Le débourrement des bourgeons végétatifs, étape clé de la mise en place de l'architecture d'une plante, est sous le contrôle de facteurs endogènes et des facteurs de l'environnement. Les bourgeons sont des organes puits qui nécessitent d' importer des sucres pour débourrer. Peu de données sont cependant disponibles sur cette importation et sur le rôle des transporteurs de sucres dans ce processus. Chez le rosier buisson (Rosa hybrida), des résultats précédents à cette étude ont montré que les bourgeons ont un besoin absolu de lumière pour débourrer, même en l'absence d'inhibitions corrélatives telles que la dominance apicale. Le photocontrôle du débourrement implique une stimulation du métabolisme carboné à la lumière, indiquant une mobilisation du saccharose en provenance de la tige. Le principal objectif de cette thèse a été de déterminer le rôle des transporteurs de sucres dans le photocontrôle du débourrement des bourgeons de rosier. Des expériences de culture in vitro ont montré que les bourgeons de rosiers ont besoin d'importer des sucres métabolisables (saccharose, glucose ou fructose) pour débourrer à la lumière. Un apport exogène de ces di érents sucres stimule également leur débourrement à l'obscurité (condition inhibitrice). Après décapitation (levée de dominance apicale), l'utilisation de sucres radiomarqués a permis de montrer que le photocontrôle du débourrement est concomitant à une accumulation d'hexoses puis de saccharose, faisant intervenir à la fois un transport passif et actif des sucres. Cette accumulation pourrait donc impliquer des connexions symplasmiques ainsi que l'activité de transporteurs de sucres. Des marquages de la sève phloémienne à l'aide d'un traceur fluorescent ont montré que les bourgeons dormants sont isolés de la portion de tige adjacente et que des connexions s'établissent lors des stades tardifs du débourrement. Afin d'étudier le rôle des transporteurs de sucres dans le photocontrôle du débourrement, nous avons isolé 10 transporteurs potentiels de glucides (3 de saccharose et 7 d'hexoses). Les analyses d'expression des di érents gènes codant ces transporteurs par RT-QPCR suggèrent que le co-transporteur de saccharose/H+ RhSUC2, ainsi que les transporteurs d'hexoses potentiels RhSTP1 et RhTMT2 sont impliqués dans le photocontrôle du débourrement. La validation fonctionnelle de RhSUC2 a été e ffectuée chez la levure et confirme sa fonction de co-transporteur de saccharose/H+. L'ensemble des résultats obtenus permettent de progresser dans la compréhension des mécanismes impliquant le métabolisme glucidique dans le photocontrôle du débourrement.

Le mildiou est une maladie de la vigne affectant les feuilles et les baies et pouvant entraîner des diminutions importantes de la quantité et de la qualité de la vendange. L'agent responsable, Plasmopara viticola, un oomycète biotrophe obligatoire, provoque différentes altérations physiologiques au niveau de la feuille infectée. D'une part, il y a des accumulations anormales d'amidon au niveau des taches d'huile, symptômes caractéristiques de la maladie. D'autre part, l'infection induit une dérégulation des mouvements stomatiques. Les stomates, ouvertures naturelles permettant les échanges gazeux entre la plante et l'atmosphère, restent anormalement ouverts de nuit et ne se ferment plus en réponse à un stress hydrique ou à un traitement à l'ABA. Les deux parties de cette thèse avaient pour objectif de i) expliquer l'origine et le mécanisme de l'accumulation d'amidon et ii) isoler et identifier le facteur responsable de la dérégulation stomatique. Les modifications du métabolisme de l'amidon au niveau des feuilles infectées ont d'abord été étudiées à l'aide d'une analyse transcriptomique afin d'identifier les gènes codant pour des enzymes impliquées dans ce métabolisme dont l'expression était affectée. Après validation de deux gènes de référence, une étude par qRT-PCR a permis de vérifier les changements d'expression de certains de ces gènes au cours de la cinétique de l'infection, puis les activités des enzymes correspondantes ont été déterminées. Ces approches, complétées par des dosages de l'amidon et des sucres solubles ainsi que la mesure de l'activité photosynthétique, ont permis de corréler différents événements avec l'infection. D'après nos résultats, l'accumulation de l'amidon dans les taches d'huile pourrait résulter d'une augmentation de sa synthèse liée à l'augmentation de l'activité AGPase, combinée à une diminution de sa dégradation par modification de l'activité des amylases. Une diminution de la photosynthèse et une augmentation de l'activité invertase traduisent une transition source-puits au niveau des taches d'huile. La deuxième partie de la thèse a porté sur la recherche d'une molécule soluble d'origine végétale ou pathogène, secrétée dans l'apoplasme au cours de l'infection et responsable du dysfonctionnement stomatique. Sur " épidermes isolés ", les fluides apoplastiques extraits de feuilles infectées induisent une ouverture stomatique à l'obscurité et contrecarrent la fermeture induite par l'ABA à la lumière, mimant ainsi la dérégulation observée sur feuille entière. Le composé actif serait une protéine assez stable, de taille >50 kDa et modifiée post-traductionellement par une glycosylation essentielle à son activité sur l'ouverture stomatique. Après séparation par chromatographie d'exclusion des fluides apoplastiques de feuilles infectées, deux fractions ont été retenues : une présentant une forte activité sur l'ouverture stomatique, et une seconde sans activité. Neuf protéines de vigne ont été identi fiées spécifiquement dans la fraction active après une analyse comparative de ces deux échantillons par spectrométrie de masse. Des expérimentations supplémentaires seront nécessaires pour purifier et identifier la protéine recherchée.

