Un des enjeux relatifs à la durabilité des isolants thermiques dans l’industrie du bâtiment est l’utilisation de composites issus d’agro-ressources. Ces composites sont généralement mis en œuvre en l’état ou agglomérés par des liants minéraux ou issus de la synthèse. Afin d’explorer l’utilisation de liants polysaccharidiques pour la conception de panneaux isolants à base de broyats de tiges de tournesol (renfort), le chitosane a été choisi comme polysaccharide modèle. Après une première étape de caractérisations physico-chimique, thermique et mécanique du liant et du renfort, un plan d’expérience composite centré a été établi afin de trouver les meilleures valeurs de granulométrie des particules, de ratio massique liant/renfort et de contrainte de compactage influant sur les propriétés thermo-mécaniques des composites. Un composite doté d’une propriété d’isolation thermique de l’ordre de 0,06 W.m-1.K-1 et d’une contrainte à la rupture en traction et en compression de l’ordre de 2 MPa a été obtenu avec un ratio massique en chitosane de 4,3 % et une granulométrie de broyats de tiges de tournesol de 6,3 mm. Ses performances mécanique et thermique sont supérieures à celles des autres isolants biosourcés actuellement sur le marché. Dans une démarche d’éco-conception un travail de formulation du liant par réticulation covalente (génipine) et par ajout d’autres biopolymères (alginate, guar, amidon), dotés de propriétés liantes, a été réalisé via l'élaboration d'un plan d'expérience factoriel fractionnaire. Les résultats montrent la possibilité de conserver des propriétés mécaniques et thermiques satisfaisantes tout en minimisant la quantité de chitosane utilisé. / One of the issues relating to the sustainability of thermal insulation in the building industry is the use of composites derived from agricultural resources. These composites are typically agglomerated with mineral binders or from synthesis. To explore the use of polysaccharide binders for the conception of insulation panels based one sunflower stem aggregates (reinforcement), chitosan has been chosen as polysaccharide model. After a first stage of physico-chemical, thermal and mechanical characterizations of the binder and the reinforcement, an experimental design was established to find the best values of the particle size, the ratio binder/reinforcement and the compaction stress affecting the thermo-mechanical properties of the composites. A composite with a thermal insulation of about 0.06 W.m-1.K-1 and a maximum strength (in tension and compression modes) of 2 MPa was obtained with a ratio chitosan/sunflower stalk aggregates of 4.3 % and a size of 6.3 mm for the aggregates. The mechanical and thermal performances are superior to that of other biobased insulators available on the market. Formulation of the binder by covalent crosslinking (genipin) and by the addition of other biopolymers (alginate, guar gum, starch) with binding property has been achieved through the development of a fractional factorial experimental design. The results show the ability to maintain satisfactory mechanical and thermal properties with reducing chitosan content.

Les modèles de croissance de plantes cherchent à décrire la croissance de la plante en interaction avec son environnement. Idéalement, les paramètres du modèle ainsi défini doivent être stables pour une large gamme de conditions environnementales, et caractéristiques d'un génotype donné. Ils offrent ainsi des nouveaux outils d'analyse des interactions génotype X environnement et permettent d'envisager de nouvelles voies dans le processus d'amélioration génétique chez les semenciers. Malgré tout, la construction de ces modèles et leur paramétrisation restent un challenge, en particulier à cause du coût d'acquisition des données expérimentales. Dans ce contexte, le premier apport de cette thèse concerne l'étude de modèles de croissance. Pour le tournesol (Helianthus annuus L.), il s'agit du modèle SUNFLO [Lecoeur et al., 2011]. Il simule la phénologie de la plante, sa morphogenèse, sa photosynthèse, sous les contraintes de stress abiotiques. Une amélioration de ce modèle a été proposée : il s'agit du modèle SUNLAB, implémentant dans le modèle SUNFLO les fonctions d'allocation de biomasse aux organes, en utilisant les concepts sources puits du modèle GREENLAB [De Reffye et Hu, 2003]. Pour le maïs (Zea mays L.), le modèle CORNFLO, basé sur les mêmes principes que SUNFLO a également été étudié. Ces modèles permettent la différenciation entre génotypes. D'autre part, afin de paramétrer ces modèles, une méthodologie originale est conçue, adaptée au contexte de l'amélioration variétale chez les semenciers : la méthode MSPE (\multi-scenario parameter estimation") qui utilise un nombre restreint de traits expérimentaux mais dans un grand nombre de configurations environnementales pour l'estimation paramétrique par inversion de modèles. Les questions d'identifiabilité, d'analyse de sensibilité, et du choix des méthodes d'optimisation sont discutées. L'influence du nombre de scénarios sur la capacité de prévision du modèle, ainsi que sur l'erreur d'estimation est également étudiée. Enfin, il est démontré que le choix des scénarios dans des classes environnementales différentes (définies par des méthodes