Afin de mieux comprendre les transferts surfaciques de produits phytosanitaires, les exutoires du bassin versant de Rouffach (Haut-Rhin, France) et de deux parcelles de celui-ci sont instrumentés afin de quantifier les flux de 17 matières actives en « continu » pendant environ 6 mois par an. Il est également comparé, à l'échelle parcellaire, deux pratiques culturales au niveau de la répartition des flux d'eau et de pesticides associés, en infiltration et en ruissellement (désherbée chimiquement en plein et enherbée un inter-rang sur deux avec désherbage sur le rang). L'instrumentation de mesure du site est validée en identifiant les sources d'erreurs possibles (incertitude et biais) lors de l'évaluation de la concentration en pesticide. A partir d'une méthode de décomposition de l'acquisition de la mesure et d'expériences, nous évaluons les biais associés aux mesures. Certaines étapes peuvent être particulièrement problématiques pour des molécules spécifiques, sensibles selon leur caractéristique aux processus en jeu. Les résultats acquis sur les deux années de suivi 2003-2004 avec des pluviosités opposées nous permettent de faire ressortir les principaux processus, communs aux deux années, impliqués dans les transferts de pesticide dans ce type de milieu. Toutes les molécules sont détectées au moins une fois en 2003 ou en 2004. Les concentrations moyennes de la plupart des molécules sont fortes après les premiers épisodes suivant application. Mais les facteurs pluviométriques (intensité et volume) peuvent faire augmenter fortement les concentrations même plusieurs mois après l'application si les molécules sont encore mobilisables par le ruissellement. La plupart des molécules sont cependant aussi détectées pendant des événements ruisselants sur les zones imperméables, non successifs à des ruissellements parcellaires. Les facteurs défavorables expliquant en grande partie les fortes concentrations mesurées pour certaines molécules seraient une application généralisée dans le temps et l'espace et/ou des propriétés favorisant une disponibilité durable dans la zone d'interface sol-ruissellement. Nous avons validé finalement, en utilisant un modèle hydrologique simplifié, l'hypothèse que le temps de réponse du chémogramme d'une molécule peut être influencé, après le premier événement majeur, par la répartition spatiale de l'apport de la molécule et, pour les événements suivants, par la répartition spatiale plus l'état de la molécule (désorption/dégradation) évoluant dans le temps en fonction de ses caractéristiques. Les flux totaux exportés à l'exutoire du bassin versant s'échelonnent de 0 à 0,62 % des quantité appliquées. Les épisodes critiques de par leurs caractéristiques hydrologiques (intensité, durée) et leur situation vis-à-vis des apports constituent l'essentiel des quantités exportées. La compréhension des transferts des pesticides nous permet alors de pouvoir proposer un certain nombre de solutions pour limiter les transferts de pesticide à l'échelle du bassin versant.

La sélection naturelle constitue un processus clé de l'adaptation des populations à leur environnement, favorisant les variants présentant les meilleures valeurs sélectives. Les champignons présentent généralement des traits biologiques (diversité des modes de reproduction, grandes tailles de populations, fortes capacités de dispersion, entre autres) qui favorisent leur adaptation à des environnements variés. La compréhension des mécanismes qui sous-tendent l'évolution de leurs populations sous les contraintes, naturelles et anthropiques, qu'elles subissent constituent donc un enjeu majeur pour la protection des plantes, en particulier dans le contexte actuel de durabilité des méthodes de lutte. Dans cette thèse, nous avons décrit la structure et la diversité des populations Botrytis cinerea à l'aide de marqueurs neutres et sélectionnés et d'un échantillonnage emboîté, et avons proposé des mécanismes pouvant expliquer les résultats observés. Puis nous avons analysé la réponse adaptative des populations de B. cinerea en Champagne, aux applications de fongicides. Premièrement, nous avons montré que la pourriture grise était causée par un complexe de deux espèces cryptiques, vivant en sympatrie sur des hôtes communs. De plus, les populations françaises de B. cinerea sont structurées en cinq dèmes, caractérisés par le système de culture (sélection directionnelle), la plante-hôte (adaptation écologique), et dans une moindre mesure, par la géographie. Sur vigne, nous avons mis en évidence une entité dont l'isolement génétique semble lié à un isolement temporel. Par ailleurs, nous avons montré que l'application de fongicides conduit à la sélection de phénotypes résistants spécifiquement à quasiment tous les modes d'action homologués, selon des proportions variant suivant les vignobles et les usages. Plus particulièrement, la résistance aux fongicides inhibiteurs de la succinate déshydrogénase (SDHI) est causée par au moins sept mutations affectant les gènes encodant la protéine cible de ces fongicides, déterminant ainsi une grande variété de phénotypes. Enfin, nous avons montré que les fongicides ne modifiaient pas la structure neutre des populations mais qu'ils pouvaient conduire à une perte de richesse allélique dans les populations traitées ainsi qu'à un équilibre sélection-migration détectable dans certaines situations sous forme de clines au loci sous pression de sélection contemporaine tels que ceux déterminant la résistance multidrogues. La modélisation de l'évolution des fréquences de résistance hivernale a permis d'estimer le coût de la résistance pour quatre loci déterminant la résistance aux fongicides. Cette thèse a permis d'appréhender le fonctionnement des populations de B. cinerea et de comprendre et quantifier partiellement les mécanismes sélectifs opérant in natura. Ces informations seront utilisées pour raisonner des stratégies anti-résistance adaptées localement et durables.