La longévité correspond à la capacité des graines à tolérer la dessiccation et d'être capable de germer sans perte de vigueur après conservation. Elle est acquise au cours de la maturation, après le remplissage des graines et l'acquisition de la tolérance à la dessiccation. Le but de cette thèse est d'analyser les caractéristiques physiologiques, biochimiques et moléculaires lors de la maturation des graines de Medicago truncatula, et d'identifier les mécanismes ou molécules qui corrèlent avec l'acquisition de la longévité. Pendant la maturation, la longévité augmente d'un facteur 30 entre 28 et 44 jours après pollinisation. Une analyse de l'acquisition de la longévité des graines sur plusieurs récoltes et des mesures biochimiques (teneur en sucres solubles, activité des systèmes antioxydants) montre une très forte corrélation entre la longévité et la teneur en saccharose(R²=-0.91) et stachyose(R²=0.92). Une étude protéomique a permis de suivre l'abondance de 38 spots qui correspondent à 16 protéines de type'Late Embryogenesis Abundant'(LEA). Seulement quatre polypeptides corrèlent avec la longévité(CapLEA,D113.II, D34.III et EM) et représentent 45% de l'intensité totale des protéines LEA. L'abondance de la plupart des polypeptides LEA augmente pendant la dernière phase de séchage de graines. La caractérisation de mutants abi5, un facteur de transcription, connu pour sa régulation de gènes LEA, montre que, contrairement à Arabidopsis, ABI5 chez M. truncatula joue un rôle clé dans la dormance et l'accumulation d'oligosaccharides. De surcroit, les graines de mutants Tnt1 d'abi5 ont une longévité deux fois moindre, et présentent une diminution des protéines d'EM, EM6 et D34.

Etant donné le rôle des sucres dans de nombreux processus physiopatholologiques importants, le développement de nouveaux outils chimiques pour la glycobiologie est primordial. Une nouvelle approche, consistant à fonctionnaliser sélectivement la liaison C-H anomérique des sucres par insertion d’un métallocarbène, a été développée, offrant ainsi un accès aux α- et β-cétopyranosides. Celle-ci est basée sur l’utilisation d’un bromoacétate ancré en position 2 du sucre, qui joue un rôle clé au sein d’une séquence réactionnelle glycosylation stéréosélective/diazotransfert/fonctionnalisation. En effet, ce bromoacétate permet de contrôler la stéréosélectivité de la réaction de glycosylation par assistance anchimérique ; puis, il permet l’installation du précurseur de carbène afin de favoriser la quaternarisation de la position anomérique. La validation de l’approche sur des méthyl-glycosides modèles a ensuite permis son application à des disaccharides. Ces études ont par ailleurs mis en évidence la tolérance de la transformation vis-à-vis de plusieurs groupements protecteurs communs en chimie des sucres. Enfin, une étude mécanistique, effectuée sur des substrats deutérés, puis complétée par des calculs DFT, a mis en évidence que l’étape de fonctionnalisation impliquait un mécanisme concerté ou dissociatif selon l’orientation équatoriale ou axiale de la liaison C-H anomérique respectivement. / Due to the major roles of carbohydrates in numerous physiopathological processes, it is essential to develop new chemical tools for glycobiology. A new approach, consisting in the selective functionalization of the anomeric C-H bond of carbohydrates by insertion of a metal-carbene, has been developed, thus offering a new access toward α- and β-ketopyranosides. This is based on the use of a key bromoacetate grafted at position 2 of the sugar, which is the corner stone of a stereoselective glycosylation/diazotransfer/functionalization sequence. Indeed, this group firstly controls the stereoselctivity of the glycosylation step by anchimeric assistance; then, it allows the convenient installation of the carbene precursor to promote quaternarization of the anomeric position. The validation of the concept on model methyl-glycosides has allowed its application on disaccharides. In addition, the sequence has shown good tolerance toward many protecting groups commonly used in carbohydrate chemistry. On the basis of mechanistic studies involving deuterium labeled substrates and DFT calculations, we have shown that this functionalization step follows a concerted or stepwise process depending on the equatorial or axial orientation of the anomeric C-H bond, respectively.