de classification - clustering) permet d'optimiser le processus expérimental pour la paramétrisation du modèle, en réduisant le nombre de scénarios nécessaires. / Plant growth models aim at describing the interaction between the growth of plants and their environment. Ideally, model parameters are designed to be stable for a wide range of environmental conditions, and thus to allow characterizing genotypes. They offer new tools to analyze the genotype X environment interaction and they open new perspectives in the process of genetic improvement. Nevertheless, the construction of these models and their parameterization remain a challenge, in particular because of the cost of experimental data collection. In this context, the first contribution of this thesis concerns the study of plant growth models. For sunower (Helianthus annuus L.), the model SUNFLO [Lecoeur et al., 2011] is considered. It simulates the plant phenology, morphogenesis and photosynthesis under abiotic stresses. An extension of this model is proposed: this new SUNLAB model adapts into SUNFLO a module of biomass allocation to organs, using the source-sink concepts inspired by the GREENLAB model [De Reffye and Hu, 2003]. For maize (Zea mays L.), the CORNFLO model, based on the same principles as SUNFLO, was also studied. These models helps discriminating genotypes and analyzing their performances. On the other hand, in order to parameterize these models, an original methodology is designed, adapted to the context of plant variety improvement by breeders. The MSPE methodology (\multi-scenario parameter estimation") uses a limited number of experimental traits but in a large number of environmental configurations for the parameter estimation by model inversion. Issues including identifiability, sensitivity analysis, and the choice of optimization methods are discussed. The influences of environmental scenarios amount on the model predictive ability and on estimation error are also studied. Finally, it is demonstrated that selecting scenarios in different environmental classes (obtained by data clustering methods) allows to optimize the multi-scenario parameter estimation performances, by reducing the required number of scenarios.

L'extraction d'huile de graines d'oléagineux en milieu aqueux a pour principal objectif la suppression des solvants utilisés dans les industries de trituration. Pour extraire l'huile des graines, les mélanges enzymatiques et de nombreux paramètres physico-chimiques ont été étudiés. Deux plans d'expériences consécutifs, réalisés sur le M.I.A. ont permis de formuler des mélanges d'enzymes efficaces, constitués de 3 ou 4 préparations enzymatiques commerciales parmi les 25 retenues initialement. Cette démarche permet de réaliser des mélanges optimaux pour la dégradation des parois des graines étudiées. Les extractions d'huile font apparaître 4 phases après séparation par centrifugation : résidu solide, émulsion, phase aqueuse et huile libre. Les effets de différents paramètres physico-chimiques ont été évalués (broyage, temps, température, agitation, séparation...). Au final, l'huile libérée des graines à l'aide des mélanges formulés (85% de l'huile totale pour le colza, 92% pour le tournesol), la quantité de sucres fermentescibles produite (entre 60 et 80 g/l en fonction des conditions) ou encore la concentration de protéines solubilisées (supérieure à 30g/l) sont les résultats marquants de cette étude. Cette étude décryptant les conditions à mettre en œuvre pour maximiser l'extraction d'huile en phase aqueuse constitue un socle de connaissances permettant d'envisager le développement futur d'un bioraffinage complet des graines de colza grâce à la valorisation de chacun des co-produits huiles, protéines (napines du colza) et sucres fermentescibles. / The extraction of oil from oilseed in an aqueous medium aims to remove the solvents used in the crushing industry. To extract oil from seeds, the enzymatic mixtures and numerous physico-chemical parameters have been studied. Two consecutive experimental designs, realized on the A.I.M. prepared from treated seeds, allowed to select effective enzyme mixtures, consisting of 3 or 4 commercial enzyme preparations out of the 25 originally selected. This original approach, based on the use of statistical tools, allows to achieve optimal mixtures for the degradation of the walls of studied seeds. The extraction of oil shows 4 phases after separation by centrifugation: solid residue, emulsion, aqueous phase and free oil. The effects of different physico-chemical parameters were evaluated (grinding time, temperature, agitation, separation...). Finally, the oil released from seeds using enzymatic mixtures made (85% of the total oil for rapeseed, 92 % for sunflower), the amount of fermentable sugars produced (60 and 80 g/l depending on conditions) or the concentration of solubilized protein (greater than 30g/l) are the landmark results of this study. This study, decrypting the conditions to implement the maximization of oil extraction in aqueous phase, is an important whole of knowledge to contribute the future development of a complete biorefining of rapeseed and sunflower with the use of each co-products : oils, proteins (napins from rape) and fermentable sugars.