Les effets du changement climatique ont d’ores et déjà été observés sur la vigne : avancement des stades de développement, augmentation des teneurs en alcool des vins, baisse excessive de leur acidité. Une des voies d’adaptation possible de la viticulture est la création de nouvelles variétés. J’ai caractérisé la variabilité phénotypique de 120 descendants de croisements entre Riesling (RI) et Gewurztraminer (GW) pour (1) les stades de développement, décrits à l’aide de sommes de températures (2) la capacité à accumuler des sucres dans les raisins (3) les paramètres de l’acidité des raisins. L’utilisation de marqueurs moléculaires sur l’ADN a permis de mettre en évidence des relations entre données génétiques et phénotypiques pour tous les caractères étudiés (QTLs ou Quantitative trait loci). La principale conclusion est que la variabilité génétique pour les paramètres de l’acidité des raisins est la voie à valoriser en priorité pour l’adaptation de la vigne au changement climatique. / The effects of climate change have already been observed on the grapevine : advance of phenological stages, increase in the alcohol content of the wines, excessive decrease of their acidity. Breeding new varieties is one of the possible means of adaptation. I have characterized the phenotypic variability of 120 genotypes, offspring from crossings between Riesling (RI) and Gewurztraminer (GW)for (1) the developmental stages, described with heat sums (2) the ability to accumulate sugars in the berries (3) the parameters for acidity. The use of DNA molecular markers allowed the detection of quantitative trait loci (QTLs) for all the traits studied. The main conclusion is that the genetic variability for the parameters determining the acidity of the berries is the most promising for the adaptation of grapevine cultivation to climate change.

Identifier les leviers permettant de stimuler la régulation naturelle des bioagresseurs tout en préservant la biodiversité est indispensable pour concevoir des paysages agricoles fonctionnels. A partir d’une méta-analyse et d’une étude empirique reposant sur 42 parcelles viticoles localisées dans Nouvelle Aquitaine (France), nous avons cherché à évaluer l’impact du déploiement de l’agriculture biologique à de large échelles spatiales sur 1) les communautés d’ennemis naturels, 2) les services de régulation naturelle, 3) les taux d’infestation par les bioagresseurs. Dans ce travail, nous avons montré que la proportion d’agriculture biologique est un facteur structurant plus les communautés d’ennemis naturels que la proportion d’habitats semi-naturels dans le paysage. De plus, nous avons montré que les communautés de bioagresseurs rencontrées dans les vignes ne sont pas influencées par la proportion d’agriculture biologique alors qu’elles répondent plutôt négativement à la proportion d’habitats semi-naturels. Par ailleurs, nous avons montré que l’agriculture biologique, à l’échelle globale et indépendamment du type de culture considérée est un système de culture stimulant la régulation naturelle des bioagresseurs. En viticulture, elle permet de réduire l’utilisation des produits phytosanitaires, comparé à l’agriculture conventionnelle. Enfin, nos analyses ont révélé qu’au-delà de la différence de systèmes de culture, un certain nombre de facteurs locaux (e.g., âge des parcelles, fréquence de traitements, productivité) permettent d’expliquer la structure des communautés d’ennemis naturels et des services de régulation naturelle des bioagresseurs. Tout en produisant des connaissances sur les processus permettant d’expliquer les assemblages des communautés d’ennemis naturels et les niveaux de services de régulation rendus, notre travail suggère des pistes pour l’aménagement des paysages viticoles permettant de concilier préservation de la biodiversité et maximisation des régulations naturelles. / Identifying landscape context and farming systems that enhance natural pest control while maintaining biodiversity is crucial to design functional agricultural landscapes. Using a meta-analysis and an empiric study based on 42 vineyards in Nouvelle Aquitaine (France), we investigated the effect of the deployment of organic farming at a landscape scale on 1) natural enemy communities, 2) natural pest control and 3) pest infestation levels. Here, we showed that the proportion of organic farming structured more natural enemy communities than the proportion of semi-natural habitats. On the opposite, pest and pathogen infestations were never influenced by the proportion of organic farming while they were negatively influenced by the proportion of semi-natural habitats. Furthermore, at a global scale and for every crop types, organic farming, per se, enhances natural pest control. In viticulture, it is less dependent of synthetic agrochemicals than conventional farming. Moreover, local factors such as the treatment frequency index, the field age and the crop productivity had important effects on natural enemy communities and natural pest control. Finally, we yielded knowledge on processes that impact natural enemy assembly and natural pest control in agrosystems. For vineyards-dominated landscapes, our work suggests some tracks for landscape planning that support biodiversity conservation and natural pest control.