L’arboriculture en milieu méditerranéen nécessite un apport d’eau via l’irrigation important, notamment pendant la période estivale. Pour améliorer l’efficience d’utilisation de l’eau, il convient de mieux connaître les besoins en eau de l’arbre et les zones d’exploration et d’exploitation des racines. La croissance des racines varie dans le temps et dans l’espace en lien avec des facteurs endogènes, en particulier la disponibilité en assimilats carbonés, et des facteurs exogènes comme les propriétés du sol. Ces facteurs sont modulés par les pratiques culturales, et en particulier l’irrigation, le compactage du sol et l’éclaircissage, qui affectent la croissance racinaire, et d’une manière générale le fonctionnement global de l’arbre. La dynamique de croissance des racines est ponctuée par deux périodes de croissance intense. La première période de croissance intense se situe tôt dans la saison, en avril-mai, pendant la phase de durcissement du noyau des fruits. En début de saison la demande en carbone à l’échelle de l’arbre est importante (forte croissance des feuilles, fruits, rameaux, racines) et nécessite la mobilisation intense des réserves carbonées présentent sous forme d’amidon. La charge en fruits affecte la croissance des racines et des fruits, et la restriction hydrique affecte surtout la croissance de la partie aérienne. La deuxième période de croissance racinaire intense intervient après la récolte en juillet-août, quand les feuilles et les rameaux ont finis leur croissance. La compétition est moins forte et l’amidon s’accumule, surtout chez les arbres sous restriction hydrique. L’accumulation d’amidon résulte d’une plus grande sensibilité de la croissance au déficit hydrique que la photosynthèse. Pendant les périodes de croissances racinaires intenses, le diamètre apical et la longueur de leur zone apicale non ramifiée des racines sont augmentés, ainsi que les teneurs en sucres solubles dans les pointes racinaires. Les paramètres architecturaux racinaires et les teneurs en sucres solubles dans les pointes racinaires sont de bons indicateurs de la dynamique de croissance racinaire. La répartition des racines au verger est très variable et dépend des propriétés du sol. Les racines des arbres bien alimentés en eau ont colonisé surtout les volumes de sol sous le rang des arbres (proches des goutteurs) jusqu’à 1 m de profondeur. Au contraire les racines des arbres sous-alimentés en eau ont colonisé surtout les 50 cm en profondeur sous le rang et vers l’inter-rang. Les racines se sont réparties dans les zones les moins contraignantes pour leur croissance, qui sont plus restreintes quand l’irrigation est restrictive. En conditions non contraignantes, de par une faible densité de sol ou une forte teneur en eau, la vitesse de croissance, et notamment des grosses racines, est forte. Par contre, les fines racines ont une vitesse de pénétration des sols contraignants plus rapide. La contrainte mécanique entraîne aussi une baisse de la hiérarchisation des systèmes racinaires, les racines latérales seront davantage ramifiées / Fruit tree production in Mediterranean climate needs water supply via irrigation, particularly during summer. To improve water use efficiency, it is necessary to better understand the water need of tree and to localize soil volumes colonized by roots. Root growth varies in time and space following endogenous factors, like carbohydrate availability, and exogenous factors like soil properties. These factors are affected by cultural practices and particularly by irrigation, soil compaction and thinning. Root growth dynamics is marked by two intensive root growth periods. The first period of intensive root growth occurs early in the season, in April-May, during the phase of stone hardening of fruit. Early in the season, carbohydrates demand at tree scale is high (leaves, fruits, shoots, roots are growing) and leads to an intense mobilization of starch reserve. Crop load affects root and fruit growth, and the deficit irrigation affects principally the aerial growth. The second period of intensive root growth occurs after the fruit harvest in July-August, when leaves and shoot stopped their growth. Competition for carbohydrates is reduced and starch contents rise, particularly in trees submitted to deficit irrigation. Starch accumulation traduces a higher sensibility of growth than photosynthesis under deficit irrigation. During intensive root growth periods, apical diameter and the length of apical unbranched zone are increased, and water soluble carbohydrates contents in root tips too. Root architectural parameters and water soluble carbohydrates contents are good indicators of root growth dynamics. Root distribution in orchard is variable and depends of soil properties. Roots of wellirrigated trees colonized especially soil volumes in the row (under drippers) until 1 m in depth. On the opposite, root of trees submitted to deficit irrigation colonized the first 50 cm in depth, both in the row and the inter-row. Root colonized soil volumes where soil mechanical resistance was the lowest, and these soil volumes are more reduced in deficit irrigation. Low soil mechanical resistance, with low bulk density and high water content, allows a higher root elongation and particularly for thick roots. On the opposite, fine roots have a higher elongation in strength soil than thick roots. The soil mechanical resistance leads to reduce the root system hierarchy; lateral roots were more branched