La mammite est une inflammation de la mamelle, le plus souvent, en réponse à une invasion d’origine bactérienne. L’utilisation d’antibiotiques pour le traitement de cette pathologie n’est pas la solution idéale. Outre les problèmes engendrés pour la qualité du lait, l’apparition de résistance et l’inefficacité des traitements nécessitent de développer des méthodes alternatives. L’objectif de ces travaux de thèse était de vérifier si l’utilisation d’huile de tournesol ozonée comme moyen de lutte alternatif contre les mammites est envisageable. Dans un premier temps, l’effet des conditions d’ozonation sur la composition et sur l’activité antibactérienne de l’huile ozonée a été étudié pour déterminer les conditions optimales de synthèse d’un agent antibactérien. Les résultats ont montré que l’ajout d’eau et l’augmentation de la durée de la réaction permettaient l’obtention de valeurs d’indice de peroxyde plus élevées et d’une meilleure activité antibactérienne mettant en évidence la relation existant entre ces deux paramètres. Par la suite, l’activité antibactérienne d’huile de tournesol ozonée a été évaluée in vitro sur 59 espèces bactériennes isolées de cas déclarés de mammites chez des brebis. Le produit testé a prouvé son efficacité contre toutes les souches étudiées avec des concentrations minimales inhibitrices de croissance comprises entre 0,625 et 20 mg/mL. L’homologation de l’huile de tournesol ozonée comme préparation vétérinaire requiert d’avoir des données sur sa stabilité thermique et d’identifier les molécules actives. Les travaux menés ont montré que la composition de l’huile de tournesol ozonée stockée à −20 °C ou à +4 °C n’évoluait pas pendant une durée d’un an. Au contraire, des températures de stockage plus élevées entrainaient rapidement une diminution de l’indice de peroxyde et une augmentation de l’acidité. Cependant, ces modifications n’ont pas eu d’effet sur l’activité antibactérienne qui a gardé une valeur constante. Ces observations ont permis d’émettre des hypothèses sur l’identité des molécules actives. L’activité antibactérienne des huiles ozonées serait due à la présence d’ozonides, d’hydroperoxydes et d’acides nonanoïque et azélaïque. L’étude de la réaction d’ozonolyse sur un composé modèle, l’oléate de méthyle, a permis d’affiner ces hypothèses. En effet, l’activité antibactérienne spécifique de différentes fractions obtenues après purification d’oléate de méthyle ozoné a été évaluée. Toutefois, les ozonides purifiés et caractérisés par RMN n’ont pas montré d’activité dans la gamme de concentration testée. L’activité antibactérienne de l’huile de tournesol ozonée peut donc être attribuée aux hydroperoxydes, aux aldéhydes et aux acides carboxyliques à chaines courtes.

