La maladie de taches noires (TN ; champignon Leptosphaeria lindquistii) est une maladie importante en France. L'étude présentée dans cette thèse fournit des informations utiles sur l’épidémiologie de TN et sur la résistance quantitative du tournesol contre TN. Des expérimentations ont été menées sur petites parcelles au champ, plantes adultes (serre), et plantules (phytotron) pour (1) caractériser la dynamique spatiotemporelle de TN, (2) identifier les traits morphologiques affectant TN via des processus d’esquive de la maladie et en utilisant une procédure standardisée d'évaluation de la maladie, et (3) identifier des prédicteurs de résistance quantitative à TN. Cette étude suggère que (1) TN est associée à des épidémies monocycliques dans le sud ouest de la France, (2) les niveaux faibles de TN sont associés à des plantes ayant un grand nombre de feuilles vertes et de de grande taille, et (3) des prédicteurs de résistance quantitative à BS peuvent être identifiés expérimentalement. / Phoma black stem (BS) is caused by the fungus Leptosphaeria lindquistii, and is an important disease in France. The study presented in this dissertation provides useful information on BS epidemiology and sunflower quantitative resistance against the disease. Experiments were conducted on plants grown in small plots (field), adult plants (greenhouse), and seedlings (growth chamber) in order to (1) characterize the spatiotemporal dynamics of BS, (2) identify morphological traits affecting BS through disease escape processes and utilizing a standardised disease assessment procedure, and (3) identify predictors of quantitative resistance to BS. This study suggests that (1) BS is primarily associated to monocyclic epidemics in south west France, (2) low BS levels are associated with sunflower plants characterized by a large number of green leaves and large height, and (3) predictors of quantitative resistance to BS can be experimentally identified.

La sélection génomique (GS) est un outil puissant pour prédire les phénotypes ou les valeurs génétiques d'individus encore non observés, sur la base d'un panel à la fois phénotypé et génotypé. Les modèles mixtes GBLUP habituellement utilisés prennent en compte tous les marqueurs simultanément, en postulant que leurs effets suivent tous la même distribution gaussienne. Les connaissances des mécanismes biologiques sous-jacent à la variation phénotypique ne sont donc pas pris en compte dans une telle modélisation. Le but de cette thèse est d'intégrer dans des modèles GBLUP des connaissances a priori, comme des régions génomique impliquées dans la variation des caractères d'intérêt ou encore des réseaux de gènes, afin d'évaluer le potentiel d'amélioration de la précision de prédiction. Ces modèles ont été appliqués à l'espèce de tournesol Helianthus annuus L., sur trois caractères (la floraison, le rendement et la sénescence foliaire) dans 13 environnements différents. L'un des principaux défis des études sur les hybrides de tournesol est de modéliser la vigueur hybride, ou hétérosis. Différentes hypothèses, incluant la dominance, la superdominance et l'épistasie ont été proposées pour clarifier les mécanismes génétiques sous-jacents au phénomène de l'hétérosis, mais leur importance n'est pas clairement connue. Dans ce contexte, la première partie de cette étude a eu pour but de tester l'efficacité de la GS dans une population d'hybrides provenant du croisement de 36 lignées femelles avec 36 lignées mâles. Pour cela des modèles prenant en compte des effets non-additifs ont été expérimentés, et les résultats validés expérimentalement en champ sur deux années. La prédiction des valeurs génétiques des hybrides ayant été concluante, nous avons ensuite cherché des informations a priori à intégrer à ces modèles. Des SNPs impliqués dans la variation des trois caractères d'intérêt ont été recherchés à l'aide de plusieurs modèles de GWAS (additifs et non-additifs). De plus, dans la perspective de tester des modèles prenant en compte des interactions épistatiques, des SNPs localisés dans des réseaux de gènes connus ont été recherchés. La dernière partie de cette thèse a eu pour but d'intégrer aux modèles GBLUP ces régions génomiques impliquées dans la variation des caractères. Deux méthodes ont été utilisées pour cela, à savoir la modélisation des informations a priori dans la partie aléatoire (modèle MultiBLUP) ou dans la partie fixe des modèles. Ces méthodes ne montrent pas d'amélioration significative des précisions de prédiction par rapport aux modèles GBLUP sans information a priori. / Genomic selection is a powerful tool for predicting phenotypes or genetic values of non-observed individuals, based on a panel both phenotyped and genotyped. The mixed models GBLUP usually utilized take into account all markers simultaneously, assuming that all their effects all follow the same Gaussian distribution. Knowledge of the biological mechanisms underlying phenotypic variation is therefore not taken into account in such modeling. The aim of this thesis is to integrate in GBLUP models a priori knowledge, such as genomic regions involved in the variation of the traits of interest or networks of genes, in order to evaluate the potential for improvement of accuracies. These models were applied to the Helianthus annuus L. sunflower specie on three traits (flowering time, yield and leaf senescence) in 13 several environments. One of the main challenges of genetic studies on sunflower hybrids is to model hybrid vigor, or heterosis. Different hypotheses, including dominance, over-dominance and epistasis have been proposed to clarify the genetic mechanisms underlying the heterosis phenomenon, but their importance is not clearly known. In this context, the first part of this study aimed to test the efficiency of the GS in an hybrid population from the crossing of 36 female lines with 36 male lines. For this purpose, models taking into account non-additive effects were experimented, and the results validated experimentally in field over two years. The prediction of the genetic values of the hybrids was conclusive, so we looked for a priori information to integrate with these models. SNPs involved in the variation of the three traits of interest were searched using several models of GWAS (additive and non-additive). Moreover, in order to test models taking into account epistatic interactions, SNPs located in known gene networks have been sought. Finally the integration of the genomic regions involved in the variation of the traits, into the GBLUP models, was conducted. Two methods were implemented for this, namely the modeling of a priori information in the random part (MultiBLUP model) or in the fixed part of the models. These methods do not show significant improvement in accuracies compared to GBLUP models without a priori information.