Cette thèse de doctorat porte sur la valorisation du déchet solide issu de la préparation de la mélasse de caroube libanaise pour la production de bioénergie et de molécules à valeur ajoutée. L’analyse de la composition de ce déchet a montré qu’il contient 45 % (g/g) de sucres, substrats exploitables pour la fermentation alcoolique ou lactique, la production de biohydrogène, ou comme source de carbone pour la croissance d’une algue dans un procédé de phycoremédiation (traitement des eaux par les algues) pour l’élimination de micropolluants pharmaceutiques. Les résultats obtenus ont montré que la fermentation alcoolique en phase liquide à partir d’extraits de déchet de caroube peut conduire à des rendements élevés en bioéthanol sous réserve d’enrichir le milieu de culture par les éléments nécessaires pour la croissance de la levure Saccharomyces cerevisiae (en particulier l’azote), tandis qu’il est possible de produire directement le bioéthanol sur le déchet par fermentation en milieu solide sous réserve de contrôler précisément l’humidité. Nous avons également démontré que la fermentation lactique par immobilisation de Lactobacillus rhamnosus sur des billes d’alginate constitue une alternative possible au bioéthanol pour les sucres extraits du déchet. Cependant, un enrichissement du milieu de culture, ainsi que l’utilisation d’une invertase en prétraitement sont nécessaires afin de maximiser le rendement et la productivité de l’acide lactique. L’immobilisation des microorganismes a permis de réutiliser les mêmes billes d’alginate au cours de cinq cycles successifs de production. Une autre alternative potentielle aux voies précédentes est la fermentation sombre pour la production de biohydrogène directement à partir du déchet. Si des rendements intéressants ont été atteints, il faut noter que comme précédemment dans le cas de la fermentation solide du déchet, une forte dépendance aux conditions initiales de broyage a été mise en évidence ; de plus, à la carence en azote qui obligeait à supplémenter les milieux en fermentation en phase liquide s’ajoutent des besoins en fer. Enfin, l’utilisation du déchet comme substrat carboné dans un procédé de phycoremédiation avec l’algue Ankistrodesmus braunii a montré que l’élimination de 90% du diclofénac initial pouvait être atteinte en conditions de mixotrophie, même si seulement un tiers du diclofénac éliminé est effectivement métabolisé par l’algue. / This PhD thesis deals with the valorization of the solid waste generated by the Lebanese carob molasse process with the aim to produce bioenergy or high added-value platform molecules. The chemical analysis of this waste has highlighted that it contains 45% (w/w) sugars, which can be used as a substrate for alcoholic or lactic fermentation, the production of biohydrogen by dark fermentation, or as a carbon source for the growth of microalgae in a phycoremediation process (water treatment process based on algae/microalgae) for the removal of pharmaceutical micropollutants. Experimental results have shown that high ethanol yield and productivity could be achieved through alcoholic fermentation in the liquid phase using extracts from carob waste as the substrate, provided the culture medium was enriched by complementary nutrients (especially a nitro-gen source) to enhance the growth of the yeast Saccharomyces cerevisiae; in parallel, the direct production of ethanol from the solid waste based on solid-state fermentation was also proved to be efficient, provided humidity was accurately controlled. In addition, lactic fermentation per-formed with immobilized Lactobacillus rhamnosus on alginate beads was shown to constitute a potential alternative to bioethanol for the extracts from carob waste. An enriched culture medium was, however, necessary, together with the use of an invertase enzyme as a pretreatment so as to maximize the yield and the productivity of lactic acid. Using microorganism immobilization lead to the opportunity to recycle at least five times alginate beads in successive culture cycles. Another potential alternative to the above-mentioned valorization pathways was proved to lie in the dark fermentation process for biohydrogen production, directly using the solid waste. While attractive yields were reached, a strong dependence on the particle size from grinding pretreatment was emphasized, as in solid-state fermentation; moreover, iron supplementation in the culture medium was compulsory, in addition to nitrogen supplementation already described when fermentation was carried out in the liquid phase. Finally, when the carob waste was used as a substrate for the growth of the algae Ankistrodesmus braunii in a phycoremediation process, a removal yield of the initial diclofenac content about 90% could be reached under mixotrophic conditions, even though only one third of the diclofenac removed was effectively metabolized.