Résumé : L'aclonifen est un herbicide appartenant à la famille chimique des diphényléthers, avec une substitution spécifique, ne portant que sur un des phényles et rassemblant un Cl, un NO3 mais aussi NH2 qui semble intervenir dans le mode d'action. L'étude des symptômes herbicides de cette molécule sur divers types de plantes puis celle de sur mode d'action biochimique et cellulaire fait apparaitre des mécanismes d'atteinte originaux. Pour la même concentration deux phénomènes ont lieu : la voie de synthèse des caroténoïdes des plastes est inhibée et il y a une émission d'O21- découlant de l'excitation lumineuse de la protoporphyrine IX issue du blocage de la voie de biosynthèse de la chlorophylle. Ces deux types d'effet sont, en théorie, complémentaires car ils rassemblent la production de radicaux toxiques pour les membranes biologiques et la suppression de la biosynthèse de composés protégeant celles-ci. Le comportement agronomique de cet herbicide a été étudié sur des systèmes simplifiés en serre et en salle conditionnée sur plusieurs végétaux cultivés dont le tournesol, le maïs et le colza et sur plusieurs de leurs plantes adventices majeures (vulpin, moutarde blanche, chénopode,...). Sa capacité de pénétration dans ces plantes, par les racines d'une part, et par les parties aériennes, de l'autre a été comparée en utilisant l'aclonifen 14C. Cette étude fait apparaitre qu'une intense pénétration est possible par les deux voies, avec des flux qui dépendent évidemment de la formulation. Ce comportement est lié à la forte lipophilie de cette molécule, qui a été vérifiée et indique un log P proche de 3,7, plus réaliste que la valeur de 4,37 indiquée initialement. Pour cet herbicide dont l'espace-cible se limite aux parties aériennes, la voie d'application agronomique la plus favorable est celle d'un traitement du sol, en prélevée. L'herbicide, absorbé sur les horizons très superficiels du sol subit un équilibre de partition avec l'eau du sol d'où il pénètre dans les racines.Nous avons tenté d'élaborer un système simple d'évaluation de la sensibilité des plantes étudiées en considérant 4 sites impliqués dans l'ensemble du processus : 1) la concentration " critique" de l'espaces cible (les feuilles) qui correspond à la valeur minimale pour obtenir l'effet létal [C]c, 2) le rapport des concentrations entre racines et feuilles qui témoigne d'un facteur de transfert T, 3) la capacité de la racine à concentrer l'herbicide à partir d'un sol A et, 4) la capacité de la plante à inactiver la matière active M. On peut regrouper ces 4 facteurs pour évaluer la concentration " critique" de l'herbicide dans le sol par une formule de type. . Les valeurs obtenus pour [C]s sont semblables pour un grand nombre d'adventices étudiées, malgré des différences nettes du [C]c. Le tournesol bénéficie d'une sélectivité puissante dont nous avons montré qu'elle est issue d'une capacité très active de conjugaison de l'herbicide, d'un potentiel de ségrégation racinaire également remarquable et d'un effet de positionnement, associé à la présence d'une racine-pivot dont le rôle dans l'absorption de l'eau pourrait expliquer ce phénomène. Mots clés : Aclonifen, mode d'action, chlorophylles, caroténoïdes, sélectivité, pénétration, colza, tournesol, transferts

Le semis précoce du tournesol, d’un à deux mois par rapport à la période habituelle (Avril dans le sud ouest de la France), a été envisagé pour esquiver les périodes de sécheresses estivales. Cette stratégie conduit à un abaissement des températures de l’ordre de 5 à 10°C durant les premières phases de développement de la culture. L’objectif de ce travail est donc d’identifier des génotypes de tournesol adaptés à des conditions de basses températures en début de cycle, et de fournir des outils pour la sélection de ces nouveaux idéotypes. Dans un premier temps le modèle de culture SUNFLO, développé pour l’analyse des interactions génotype x environnement chez le tournesol, a été utilisé pour identifier par simulation un idéotype pour le semis précoce. Cette étude