La thèse porte sur la proposition d’un protocole pour le développement durable de la viticulture du Brésil, avec un approche territorial, a partir de deux études exploratoires au Brésil, dans les régions viticoles de la Campanha Gaúcha et de la Vale do São Francisco, et basée sur des investigations préliminaires, ce qui impliquait des pratique de terrain dans trois pays (la France, l’Italie et l’Espagne) et l’observation des standards et programmes dans autres cinq (l’Afrique du Sud, l’Australie, la Nouvelle Zélande, les États Unis et le Chili). Le protocole proposé s’appelle BaccuS, qui est structurée sous forme matricielle, avec un axe correspondant à des dimensions et d'autres à des lignes directrices, organisées dans une ordre croissant de complexité et de développement. Les cinq dimensions (environnemental, économique, social, politique-institutionnelle et territorial) et les quatre directrices (la gestion, l’articulation et coopération, l’innovation et l’apprentissage et le développement durable) sont articulés par dix-huit thèmes, qui représentent les aspects principaux pour l’action pour promouvoir le développement durable dans les territoires du vin. Chaque thème a des indicateurs, qui sont détaillés en facteurs à considérer et des exemple pratique d’application au Brésil ou dans le contexte international. Ainsi, dix indicateurs de synthèse indiquent des initiatives ou programmes que peuvent être démarrés et répercuter positivement dans d’autres indicateurs. Le BaccuS peut être utilisé dans des échelles diverses, dans les producteurs ou territoires. / The thesis involves the proposition of a framework for the sustainability of viticulture in Brazil using a territorial approach built from two exploratory studies in Brazilian wine regions of Campanha Gaúcha and Vale do São Francisco based on preliminary studies. Those studies involved technical visits in three countries (France, Italy and Spain) and frameworks’ observations in another five (South Africa, Australia, New Zealand, USA and Chile). The framework proposed is called BaccuS. It is structured on a matrix basis, with an axis corresponding to dimensions and other to guidelines, both in ascending order of complexity and development. There are eighteen topics that represent areas to act to promote the sustainability in the wine territories. They articulate the five sustainability dimensions (environment, economic, social, political-institutional and territorial) and the four guidelines (management, articulation and cooperation, innovation and learning and sustainability). Each topic has indicators, in which factors to consider and practical examples in Brazil or internationally are detailed. Additionally, ten synthesis indicators specify initiatives or programs that can be implemented to impact positively on several indicators. The BaccuS framework can be applied in several scales, in the winery or the territory. / A tese envolve a proposição de um protocolo para a sustentabilidade da vitivinicultura do Brasil com uma abordagem territorial a partir de dois estudos exploratórios na Campanha Gaúcha e no Vale do São Francisco baseados em pesquisas prévias. Essas pesquisas contaram com trabalho de campo em três países (França, Itália e Espanha) e observação de protocolo em outros cinco (África do Sul, Austrália, Nova Zelândia, Estados Unidos e Chile). O protocolo proposto é chamado BaccuS. É estruturado em forma matricial, com um eixo correspondendo a dimensões e outro a diretrizes, ambas em ordem crescente de complexidade e desenvolvimento. As cinco dimensões de sustentabilidade (ambiental, econômica, social, político-institucional e territorial) e as quatro diretrizes (gestão, articulação e cooperação, inovação e aprendizado e sustentabilidade) são articuladas por 18 temas, que representam áreas principais para a ação, de modo a promover a sustentabilidade no território do vinho. Cada tema possui indicadores, nos quais exemplos práticos de aplicação no Brasil ou internacionalmente são considerados. Além disso, dez indicadores de síntese indicam iniciativa ou programas que podem ser implantados e repercutir positivamente em diversos indicadores. O protocolo BaccuS pode ser aplicado em diversas escalas, na vinícola ou no território.