Chez les plantes supérieures, la distribution des sucres entre organes sources et puits requiert l'activité de transporteurs membranaires de sucre. Les flux de sucre variant au cours du développement de la plante et en réponse à des stress, il est logique de penser que les transporteurs de sucres sont impliqués dans ces changements. Le but du travail était de suivre la répartition des sucres et l'expression des transporteurs correspondants dans les racines de la plante modèle Arabidopsis thaliana, en réponse à un stress osmotique. Afin de pouvoir récolter des racines, un système de culture en hydroponie a été mis en place. Après avoir vérifié l'homogénéité des plantes cultivées dans ce système, une étude de l'expression des gènes de transporteurs de sucre a été effectuée au cours du développement des plantes et de d'une journée (24h), en utilisant la technique de macroarray. Cette étude a révélé l'expression dans les racines de 3 transporteurs de saccharose (AtSUC1, AtSUC2 et AtSUC5), 2 transporteurs de polyols (AtPLT5 et AtPLT6) et 2 transporteurs d'hexoses (AtSTP7 et AtSTP13). Le suivi de la teneur en sucres solubles et en amidon ainsi que du transport à longue distance de [U-14C]-saccharose a permis d'émettre des hypothèses quant au rôle des transporteurs de sucres exprimés dans la racine. Afin de mimer un stress hydrique en hydroponie, un protocole d'application progressif d'un agent osmotique (polyéthylène glycol 6000) dans le milieu de culture a été élaboré. Ce système a permis de mettre en évidence que 5 des gènes de transporteurs de sucre identifiés dans la racine ont une expression qui varie dans ces conditions. Trois d'entre eux sont fortement réprimés : AtSUC1 / In plants, sugar allocation between source and sink organs is based on the activity of membrane transporters for sugars. As sugar fluxes are changing during development and in response to stress, sugar transporters are supposed to be involved in those changes. The aim of this work was to study sugar allocation and the corresponding transporters gene expression in the roots of the model plant Arabidopsis thaliana during an osmotic stress. In order to have access to the roots, an hydroponic culture system was developped. The homogeneity of the plants obtained with this system was checked and the expression of sugar tranporter genes was followed during development and during a 24h period was studied by a macro-array technique. The expression in the roots of the following genes was found: 3 sucrose transporters (AtSUC1, AtSUC2 and AtSUC5), 2 polyol transporters (AtPLT5 and AtPLT6) and 2 hexose transporters (AtSTP7 and AtSTP13). The sugar and starch content and the long distance of 14C-sucrose were measured and used to build some hypothesis on the role of sugar transporters in the roots. To mimick a water stress, an osmotic stress due to the progressive addition of Polyethylene-glycol was applied. This system demonstrated that 5 of the identified transporter genes display a change in expression: 3 are repressed (AtSUC1, AtSUC5 and AtPLT6) and 2 are over expressed (AtSUC2 and AtSTP13). Moreover, soluble sugar and starch accumulate in the leaves and 14C-sucrose transport to the roots is decreased in plants subjected to an osmotic stress. The respective role of transporters is discussed. The gene expression data were also confirmed with plants grown in rhizoboxes.