a révélé que le type variétal valorisant le mieux de semis précoce présente une levée précoce et un cycle tardif. Dans un deuxième temps, la variabilité génétique d’une population de lignées recombinantes de tournesol a été une analysée pour des traits agro-morphologiques et physiologiques caractérisant le développement (vitesse de germination, phénologie) et la croissance à basse température (élongation de l’hypocotyle, production de biomasse, et traits physiologiques impliqués dans la tolérance au froid). L’analyse génétique de ces caractères a permis d’identifier les régions chromosomiques impliquées dans la variation de ces caractères (QTLs) ainsi que les marqueurs moléculaires associés à ces QTLs qui représentent des marqueurs d’intérêts pour la sélection. L’analyse des processus impliqués dans la levée (germination et élongation de l’hypocotyle) montre que la température de base pour l’élongation de l’hypocotyle présente un gain génétique significatif à basse température. Ce trait est sous le contrôle génétique de deux QTLs majeurs dont l’un, qui explique 40% de la variabilité phénotypique observée, est lié au marqueur SSR ORS1128. Le temps thermique du semis à la floraison est un caractère contrôlé par des QTLs spécifiques en conditions de semis précoces, parmi lesquels deux sont colocalisés avec des QTLs identifiés pour des traits relatifs à la levée. L’étude des traits physiologiques impliqués dans la réponse aux basses températures a révélé que le tournesol a un potentiel de sélection pour la tolérance au froid, notamment pour le potentiel osmotique. Le maintien des membranes plasmiques stables à basses températures est également un trait jouant un rôle important dans la tolérance au froid. Un QTL à effet majeur lié au marqueur SSR ORS331_2 a été identifié pour ce trait et pourrait être utilisé pour aider à la sélection de génotypes de tournesol adaptés au froid. / Early sowing to escape the drought during summer was studied in sunflower. Sowing one or two months earlier leads to reduce about 5 to 10°C during first stages of development compared with traditional sowing (April in south parts of France) in this species. The aim of this study is to identify sunflower genotypes adapted for low temperature and to identify tools for selecting them. Firstly the crop model SUNFLO, Which is developed to analyze “genotype x environment” interactions in sunflower, was used to identify by simulation favorable ideotypes for early sowing. Results show that they have to present early emergence and a late development cycle. Then, several experiments were undertaken to study genetic variability for agro-morphologic and physiologic traits under early sowing in sunflower. A population of 95 recombinant inbred lines and their two parents were used at low temperature in all experiments. Germination rate, hypocotyl elongation, biomass production and some physiological traits for cold tolerance were studied. Genetic analyses were performed and genomic regions (QTLs) involved in the variation of these traits as well as SSR markers associated with them were identified. Analysis of physiological processes related to emergence (germination and hypocotyl elongation) show that the base temperature of hypocotyl elongation presents a significant genetic gain at low temperature. This trait is controlled by two major QTLs and one of them explains 40% of the phenotypic variance and contains the SSR marker ORS1128. The thermal time from sowing to flowering is controlled by specific QTLs in early sowing and two of them are collocated with QTLs detected for emergence related-traits. The study of physiological traits implied with response to low temperature showed that sunflower present a high potential for cold tolerance variability, especially for the osmotic potential. The cell membrane stability at low temperature is also an important trait for cold tolerance. A major QTL associated with the SSR marker ORS331_2 was identified for this trait and should be used to select sunflower cold tolerant genotypes.

