des réserves en P des graines et le prélèvement racinaire. Les objectifs de la thèse sont d’étudier la contribution respective de la remobilisation des réserves en P des graines et du prélèvement racinaire de P à l’alimentation en P des plantules de maïs, et les interactions entre ces deux processus. Différentes expériences ont été conduites pour i) étudier les cinétiques de la remobilisation des réserves en P des graines, ii) identifier précisément le début du prélèvement de P exogène par les racines, iii) quantifier la contribution relative de ces flux à l’alimentation en P de la plantule, iv) comprendre les interactions entre ces flux. Des graines riches et des graines pauvres en P on été cultivées à différents niveaux de disponibilités P exogènes pendant quatre semaines. Le traçage isotopique du P exogène (32P) a été utilisé pour quantifier le flux de prélèvement et calculer le flux de remobilisation du P des graines. Initialement, 86% du P sous forme phytate et 13% du C de la graine est localisé dans le scutellum indépendamment du niveau de richesse en P de la graine. 4 jours après le semis, 98% des phytates des graines sont hydrolysés. La cinétique d’hydrolyse des phytates est indépendante de la richesse en P des graines et de la disponibilité en P dans le milieu. Le P issu de l’hydrolyse des phytates est stocké temporairement dans la graine avant d’être transporté vers les organes en croissance de la plantule. Le prélèvement de P exogène commence dès l’émergence de la radicule (4ième jour) et dépend de la disponibilité en P dans le milieu. L’initiation du prélèvement et son intensité ne dépend pas du flux de remobilisation des réserves en P de la graine. Le P issu de la remobilisation et du prélèvement est distribué dans les mêmes proportions entre les parties ariennes et racinaires. Un bilan de P à l’échelle de la plantule entière et de la graine a permis de mettre en évidence un efflux de P depuis la graine vers l’extérieur pendant la phase d’hydrolyse des phytates. La modélisation des flux de P pendant la germination et la croissance précoce permet de rendre compte des observations sous l’hypothèse d’absence d’interaction entre les flux de remobilisation et de prélèvement de P bien que ces deux processus se chevauchent dans le temps. Nos résultats démontrent l’importance de la disponibilité locale en P dans le milieu pendant les stades précoces indépendamment du niveau de richesse en P des graines. / Phosphorus (P) is an essential element for plant growth. Many studies have shown a very early seedling response to the limitation on the availability of P. During germination and early growth, the seedling P demand may be satisfied by the remobilization of seed P reserves and exogenous P uptake by developing roots. The objective of the thesis was to study the relative contribution of remobilization of seed P reserves, the exogenous P uptake by seedling roots and the interaction between these two processes. Various experiments were conducted to i) study the kinetics of the remobilization of seed P reserves, ii) identify precisely the beginning of exogenous P uptake by seedling roots, iii) quantify the relative contribution P fluxes in developing seedlings and iv) the interaction between these two P fluxes. Seeds with low and high P reserves were cultivated at different levels of exogenous P availability for the growth period of four weeks. The exogenous P was labelled with radioactive P (32P) to identify and quantify the P flux in young seedlings coming from exogenous P uptake and seed P reserves remobilization. Initially, 86% of P in the form of phytate and 13% C of seed reserves is localised in scutellum regardless of P initial seed P reserves. Four days after germination, 98% of seed phytate reserves are hydrolyzed. The kinetics of seed phytate hydrolysis was independent of seed P reserves and exogenous P availability. The hydrolyzed forms of phytate were temporarily stored in the seed before being translocated towards newly growing seedling compartments. The exogenous P uptake started soon after the radicle emergence (4th day) and depend mainly on the availability of exogenous P in the growth medium. The beginning of exogenous P uptake and its intensity was not influenced by the seed P reserves remobilization. The proportion of distribution of remobilized seed P reserves and the exogenous P uptake was similar among seedling shoot and roots. The whole seed and seedling P budget showed the significant P losses from germinating seeds by P efflux with the beginning of phytate hydrolysis in seeds. We proposed a model for the seed P remobilization and exogenous P uptake during germination and early growth. Assuming no interaction between seed P reserves remobilization and exogenous P uptake, the simulations were found to be in close agreement with experimental data. Our results showed the importance of exogenous P availability in growth medium during early growth stages regardless of seed P reserves.

L’autophagie est un processus vésiculaire des organismes eucaryotes permettant de véhiculer au sein d’autophagosomes des protéines dysfonctionnelles et/ou des organites défectueux qui sont apportés à la vacuole pour y être dégradés. Les acides aminés et les squelettes carbonés ainsi générés pourront ensuite être exportés vers le cytosol et recyclés. Ce travail de thèse a consisté à identifier les rôles que joue l’autophagie au cours du développement et de la germination de la graine d’Arabidopsis thaliana. Dans une première partie, les graines du mutant d’autophagie atg5 ont été caractérisées d’un point de vue morphologique et leur remplissage en molécules de réserve a été étudié. Il a notamment été montré que la graine mutante présente une maturation accélérée et accumule plus de protéines que la graine sauvage. Dans une seconde partie, l’expression de gènes ATG8 a été mise en évidence au cours du développement de l’embryon, dans le phloème de la silique et du funicule, dans les téguments externes et internes, ainsi que dans l’endosperme de la graine. L’activité autophagique a été visualisée par l’observation en microscopie de structures autophagiques dans l’embryon en développement. Enfin, dans une dernière partie, les rôles de l’autophagie au cours de la germination ont été étudiés via le suivi de la mobilisation des molécules de réserve chez le mutant atg5, comparativement à des graines sauvages. Il a ainsi été montré que la graine mutante présente un défaut de mobilisation des protéines. Les résultats obtenus montrent donc que l’autophagie jouerait différents rôles dans la graine, notamment dans sa maturation et son vieillissement, dans l’apport des nutriments depuis la plante mère jusqu’à l’embryon, et encore dans la constitution des réserves au cours du développement, puis leur mobilisation après la germination. / Autophagy is a vesicular process of eukaryotic organisms, which consists of the transport of dysfunctional proteins and/or defective organelles within auto phagosomes toward the vacuole in order to be degraded. The generated amino acids and carbon skeletons are transported to the cytosol and recycled. The aim of this thesis work was to identify the roles of autophagy during seed development and germination in Arabidopsis thaliana. In the first part, seeds of the atg5 autophagy mutant have been morphologically characterized in order to study the accumulation of storage molecules. We demonstrated that atg5 mutant seeds are affected by an accelerated maturation and accumulate more proteins than wild type seeds. In a second part, the expression of ATG8 genes has been exhibited during the embryo development, into the phloem of silique and funiculus, in the outer and the inner integument, and in the seed endosperm. Autophagic activity has been visualized by microscopy observation of autophagic structures in the developing embryo. Finally, in the last part, the roles of autophagy during germination have been studied by monitoring the mobilization of storage molecules in the atg5 mutant seeds and compared with the wild type. We thus established that mutant seeds are affected by a defect in protein mobilization. These results show that autophagy may play several roles in seeds, for instance in the ageing and maturation processes, in the transport of nutrients from the mother plant to the embryo, or in the constitution of storage compounds during seed development and their mobilization after germination.