La qualité du fruit est un caractère multicritère avec des relations antagonistes fréquentes. La perception de la qualité du fruit dépend fortement de l’équilibre entre les teneurs en sucres et acides. Parmi les 3 sucres dits majeurs dans les fruits que sont le saccharose, le glucose et le fructose, le fructose présente un pouvoir sucrant plus important et sa concentration est le facteur qui affecte le plus le goût sucré du fruit.L’objectif de cette thèse est d’analyser le métabolisme des sucres chez la pêche d’un point de vue métabolique, enzymatique et génétique et d’intégrer dans un modèle mathématique l’ensemble des informations obtenues. Ce travail porte plus particulièrement sur la mise en évidence de l’effet d’une perturbation de la teneur en fructose sur l’ensemble du métabolisme des sucres ainsi que sur la compréhension des mécanismes à l’origine de ce phénotype appelé ‘peu de fructose’. Une caractérisation biochimique quasi-exhaustive du métabolisme des sucres a été réalisée au cours du développement du fruit.Pour cela 6 métabolites et 12 capacités enzymatiques ont été mesurés chez 106 génotypes d’une population issue d’un croisement interspécifique. Cette étude a révélé une grande stabilité des capacités enzymatiques malgré l’importante variation des métabolites. Sur la base des données de 10 des génotypes, un modèle métabolique dynamique permettant de simuler l’accumulation des sucres au cours du développement du fruit a été développé et validé. Ce modèle permet de simuler des phénotypes contrastés et aide ainsi à l'exploration des mécanismes sous-jacents au phénotype ‘peu de fructose’. La caractérisation biochimique de la population a également fait l’objet d’une recherche de QTL. Cette étude a mis en exergue l’inconstance de l’effet de certains loci au cours du développement du fruit ainsi que des co-localisations de QTL de métabolites et capacités enzymatiques et de gènes candidats. Cette recherche a également confirmé la région génomique responsable du phénotype ‘peu de fructose’ au sein de laquelle un gène candidat fonctionnel a été mis en évidence. Il s’agit d’un gène homologue au transporteur vacuolaire exportateur de fructose (SWEET17) découvert récemment chez Arabidopsis. Une analyse de ce gène a été engagée afin de valider sa fonction et son implication dans le phénotype ‘peu de fructose’. Grâce à l’intégration des informations obtenues sur le contrôle génétique du métabolisme des sucres dans le modèle métabolique,une perspective de cette thèse sera de simuler les concentrations en sucres de génotypes virtuels ayant différentes combinaisons d’allèles. On pourra alors optimiser les combinaisons d’allèles pour augmenter les concentrations en sucres dans la pêche, ce qui donnera sans doute de nouvelles pistes à l’innovation variétale. / Fruit quality is a multi-criteria character with frequent antagonistic relationships. The perceptionof the fruit quality is highly dependent on the balance between the levels of sugars and acids. Among thethree so-called major sugars in fruit that are sucrose, glucose and fructose, fructose is the sweetest and itsconcentration is the factor that most affects the fruit sweetness. The objective of the present thesis is toanalyze the sugar metabolism in peach fruit from metabolic, enzymatic and genetic aspects and integrateinto a mathematical model all information obtained. This work focuses on the identification of the effect of alow fructose concentration on the whole sugar metabolism and the understanding of the mechanismsresponsible of this phenotype called ‘low-fructose-to-glucose-ratio’. A nearly exhaustive biochemicalcharacterization of sugar metabolism was conducted along peach fruit development. For this, 6 metabolitesand 12 enzyme capacities were assayed in 106 genotypes of a population derived from an interspecific cross.This study revealed a high stability of the enzyme capacities despite large variations of metabolites. Based ondata from 10 genotypes, a kinetic metabolic model that simulates the sugar accumulation in fruit wasdeveloped and validated. This model simulates contrasting phenotypes and helps in understanding theunderlying mechanisms of the ‘low-fructose-to-glucose-ratio’ phenotype. The biochemical characterizationof the population gave the opportunity to perform a QTL research. It highlighted the instability of the effectof certain loci along fruit development and QTL collocations of metabolites, enzyme capacities and candidategenes. It also confirmed the genomic region responsible for the ‘low-fructose-to-glucose-ratio’ phenotypewithin which a functional candidate gene was identified. It is a gene homologous to fructose vacuolartransporter (SWEET17) recently discovered in Arabidopsis. An analysis of this gene was engaged to validateits function and its responsibility in the ‘low-fructose-to-glucose-ratio’ phenotype. In the future, theintegration of the genetic control into the metabolic model will allow simulating virtual genotypes withdifferent combinations of alleles and predict their sugar content. Optimizing allele combinations to increasesugar concentrations in peach fruit will undoubtedly give new breeding opportunities.