Cette étude concerne la régulation de la dormance embryonnaire des semences de tournesol (Helianthus annuus L.) par le cyanure d'hydrogène (HCN), en relation avec les formes actives de l'oxygène (FAOs) et l'éthylène (C2H4). Les semences de tournesol fraîchement récoltées sont dormantes ce qui se caractérise par une germination difficile à des températures basses (10-15 °C). Un traitement de courte durée (3 h) des embryons dormants par du HCN gazeux élimine leur dormance et permet leur germination à 10°C. Cet effet stimulateur ne résulte pas d'une activation de la voie des pentoses phosphates ou de la voie insensible au cyanure, car d'autres inhibiteurs respiratoires ne permettent pas la germination des embryons dormants à 10°C. Après traitement par du HCN, les FAOs s'accumulent dans les cellules des axes embryonnaires ce qui s'accompagne d'une oxydation (carbonylation) de protéines spécifiques qui ont été en partie identifiées. Toutefois le cyanure ne modifie pas la transcription des gènes codant pour les enzymes impliqués dans la production et la signalisation des FAOs. L'effet stimulateur du cyanure sur la germination des embryons dormants n'est pas associé à une modification de la transcription des gènes impliqués dans la biosynthèse de l'éthylène, ACC synthétase et ACC oxydase, et ne résulte pas d'une augmentation de la production d'éthylène. En revanche, le HCN augmente nettement la transcription de ERF1 (ethylene response factor 1), mais n'a pas d'effet sur la transcription de ETR2 (ethylene response 2) et de CTR1 (constitutive triple response 1). Les résultats présentés permettent de proposer un nouveau mécanisme de régulation de la dormance des semences par le cyanure.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génétique et biotechnologie végetale : Toulouse, INPT : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 200 réf.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Biosciences végétales : Toulouse, INPT : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 282 réf.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences des agroressources : Toulouse, INPT : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 75 réf.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences de la matière : Toulouse, INPT : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 286 réf.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Biosciences végétales : Toulouse, INPT : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 138 réf.