La pollinisation entomophile est essentielle pour la production de 70% des cultures à travers le monde. Cependant la contribution des pollinisateurs dans la production agricole reste peu renseignée ainsi que les insectes qui sont impliqués. De plus, lorsque la contribution des pollinisateurs est quantifiée, le bénéfice est calculé à des échelles biologiques ou dans des conditions simplifiées qui peuvent être non représentatifs des bénéfices à l’échelle de la parcelle. Par ailleurs, les possibles interactions entre les pollinisateurs et les pratiques agricoles ne sont généralement pas pris en compte. L’objectif général de cette thèse était donc de quantifier la contribution des pollinisateurs directement dans les parcelles agricoles dans deux cultures fréquemment retrouvées en Europe, le colza et le tournesol. Ces estimations sont réalisées à l’échelle de la parcelle ainsi qu’à l’échelle de la plante pour comprendre les mécanismes qui permettent l’augmentation de la production agricole. Ces études nous ont permis aussi d’identifier les principaux pollinisateurs de ces deux cultures.Dans un premier temps, nous avons quantifié le bénéfice des pollinisateurs dans les rendements de tournesol et de colza. Nous montrons que le colza et le tournesol partagent une même guilde de pollinisateurs, les abeilles domestiques. Les abeilles sauvages sont aussi d’importants pollinisateurs pour le colza. Les pollinisateurs augmentent les rendements de colza de plus de 35% et ceux du tournesol de 40%, à l’échelle de la parcelle. A l’échelle de la plante, que ce soit pour le colza et le tournesol, les pollinisateurs augmentent le succès de pollinisation et donc le nombre de graines par plante.Dans un deuxième temps, nous avons comparé le bénéfice des pollinisateurs par rapport à ceux des pratiques agricoles en termes de rendement et de gain monétaires dans les parcelles de colza, tout en regardant plus précisément leurs possibles interactions. Nous montrons que le bénéfice des pollinisateurs dans les rendements s’additionnent à ceux des pratiques agricoles excepté avec les insecticides qui réduisant la contribution des pollinisateurs. De plus, nous montrons que les pollinisateurs sont d’importants contributeurs du rendement et des revenus agricoles en augmentant le bénéfice des agriculteurs de 250 € par hectare alors qu’au contraire plusieurs pratiques peuvent être très couteuses pour ces mêmes agriculteurs. Finalement, nous étudions l’effet des pollinisateurs sur la qualité lipidique des graines de colza qui est une autre facette de la production agricole. Nous montrons que les abeilles domestiques améliorent la qualité des graines en augmentant le pourcentage d’acides gras insaturés tout en réduisant les acides gras trans- et saturés. Pour certaines années, les abeilles domestiques augmentent aussi le pourcentage de lipide par graine.En conclusion, nous montrons que les pollinisateurs sont essentiels à la production agricole à la fois sur le rendement, les revenus agricoles et sur la qualité. Plusieurs mesures doivent être mises en place pour promouvoir les pollinisateurs dans les milieux agricoles dans le but de les préserver et d’assurer une production agricole durable pour ces deux cultures. / Insect pollination is essential for over 70% of crops around the world. However, the contribution of pollinators to crop production and the insects involved in crop pollination have rarely been studied. Moreover, assessments of pollinator contributions have mostly been conducted on a small scale or under simplified conditions, which do not represent the real contributions at the field scale and do not take into account possible interactions between pollinators and farming practices. The aim of this study is to quantify directly under field conditions, the contribution of pollinators in two crops frequently cultivated in Europe: oilseed rape and sunflower. Estimations are realized both at the plant and at the field scale to understand mechanisms that increase crop production. Our studies identify also these crops’ pollinators.In a first step, we quantified the contributions of pollinators to oilseed rape and sunflower yield. Oilseed rape and sunflower share a pollinator guild - the honeybee. Wild bees also increase oilseed rape yield. Pollinators increase the yield of oilseed rape by up to 35% and of sunflower by up to 40%. At the plant scale, pollinators increase pollination success and consequently the number of seeds per plant.In a second step, we compared for oilseed rape the yield and the monetary contributions of pollinators and farming practices by taking their potential interactions more accurately into account. We show that the benefits of pollinators and farming practices on yield were additive except for insecticide use, which decreased the contribution of pollinators. In addition, we show that pollinators were important contributors to the farmers’ incomes by increasing gain by 250 € per hectare while some practices were very expensive for farmers.Finally, the effect of pollinators was studied on oilseed rape seed quality - another component of crop production. We show that honeybees improve seed quality by increasing the percentage of unsaturated fatty acids in seeds and decreasing trans-saturated and saturated fatty acids. In some years, honeybees increased also the percentage of lipids per seed.We conclude, pollinators are essential for crop production by increasing both yield, monetary gain and quality. Several measures must be taken to promote pollinators in agricultural land in order to conserve them and ensure sustainable crop production for these two crops.