Dans le contexte du changement climatique, les prédictions réalisées mettent en évidence une altération de la disponibilité en eau dans de nombreuses régions viticoles ; ce qui, conjointement à l’augmentation de la population mondiale et la diminution des terres agricoles, va accroître la compétition pour l’utilisation des ressources hydriques. Par conséquent, améliorer l'adaptation à la sécheresse de la vigne est un des enjeux majeurs des prochaines années. Pour cela, une adaptation des pratiques culturales peut être proposée, en particulier le choix pertinent du matériel végétal et notamment du porte-greffe.Dans ce travail, le rôle du porte-greffe vis-à-vis de la réponse de la vigne greffée à la contrainte hydrique a été étudié, en utilisant des approches écophysiologiques, moléculaires et de modélisation. Des expériences ont été réalisées en conditions contrôlées afin d’étudier l’effet du déficit hydrique à court et long terme sur les réponses de différents porte-greffes greffés avec le même scion.Le modèle écophysiologique a démontré que les porte-greffes affectent l'ouverture stomatique du greffon par des processus coordonnés incluant les caractéristiques racinaires, les signaux hydrauliques et les signaux chimiques lors d’un déficit hydrique à court terme. La conductance stomatique, le taux de transpiration et la conductance hydraulique des feuilles ont été plus élevés en conditions irriguées et de stress hydriques modérés chez le génotype résistant à la sécheresse (110 Richter) par rapport au génotype sensible à la sécheresse (Vitis riparia cv. Gloire de Montpellier). Nous avons identifié plusieurs paramètres génétiques impliqués dans le contrôle de la régulation stomatique. Des différences d’architecture racinaire et de conductivité hydraulique des racines ont été identifiées entre les porte-greffes.Le déficit hydrique à long terme a entrainé des réponses adaptatives différentes entre les porte-greffes. Le génotype tolérant la sécheresse a induit une modification du diamètre des vaisseaux du xylème de la partie apicale de la racine en réponse au déficit hydrique modéré tandis que le génotype sensible n'a pas présenté de différence par rapport au contrôle. L’analyse transcriptomique des racines a identifié des gènes spécifiques aux différents génotypes, qui sont régulés en fonction du niveau de déficit hydrique. La comparaison entre les niveaux de stress et les génotypes a identifié 24 gènes intervenant dans l’interaction « traitement × génotype ». Ces gènes sont majoritairement impliqués dans le métabolisme des lipides et de la paroi cellulaire. Des courbes de réponse au déficit hydrique spécifiques aux différents génotypes ont été observées. La protection contre les dommages liés aux stress oxydatifs induits par le stress hydrique semble être un mécanisme important chez le porte-greffe résistant à la sécheresse. Le génotype sensible semble répondre au déficit hydrique par une modification des propriétés de la paroi cellulaire de la racine. / Climate change raises concerns about temporal and spatial water availability in many grape growing countries. The rapidly increasing world population and the scarcity of suitable land for agricultural food production, together with a changing climate, will increase competition with grape-producing areas for the use of land and resources. Consequently, other practices that can potentially improve water management of vineyards and water acquisition by grapevines need to be considered. Aside from canopy systems and their management, the choice of plant material is a key issue. Therefore, in the present work, the role of different rootstocks, regarding their tolerance to drought, was investigated for their potential effects on i) water uptake, ii) water transport and iii) shoot water use, using a combination of ecophysiological, modelling and transcriptomic approaches. Experiments were conducted under controlled conditions to decipher short and long term responses to drought of different rootstocks grafted with the same scion. An ecophysiological model was used to investigate the roles of rootstock genotypes in the control of stomatal aperture. Long-term steady state water-deficit conditions were used to examine the responses of i) whole plant growth, root anatomy and hydraulic properties and ii) transcriptome remodelling in the roots.Our model showed that rootstock