Au vignoble, des nuits froides peuvent se produire pendant la floraison et en particulier au moment de la méiose ovulaire dans les fleurs. La vigne est particulièrement vulnérable puisque la méiose ovulaire se produit lors de la transition du métabolisme de la plante d'un état hétérotrophe à un état autotrophe. Bien que la feuille soit l'organe photosynthétique principal, la jeune inflorescence de vigne possède un statut particulier et participe activement à l'effort reproducteur en exportant la majorité du carbone qu'elle assimile, permettant ainsi le développement des feuilles. Par conséquent, le métabolisme carboné de l'inflorescence lors du développement reproducteur peut être impliqué dans le futur rendement. Chez la vigne, le phénomène de coulure, propre à chaque cépage, peut engendrer des pertes de rendement importantes lorsque la plante est exposée à un stress. Le Pinot noir (PN) est considéré comme un cépage relativement « résistant » à la coulure alors que le taux d'abscission chez le Gewurztraminer (GW) augmente considérablement lors de conditions climatiques défavorables. Chez le PN, l'inflorescence effectue une photosynthèse inférieure et une respiration de nuit supérieure à celle de la feuille. L'activité et la régulation des deux photosystèmes sont très différentes entre ces deux organes lors des premiers stades de développement et les activités des deux photosystèmes sont supérieures au niveau de l'inflorescence. Néanmoins, la protection de la chaîne photosynthétique contre l'excès d'énergie est plus efficace dans la feuille. Contrairement à la feuille, l'activité photosynthétique de l'inflorescence évolue au cours de son développement. En effet, l'activité de la chaîne photosynthétique ainsi que la photosynthèse nette diminuent progressivement au cours de la floraison et le flux cyclique des électrons se met en place pour être finalement supérieur à celui de la feuille. L'activation de ce flux peut alors permettre une synthèse accrue d'ATP, une protection de la chaîne photosynthétique contre les dommages provoqués par un excès d'énergie ou encore la réparation des photosystèmes. Lorsque la nuit froide survient lors de la méiose ovulaire, le métabolisme carboné de l'inflorescence de PN est différemment modifié selon l'intensité du stress. Ainsi, après une nuit à 4°C, la modification de l'activité photosynthétique de l'inflorescence est due à des limitations de nature non-stomatique alors qu'après une nuit à 0°C, cette modification est due à des limitations de nature stomatique. Une nuit à -3°C altère profondément l'activité photosynthétique de l'inflorescence. Ces nuits froides induisent également une accumulation de glucides. Lors du développement floral en conditions optimales, le PN et le GW présentent une activité photosynthétique et un métabolisme carboné différents. La régulation des flux linéaire et cyclique des électrons est également différente. Ce dernier semble avoir une fonction différente chez ces deux cépages avec notamment une possible implication dans la réparation du PSII et/ou dans une synthèse d'ATP accrue à la fin du processus de floraison chez le PN. La chaîne photosynthétique du GW semble mieux protégée ce qui peut expliquer le rendement supérieur de ce cépage en conditions optimales. Néanmoins, l'exposition à une nuit froide entraine des modifications différentes de l'activité de l'inflorescence chez ces cépages avec une perturbation plus importante chez le GW. En effet, chez ce cépage, seule la photosynthèse nette est perturbée suite à la nuit froide alors que chez le PN, les processus de photosynthèse et de respiration sont modifiés. L'activité de la chaîne photosynthétique ainsi que l'activité métabolique de l'inflorescence de GW est également davantage affectée. De manière intéressante, nos résultats suggèrent que ces différentes perturbations de l'activité de l'inflorescence sont dues à des régulations différentes. / In the vineyard, cold night can occur during flowering and particularly at time of female meiosis in flowers. In grapevine, stress vulnerability is enhanced because female meiosis occurs when the whole plant physiology is switching its carbon nutrition from mobilization of wood reserves to photosynthesis in the leaves. Nevertheless, although leaf is the major photosynthetic organ, in grapevine, the young inflorescence has a particular status and takes part in the reproductive effort by exporting the majority of assimilated carbon, allowing in particular the leaves development. Consequently, the inflorescence metabolism during this phase can ultimately determines yield. In grapevine, coulure phenomenon, differing according to the cultivar, can generate important yield losses when a stress occurs. Pinot noir (PN) is considered as a cultivar relatively “resistant” to coulure phenomenon whereas Gewurztraminer (GW) abscission rate considerably increases under environmental stress.In PN, inflorescence performs a lower photosynthesis and a higher dark respiration than leaves. Functioning and regulation of PSI and PSII are very different between inflorescence and leaf during the first developmental stages and activities of these photosystems are higher in the inflorescence. Nevertheless, the photosynthetic chain against excess energy is more efficient in the leaf. Contrary to the leaf, the inflorescence photosynthetic activity evolves during the floral development. Indeed, photosynthetic chain activity and net photosynthesis progressively decrease and the cyclic electron flow appears and is higher than in leaf. This activation could provide ATP, protection against photodamage or repair of the photosystems.When cold night occurs at the female meiosis stage, carbohydrate metabolism of the PN inflorescence is differently modified according to the intensity of the cold stress. At 4°C, photosynthesis in the inflorescence is impaired through non-stomatal limitations, whereas at 0°C it is affected through stomatal limitations. A freezing night (-3°C) severely deregulates photosynthesis in the inflorescence. Cold nights also induce accumulation of sugars.Comparing PN and GW, different photosynthetic activity and carbohydrate metabolism have been showed during the floral development under optimal conditions. Regulations of the linear and cyclic electron flow are also different and the cyclic electron flow seems to have a different aim with particularly an implication in the recovery of PSII and ATP synthesis at the end of the flowering process in PN. GW could have higher protection of the photosynthetic chain and consequently gets a higher yield under optimal conditions. Nevertheless, chilling night impacts differently the activity of the inflorescences of both cultivars with higher modification in GW inflorescence. Indeed, in this cultivar, only the net photosynthesis is altered whereas in PN, both net photosynthesis and respiration processes are modified. The photosynthetic chain activity and metabolical activity of the inflorescence are also more affected by the cold night in GW. Interestingly, our results suggest that the different fluctuation of the inflorescence activities as response to the chilled night is due to different regulations.

