Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La carotte présente un grand intérêt nutritionnel comme source alimentaire en caroténoïdes. Pourtant, la connaissance des mécanismes d’accumulation de ces composés est un enjeu majeur. Si le déterminisme génétique a été relativement bien étudié, l’impact de stress sur l’accumulation des caroténoïdes chez la carotte reste méconnu. Ce travail de thèse vise donc à déterminer (i) l’impact de stress biotique et abiotique appliqués individuellement ou en combinaison sur les teneurs en caroténoïdes dans les feuilles et racines de carotte,(ii) les mécanismes de régulation pouvant expliquer ces variations (iii) si le métabolisme secondaire est affecté spécifiquement, indépendamment du métabolisme primaire.Les résultats mettent en évidence un effet négatif des différentes conditions de stress, en particulier appliquées en combinaison, sur les teneurs en caroténoïdes dans les feuilles et les racines de carotte, mais dépendent du génotype. La régulation transcriptionnelle au niveau de la voie de biosynthèse des caroténoïdes ne peut expliquer qu’en partie les variations de teneurs. Les variations de teneurs en chlorophylles des feuilles et sucres des racines sont corrélées à celles des teneurs en caroténoïdes, suggérant des mécanismes communs de régulation.Ce travail montre que l’impact de stress en culture, et en particulier leur combinaison, est une composante importante de l’élaboration de la qualité nutritionnelle. Les travaux doivent être poursuivis afin d’établir un schéma plus précis de la régulation de l’accumulation des caroténoïdes chez la carotte. / Carrot presents a high nutritional interest as a carotenoid intake source. However, knowledge about accumulation mechanisms of these compounds is a major issue. While genetic determinism was relatively well studied, the impact of stresses on carotenoid accumulation in carrot remains unknown. This thesis work aims to determine (i) the impact of biotic and abiotic stresses applied individually or in combination on carotenoid contents in carrot leaves and roots, (ii) the regulation mechanisms which could explainthese variations and (iii) if secondary metabolism is specifically affected independently from primarymetabolism. Results bring to light a negative effect of the different stress conditions, particularly applied in combination, on carotenoid contents in carrot leaves and roots but depend on genotypes. Transcriptional regulation based on carotenoid biosynthetic genes can only partially explain contentvariations. Chlorophyll content variations in leaves and sugar content variations in roots are correlated to those of carotenoids suggesting common regulation mechanisms. This work shows that the impact of stress on culture, and particularly in combination, is an important determinism of nutritional quality. Further works need to be performed to establish a more precise regulation network pattern of carotenoid accumulation in carrot.

La réduction de la consommation de l’eau dans les serres agricoles représente un grand intérêt ne serait-ce que pour accroitre l’efficience d’utilisation de l’eau par les cultures et rendre les professionnelsdu secteur horticole plus compétitifs. La thèse vise à apporter des réponses concernant la gestion optimale de l’eau. Ceci passe par la mise en place d’un modèle capable de prédire les bilans demasse et d’énergie sur l’ensemble du continuum substrat-planteatmosphère en régimes de confort et de restriction hydrique. La plupart des modèles de transfert existants se focalisent soit surle système sol-plante, soit sur le système plante-atmosphère. Ils ont de plus été établis principalement pour les systèmes de grandes cultures, alors que les cultures en pot sous serre possèdent desspécifi cités liées au confi nement tant aérien que racinaire. L’enjeu est de bâtir une approche intégrée du continuum substrat-planteatmosphère pour modéliser le fonctionnement de plantes en pots sousserre. La thèse s’appuie sur une double approche expérimentale et numérique. Une campagne expérimentale a été lancée en 2014 puis en 2015 sous serre et une autre en chambre climatique en 2014,en utilisant l’Impatiens de Nouvelle Guinée comme plante modèle. Il s’agissait d’abord d’élaborer un modèle de la résistance stomatique, élément clef de la transpiration en s’appuyant sur le modèleméthode multiplicatif de Jarvis puis sur la méthode des plans d’expérience en confort et en restriction hydrique. Les données acquises ont permis de caler/valider ces modèles de résistance,qui ont pu êtr / In greenhouses, reducing water consumption is of high interest, not only to increase water effi ciency, but also to maintain competitiveness of the growers. The aim of this thesis is to provideanswers regarding the optimal water management. To reach this goal, predictive models water and energy transfers through the substrate-plant-atmosphere are implemented, considering wellwatered plants and plants under water restriction. Most existing models of water and energy transfers have benne established either on the soil-plants system, or on theplant-atmosphere system. Moreover, such models were mainly developed for open fi eld conditions, although plants grown in pots have specifi cities linked to the aerial and root confi nement.The challenge is therefore to develop an integrated soil-plantatmosphere model for greenhouse plants grown in pot. The thesis was based on a combined experimental and numerical approach.A field survey was conducted in 2014 and then in 2015 inside a greenhouse, and another one in a growth chamber in 2014. The New Guinea Impatiens was used as a plant model. The stomatal resistance was fi rst modeled, as a key factor impacting the transpiration, by using the multiplicative Jarvis model, andthen the design of experiments method for plants under wellwatered and water restriction conditions. The collected data was used to calibrate/validate the aforementioned stomatalresistance models; the obtained models could then be tested to evaluate transpiration with the Penman Monteith model and the direct method. Finally, these models were integrated in