affect stomatal aperture of the grafted scion via coordinated processes between root traits, hydraulic signals and chemical signals. Stomatal conductance, transpiration rate and leaf-specific hydraulic conductance were higher and better maintained under well-watered and moderate water-deficit conditions in the drought-tolerant genotype (110 Richter) compared to the drought-sensitive one (Vitis riparia cv. Gloire de Montpellier). We identified several genotype-specific parameters which play important roles, like root-related parameters, in the control of stomatal regulation. Additionally, root system architecture and root hydraulic properties are important constitutive traits identified between rootstocks.Long-term water-deficit induced genotype adaptive responses in the roots were evaluated. The drought-tolerant genotype exhibited a substantial shift in root tips xylem conduit diameter under moderate water-deficit while the drought-sensitive genotype did not respond. Transcriptomic analysis identified genotype-specific transcripts that are regulated by water-deficit levels. The comparison between stress levels and genotypes identified 24 significant genes in “treatment×genotype” interactions, most of them were involved in lipid metabolism and cell wall processes. These genes displayed genotype-specific water-deficit response curves. Protection against drought-induced oxidative damage was found to be an important mechanisms induced by the drought-tolerant rootstock, while the drought-sensitive one responds to water-deficit by modification of cell wall properties.

Afin d’accompagner les acteurs des filières viticoles, notamment d’AOC, dans la nécessaire amélioration de l’éco-efficience de leurs produits, nous avons voulu identifier dans quelles conditions l’Analyse du Cycle de Vie est une méthode appropriée à l'évaluation environnementale des itinéraires techniques viticoles (ITKv) de production de raisins de qualité, à l’échelle parcellaire, afin de pouvoir choisir les plus performants. Pour établir et tester un cadre méthodologique de l’ACV, adapté à cet objectif, des ITKv réels et variés visant un même objectif qualitatif sont nécessaires. Nous proposons ici une chaîne de traitement d’enquête originale, Typ-iti, qui permet le choix de cas réels représentant chaque groupe. Cinq groupes ont ainsi été identifiés parmi les ITKv de production de raisins de Chenin blanc pour vins blancs secs d’AOC en Moyenne Vallée de la Loire, dont trois en viticulture conventionnelle et deux en viticulture biologique. Cinq cas réels ont été choisis pour les représenter. L’ACV est ici déclinée pour la viticulture sur la base de ces cinq cas, par l’établissement d’un cadre méthodologique qui comprend : i) la définition de limites du système incluant les phases non productives et productives, ii) le choix des modèles disponibles les plus pertinents, pour le calcul des émissions directes de polluants à la vigne, iii) l’adaptation fine du modèle d’émissions de pesticides organiques Pest LCI 2.0 aux spécificités viticoles, iv) la proposition et le test d’unités fonctionnelles basées sur un indicateur de qualité du raisin original permettant la prise en compte de la qualité dans les ACV de raisins destinés à la production de vins de qualité. L’ACV a révélé, à l’échelle parcellaire, i) des éco-efficiences contrastées pour les cinq ITKv contrastés, ii) les pratiques responsables de ces contrastes, iii) des solutions d’amélioration et leurs effets quantifiés sur les performances environnementales. La généricité des résultats de ces cas aux groupes qu’ils représentent varie selon l’homogénéité des groupes et avec les catégories d’impacts selon qu’elles sont, ou non, conditionnées par le milieu. L’effet important du millésime sur les résultats, mis en évidence ici sur un cas, mérite d’être pris en compte dans toute ACV viticole. De nombreuses perspectives d’améliorations méthodologiques sont discutées ici pour accroître la pertinence et la complétude des résultats ainsi que la généricité de la méthode et pour son application auprès d’acteurs du développement des filières viticoles. / In order to contribute to the effort of eco-efficiency improvement of the wine sctor, especially in the Protected Denomination of Origin (PDO) contaxt, we worked to identify in which conditions Life Cycle Assessment (LCA) is an appropriate method for environmental