L’obésité viscérale est identifiée comme étant le facteur de risque de maladies cardiovasculaires le plus contributif à la résistance à l’insuline. De mauvaises habitudes alimentaires et la sédentarité contribueraient à l’obésité et affecteraient de manière indépendante et défavorable les actions métaboliques et vasculaires de l’insuline. L’objectif visé par ce projet de recherche consistait à déterminer l’impact d’une alimentation riche en gras saturé et en sucre (HFHS) sur la fonction endothéliale ainsi que l’établissement d’un stress oxydatif et d’une réponse inflammatoire dans un modèle animal de résistance à l’insuline avec surplus de poids. Plus précisément, le chapitre 2 avait pour but de développer et de caractériser un nouveau modèle expérimental animal, le rat nourri avec un régime HFHS, plus représentatif de la diète consommée par un pourcentage élevé de la population nord-américaine. Le chapitre 3 avait pour objectif de déterminer les effets d’un traitement préventif avec un antioxydant, le tempol, sur la fonction endothéliale ainsi que les actions glucorégulatrices et hémodynamiques de l’insuline dans ce modèle animal. Le chapitre 4 avait pour but d’étudier les effets du régime HFHS et du tempol sur l’expression et l’activité de marqueurs des voies de signalisation de l’insuline ainsi que de biomarqueurs du stress oxydatif et de l’inflammation. Nous avons noté que le régime HFHS entraînait une altération de la vasodilatation endothélium-dépendante, une diminution du transport du glucose stimulé par l’insuline et de la sensibilité à l’insuline ainsi qu’une réduction de l’expression et de l’activation de plusieurs protéines de la voie de signalisation à l’insuline. Nous avons également identifié des facteurs du stress oxydatif ou inflammatoires susceptibles de contribuer à la dégradation de la fonction endothéliale et prendre part aux complications vasculaires et métaboliques induites par le régime HFHS chez le rat. Nous démontrons que plusieurs de ces altérations pouvaient être évitées, atténuées ou retardées par une intervention précoce destinée à contrôler le stress oxydatif. Ce projet de recherche a permis de mieux comprendre l’implication et le lien entre le NO endothélial et le stress oxydatif ainsi que l’inflammation induits par un régime HFHS, dans un modèle animal de résistance à l’insuline avec surplus de poids. / Visceral obesity has been identified as the main cardiovascular disease risk factor that contributes to insulin resistance. Bad eating habits and sedentary lifestyle can contribute to obesity, but can also affect independently and unfavourably the metabolic and vascular insulin actions. The aim of this research project was to determine the impact of a high fat high sucrose diet (HFHS) on endothelial function as well as the establishment of an oxidative stress and inflammatory response in an animal model of dietary-acquired insulin resistance and obesity. Precisely, the objective of chapter 2 was to develop a new animal experimental model, the rat fed with a diet rich in saturated fat and refined sugar, representative of the high-energy diets frequently consumed by a large percentage of North American. The aim of chapter 3 was to determine the effects of a preventive treatment with an antioxidant, tempol, on endothelial function as well as glucoregulatory and hemodynamic actions of insulin in this animal model. The objective of chapter 4 was to study the effects of HFHS diet and tempol on the expression and activity of markers of insulin signalling pathways, oxidative stress and inflammation. We noted that the HFHS diet altered the endothelium-dependent vasodilation, decreased insulin-stimulated glucose transport and insulin sensitivity as well as reduced expression and activation of many insulin signalling pathway proteins. We also identified oxidative stress or inflammatory markers that could contribute to endothelial function degradation and take part in vascular and metabolic complications induced by the HFHS diet, in the rat. We demonstrated that many of those alterations could be avoided, attenuated or prevented by an early intervention aimed at controlling oxidative stress. This research project provided a better understanding of the implication and the link between endothelial NO and the oxidative stress as well as the inflammation induced by a HFHS diet, in an animal model of diet-induced insulin resistance and obesity.