Deux espèces sauvages de tournesols Helianthus annuus et H. petiolaris ont donné naissance il y a plusieurs milliers d'années à une espèce hybride H. paradoxus inféodée à des marais salins. Ma thèse a consisté à caractériser les bases génétiques de l'adaptation de H. paradoxus à ce milieu extrême.<br />J'ai recherché des signatures de sélection à deux échelles : à l'échelle du génome et à une échelle plus fine comprise entre 20 et 90 cM. Pour cela j'ai analysé les patrons de diversité génétique pour des marqueurs microsatellites dans trois populations naturelles de H. paradoxus et des deux espèces parentales, autour de trois QTL de survie et ailleurs dans le génome. A l'échelle du génome, une baisse de diversité autour de ces QTL a été mise en évidence chez l'espèce hybride et non chez ses parents indiquant qu'il est possible de détecter une signature de la sélection à cette échelle chez cette espèce. A l'échelle plus fine, le patron de diversité est en mosaïque. L'ordre des marqueurs n'étant pas connu avec certitude chez l'espèce hybride, une méthode basée sur le déséquilibre de liaison entre des marqueurs génotypés dans des populations naturelles a été développée. Cette méthode permet de regrouper sur une carte des marqueurs en fort déséquilibre de liaison. La correspondance entre carte de déséquilibre de liaison et carte génétique varie selon les populations et l'échelle génétique.<br />Parallèlement une étude physiologique et d'expression génique visant à comprendre le mécanisme d'adaptation à la salinité de H. paradoxus a été conduite. L'espèce hybride est très plastique, mais se porte mieux en milieu salin, ses feuilles sont plus succulentes, avec une concentration en sodium et sulfate très élevée dans ses tissus. Plusieurs gènes candidats, impliqués dans différentes voies de réponse à la salinité, et dont certains sont cartographiés dans les régions des QTL, sont différentiellement exprimés chez l'espèce hybride et chez ses parents. Ces résultats confirment qu'ils sont des candidats potentiels importants dans l'adaptation de H. paradoxus aux marais salins et donc impliqués dans le processus de spéciation.

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… / The use of renewable lignocellulosic resources experiences an undeniable resurgence of interest for building materials development. Based on this observation, a first line of work has seen the development of plant-based concretes constituted of lignocellulosic aggregates and a pozzolanic binder. Hemp and sunflower stem aggregates were then selected for their similarities and availability in the Auvergne region. In parallel, pozzolanic binder consisting of 80% by mass of volcanic pumice sand from a local quarry, 20% lime and an activator has been formulated. The results show the similarity of hemp and sunflower aggregates characteristics as well as mechanical and thermal properties of lightweight concretes (<500kg.m-3) made of these plants. Formulated materials meet the criteria appointed in French professional rules ofconstruction in hemp. In a second line of work, the literature review driven enabled to identify interface between the plant particles and the inorganic binder as one of the major scientific issues concerning concrete plants. Heart hardening problems of these materials indeed deserve to be linked with those observed at the interface binder/wood. Two ways of improvement are explored in a multi-scale approach combining physico-chemical analysis and mechanical testing : pre-treatment of vegetable particles and specific adjuvantation of the binder. The first strategy was to make on the plant aggregates two types of changes : a linseed oil recovery and a treatment in an aqueous solution of Ca(OH)2. In order to analyse the short-term interaction between the modified particles and the binder, a specific measurement device based on an immersed plate is used. The results show an improvement of the binder/plant interphase after aggregates treatment in Ca(OH)2 solution. Surprisingly, the plant concretes mechanicals performances fall when plants are pre-treated. This approach is finally restrictive for an industrial point of view and does not solve satisfactorily binder/wood interface problem. The second implemented strategy required the adding in the binder of a waterretaining agent (cellulose ether) in amounts ranging from 0.5 to 1.5% based on the weight of the powders. Observations of samples performed on a SEM microscope and coupled with an EDX analysis underline the ability of the cellulose ether (CE) to improve binder/wood interfaces. An explanation of the action of CE molecules on polymer interfaces based on the literature and analysis of the binder is proposed. This approach has allowed the development of plant concretes immediately demouldable. Designed concretes also show higher compactability and cohesiveness as well as improved mechanical properties compared to the solutions in use. It should be noticed that this improvement is not made at the expense of thermal properties. CE used in plant concretes offer development opportunities : prefabricated blocks, lightweight coatings…