Si les lipides contribuent à la valeur nutritionnelle et sensorielle de nombreux aliments, ils sont particulièrement sensibles aux réactions d'oxydation. Les principaux mécanismes mis en jeu lors de l'oxydation des acides gras insaturés sont relativement bien connus. En revanche, il est aujourd'hui quasiment impossible de prédire l'avancement des réactions et souvent nécessaire de recommencer une nouvelle étude de stabilité oxydative pour tout nouveau couple produit alimentaire / procédé de transformation. L'objectif de la thèse est donc de construire un modèle mécanistique couplé à un modèle de transfert de l'oxygène dans le but de prédire l'avancement des réactions d'oxydation dans un milieu lipidique continu et dans des conditions expérimentales définies et contrôlées (température, oxygénation, composition en acides gras, composition en antioxydants). Pour cela, un schéma réactionnel visant à détailler l'ensemble des réactions impliquées dans le phénomène d'auto-oxydation des lipides a été proposé puis un modèle stoechio-cinétique a été construit à partir des valeurs des paramètres cinétiques issues de la littérature. La réactivité des acides gras insaturés présents dans trois huiles végétales d'usage courant (colza, tournesol, tournesol oléique), purifiées de leurs antioxydants naturels, a été étudiée entre 80 et 180°C, en suivant différents marqueurs d'oxydation (diènes conjugués, hydroperoxydes, aldéhydes, polymères). Comme attendu, les cinétiques d'oxydation se sont avérées dépendantes de la composition des huiles en acides gras, de la température et des conditions d'oxygénation. L'ajout d'antioxydant(s) a confirmé l'effet protecteur de l'α-tocophérol, qui n'a pas été amélioré par un enrichissement en acide chlorogénique, acide phénolique naturellement présent dans les graines de tournesol. Les résultats obtenus ont été utilisés pour valider le modèle développé, dont les prédictions permettent de reproduire les tendances expérimentales. Deux limitations ont été mises en évidence au cours de cette phase de validation dont la première concerne la description fiable et précise du mécanisme d'oxygénation du milieu, qu'il sera nécessaire de mesurer dans une huile à haute température pour valider le modèle d'oxydation. Par ailleurs, compte tenu du nombre important de réactions prises en compte, il sera indispensable de disposer d'un jeu de données expérimentales plus important, pouvant inclure des intermédiaires radicalaires. Pour cela, les potentialités de la résonance paramagnétique électronique ont été étudiées au cours de ce travail, à la fois pour suivre les radicaux lipidiques et pour accéder à des paramètres cinétiques pour des réactions radicalaires, peu disponibles dans la littérature.

L'utilisation de ressources lignocellulosiques renouvelables connaît à l'heure actuelle un indéniable regain d'intérêt pour l'élaboration de matériaux de construction. Partant de ce constat, un premier axe de travail a vu l'élaboration de bétons de végétaux constitués de granulats de végétaux lignocellulosiques et d'un liant pouzzolanique. Les broyats de tige de chanvre et de tournesol ont ainsi été sélectionnés pour leurs similarités et leur disponibilité dans la région Auvergne. En parallèle, un liant pouzzolanique constitué de 80% en masse de sable de ponce volcanique provenant d'une carrière locale, de 20% de chaux aérienne et d'un activateur a été formulé. Les résultats obtenus montrent la similitude des caractéristiques des granulats de chanvre et de tournesol ainsi que des performances mécaniques et thermiques des bétons légers (<500kg.m-3) constitués de ces végétaux. Les matériaux formulés satisfont aux critères fixés dans les règles professionnelles de la construction en chanvre. Dans un deuxième axe de travail, l'analyse bibliographique réalisée a permis d'identifier la qualité d'interface entre les particules végétales et le liant minéral comme un des principaux verrous scientifiques concernant les bétons de végétaux. Les problèmes de prise à coeur de ces matériaux mériteraient en effet d'être reliés avec ceux observés à l'interface liant/bois. Deux voies d'amélioration sont ainsi explorées dans une approche multi-échelles mêlant analyses physico-chimiques et essais mécaniques : le traitement préalable des particules végétales et l'adjuvantation spécifique du liant. La première stratégie a consisté à réaliser sur les granulats végétaux deux types de modifications : un recouvrement à l'huile de lin et un traitement en solution aqueuse de Ca(OH)2. Afin d'analyser à court terme l'interaction entre les particules ainsi modifiées et le liant frais, un dispositif de mesure spécifique dit de la plaque immergée est utilisé. Les résultats montrent une amélioration de l'interphase liant/végétal après le traitement des granulats en solution de Ca(OH)2. De façon surprenante, les performances mécaniques des bétons de végétaux chutent lorsque les granulats sont préalablement traités. Cette approche, en plus d'être contraignante d'un point de vue industriel, ne résout donc pas de façon satisfaisante les problèmes d'interfaces liant/bois. La seconde stratégie mise en place a nécessité l'intégration dans le liant d'un adjuvant rétenteur d'eau de type éther de cellulose dans des proportions variant de 0,5 à 1,5% par rapport à la masse des poudres. Les observations d'échantillons réalisées au MEB et couplées à une analyse EDX soulignent l'aptitude de l'éther de cellulose utilisé à améliorer les interfaces liant/bois. Une explication de l'action de ces molécules polymères sur les interfaces, basée sur la bibliographie et l'analyse du liant, est proposée. Cette approche a permis l'élaboration de bétons de végétaux immédiatement démoulables, à la compactabilité et la cohésion accrue et dont les propriétés mécaniques sont améliorées par rapport aux solutions en usage. Notons que cette amélioration n'est pas effectuée au détriment des propriétés thermiques. L'utilisation dans les bétons de végétaux d'un rétenteur d'eau ouvre dès lors des perspectives de développement : blocs préfabriqués, enduits légers, murs de béton projeté...