Les pucerons sont des ravageurs importants des principales espèces fruitières en France, pêcher et pommier notamment. Dans le but de réduire l’usage des produits phytosanitaires, différentes alternatives sont envisagées pour contrôler les pucerons en verger. Nous avons commencé ce travail de thèse par une synthèse des différentes méthodes alternatives de contrôle envisageables et leur positionnement au cours des différentes étapes du cycle biologique du puceron. Puis nous avons étudié les effets de la modulation des caractéristiques de la plante hôte, via les pratiques culturales, sur l’abondance des pucerons. Notre étude se base sur l’hypothèse « Plant Vigor » qui énonce que les insectes phytophages sont plus performants sur les plantes ou les organes de forte vigueur. Par conséquent, sur nos deux dispositifs expérimentaux factoriels nous avons combiné des suivis dynamiques de croissance végétative et d’abondance de pucerons : Prunus persica - Myzus persicae (2 niveaux d’irrigation × 2 niveaux d’apport azoté) et Malus domestica - Dysaphis plantaginea (2 niveaux d’irrigation × 2 génotypes d’arbre). Les facteurs ont été choisis pour leur impact potentiel sur la croissance végétative et la qualité nutritionnelle de la plante hôte. Les expérimentations ont été menées sur de jeunes arbres en pot, ne portant pas de fruit. Au niveau du rameau, l’abondance des pucerons est positivement corrélée à la croissance végétative sur les deux systèmes étudiés. Sur pêcher, la relation disponibilité en azote et abondance de pucerons semble être médiée par le fort impact de l’azote sur la croissance végétative. L’effet négatif de la restriction hydrique sur l’abondance de pucerons ne semble pas lié à un impact sur la croissance végétative. Aussi sur le second système étudié : pommier-puceron cendré, nous avons choisi de faire varier les apports en eau et de travailler sur deux génotypes, pour tester la généricité de la réponse observée. A l’échelle du rameau, l’effet de la restriction hydrique sur l’abondance de pucerons est négatif pour un génotype et positif pour l’autre. Par contre à l’échelle de l’arbre, sur les deux génotypes l’abondance de pucerons est corrélée positivement à la croissance végétative et la restriction hydrique impacte négativement l’abondance de pucerons, ce qui suggère que la performance des pucerons est limitée sur les arbres en restriction hydrique par une autre composante que la vigueur de l’arbre. Ce travail de thèse montre que la restriction hydrique et le contrôle de la vigueur via les apports azotés peuvent s’avérer être des leviers pour le contrôle des pucerons en verger fruitier. Cependant les relations mises en évidence sont dépendantes du génotype, ainsi que de l’échelle d’analyse. Il reste à évaluer l’applicabilité de telles mesures sur des arbres en conditions de production, en prenant en compte notamment l’effet des restrictions hydrique et azotée sur la production fruitière. / Aphids are major pests of important fruit trees in France, especially peach and appletrees. In order to reduce chemical use, various alternatives can be implemented for themanagement of aphids in orchards. This thesis starts by a review of the different alternativemanagement methods and their positioning at different aphid life cycle stages. Then our workfocuses on the study of the effects of modulation of host plant characteristics, through culturalpractices, on aphid abundance. Our study is based on the Plant Vigor Hypothesis which statesthat phytophagous insects are more performant on vigorous plant or organ. Thus, in theexperimental part we combined dynamic assessment of vegetative growth and aphid abundanceduring two factorial experiments: Prunus persica – Myzus persicae (2 levels of water supply ×2 levels of nitrogen supply) and Malus domestica – Dysaphis plantaginea (2 levels of watersupply × 2 tree genotypes). We chose those factors for their possible impact on vegetativegrowth and nutritional quality of the host plant. We conducted the experiments on young nonbearingpotted trees. At shoot scale, aphid abundance is positively correlated to vegetativegrowth for both studied systems. On peach tree, the positive impact of nitrogen availability onaphid abundance seems to be mediated by the strong positive impact of nitrogen on vegetativegrowth. The negative effect of water restriction on aphid abundance seems to be unrelated toan impact of water availability on vegetative growth. Thus on the second studied system: appletree – rosy apple aphid, we chose to vary water supply and to work on two genotypes to test thegenericity of the observed pattern. At shoot scale, water restriction has a positive effect on aphidabundance on one tree genotype and a negative effect on the other one, whereas at tree scalefor both tree genotypes aphid abundance is positively correlated to vegetative growth and waterrestriction negatively impacts aphid abundance. These results suggest that aphid performanceon water restricted trees is limited by another host plant characteristics than vegetative growth.This thesis shows that water restriction and vigour management through nitrogen fertilizationcan be implemented to manage aphids in fruit orchards. However, the patterns evidenced aredependent on tree genotype and on the scale of analysis. The applicability of these alternativemethods remains to be assessed in producing orchards, taking into account the effects of waterand nitrogen restrictions on fruit production.