L’efficience d’utilisation de l’eau (WUE), rapport entre la biomasse produite et l’eau consommée, est un trait essentiel à étudier en agronomie pour améliorer la production des cultures soumises à la sécheresse. Cependant, mesurer l’eau consommée par un couvert végétal est difficile à réaliser. L’objectif général de ce travail de thèse est de répondre à trois principales questions : (i) peut-on déterminer WUE en utilisant la discrimination isotopique du carbone (CID) facile à mesurer? (ii) comment l’analyse de la variabilité de WUE et CID peut contribuer à sélectionner des génotypes de tournesol soumis à la sécheresse? (iii) et les variations de WUE peuvent-elles être révélées par les variations de relations hydriques? Quatre expériences ont été conduites en serre pendant deux années : (i) avec deux scenario de sécheresse, l’une progressive, l’autre stable, et (ii) avec cinq niveaux de contenu en eau du sol stables. Les principaux traits mesurés sont WUE, CID et d’autres traits représentant les relations hydriques tels que le contrôle de la transpiration (FTSWt), la capacité d’extraction de l’eau (TTSW) et la tolérance à la déshydratation (OA). Une forte corrélation négative a été mise en évidence entre WUE et CID. Une large variabilité a également été observée pour FTSWt, TTSW et OA. Ces résultats permettent de connaitre le contrôle génétique de WUE et CID, ainsi que des traits associés, lesquels n’ont jamais été relatés dans la littérature. De plus, l’analyse QTL pour FTSWt n’a pas non plus été réalisée, chez aucune plante. Des QTL pour WUE et CID ont été identifiés pour différents scenario de sécheresse. Les QTL pour CID sont considérés comme ‘constitutifs’, parce qu’ils sont détectés dans les différents scenarios. Les QTL pour CID co-localisent avec ceux pour WUE, pour la biomasse et pour la transpiration cumulée. Des co-localisations de QTL ont également été observées entre FTSWt et TTSW, entre TTSW et WUE-CID-Biomasse, et entre FTSWt-TTSW et Biomasse. Cette étude met en évidence que WUE est physiologiquement et génétiquement associée à CID. De plus, CID représente un excellent substitue à la mesure de WUE et permet d’améliorer l’efficience d’utilisation de l’eau par sélection assistée par marqueurs. / Water use efficiency (WUE), measured as the ratio of plant biomass to water consumption, is an essential agronomical trait for enhancing crop production under drought. Measuring water consumption is logistically difficult, especially in field conditions. The general objective of the present Thesis is to respond to three main questions: (i) can WUE be determined by using carbon isotope discrimination (CID), easy to measure?, (ii) how WUE and CID variation analysis can contribute to the genotypic selection of sunflower subjected to drought?, and (iii) can WUE variation be revealed by the variation of plant-water relation traits. Four experiments were carried out in greenhouse across two different years: (i) on two drought scenarios, progressive soil drying and stable water-stress, and (ii) on five levels of soil water content. The main traits that have been measured include WUE, CID, as well as plant-water relation traits, i.e. control of transpiration (FTSWt), water extraction capacity (TTSW), and dehydration tolerance (OA). A highly significant negative correlation was observed between WUE and CID, and a wide phenotypic variability was observed for both WUE and CID. A wide variability was also observed for FTSWt, TTSW and OA. The results provide new insight into the genetic control of WUE and CID related-traits, which, unlike to other crops, genetic control of WUE, CID, and TTSW in sunflower have never been reported in the literature. Further, quantitative trait loci (QTL) mapping for FTSWt was never reported in any plant species. The QTL for WUE and CID were identified across different drought scenarios. The QTL for CID is considered as a ‘‘constitutive’’ QTL, because it is consistently detected across different drought scenarios. The QTL for CID co-localized with the QTL for WUE, biomass and cumulative water transpired. Co-localization was also observed between the QTL for FTSWt and TTSW, between the QTL for TTSW and WUE-CID-biomass, as well as between the QTL for FTSWt-TTSW and biomass. This study highlights that WUE is physiologically and genetically associated with CID. CID is an excellent surrogate for WUE measurement, and can be used to improve WUE by using marker-assisted selection (MAS) to achieve the ultimate goal of plant breeding at genomic level.