assessment, at plot scale, of quality vineyard Technical Management Routes (TMRs), to permit the choice of the most eco-efficient technical operations and TMRs.A methodological framework for LCA suited to this objective was designed and tested on five real and contrasted TMRs, oriented towards a same qualitative objective. These cases were chosen thanks to an original statistical analysis chain, Typ-iti, on the basis of a survey, among the TMRs producing Chenin blanc grapes for PDO dry white wines in the Middle Lore Valley. Five groups were identified and characterized, threee in conventional viticulture, and two in organic viticulture.The methodological framework that was established includes i) the studied system definition including productive and non-productive phases, ii) the choice of the most suitable and available models for calculation of pollutant direct emissions in the vineyard, iii) the customization of the organic pesticide emision calculation model, Pest LCI 2.0, to viticulture specific needs iv) the inclusion of grape quality in the LCA by two functional units including an original grape quality index.LCA proves to be a method complex but powerful, usable at parcel scale for grape production TMRs choice. It revealed i) contrasted eco-efficiencies for the 5 contrasted TMRs, ii) the viticultural practices responsible for these contrasts, iii) solutions for eco-efficiency improvement and quantification of their eco-efficiency effects.The important effect of the production year on the results, highlighted here on one case, must be taken into account in any viticulture LCA. Numerous perspectives of methodological improvement are discussed here in order to increase relevance and completeness of the results as well as genericity of the method and its accessibility for viticulture development stakeholders.

La compréhension des mécanismes de défense mis en place lors de la résistance des plantes vis-à-vis d'agents pathogènes a pour objectif de proposer des alternatives à l'utilisation de produits phytosanitaires utilisés en agriculture. Dans une première partie, nous avons étudié les mécanismes moléculaires impliqués dans la résistance induite aux pathogènes par l'acide β-aminobutyrique (BABA) chez la vigne. En effet, cet acide aminé non protéique favorise un état physiologique particulier, appelé potentialisation, dans lequel la plante est capable de mobiliser plus rapidement et/ou plus intensément ses réactions de défense en réponse à un stress. Contrairement aux éliciteurs comme les oligogalacturonates (OG), nous avons montré que le BABA seul n’induisait pas les événements précoces de signalisation sur suspensions cellulaires de vigne, tels que les variations de la concentration en calcium cytosolique libre ([Ca2+]cyt), la production de monoxyde d’azote (NO), la production d’H2O2, la phosphorylation de MAPkinases, ni l’expression de gènes de défense. Seules la production d’H2O2 et l’expression plus intense du gène RbohD codant une NADPH oxydase sont potentialisées par le BABA dans les suspensions cellulaires élicitées par les OG. In planta, le BABA potentialise également une production d’H2O2 en réponse à l’infection par l’oomycète Plasmopara viticola. L’utilisation d’un inhibiteur de NADPH oxydase abolit complètement cette production d’H2O2 et bloque partiellement la résistance induite par le BABA. Nous montrons donc que la potentialisation de la production d’H2O2 dépendante d’une NADPH oxydase contribue à l’établissement de la résistance induite par le BABA chez la vigne. Une deuxième partie a permis d’appréhender les événements cellulaires impliqués dans la résistance des plantes en se focalisant sur le mutant pad2 (phytoalexin deficient) d’Arabidopsis thaliana. Ce mutant présente une sensibilité accrue à différents pathogènes et contient un taux de glutathion de l’ordre de 20 % par rapport à l’écotype sauvage. Nous avons tout d’abord montré que le faible taux de glutathion dépendait d’une quantité réduite de la première enzyme de sa biosynthèse, la glutamate-cystéine ligase. Le glutathion étant impliqué dans la mise en place des réactions de défense, nous avons tenté de définir le lien entre la déficience en glutathion et la sensibilité de pad2 aux pathogènes. Nous avons tout d’abord montré que pad2 possédait un état redox du glutathion plus oxydé que le sauvage. Une analyse transcriptomique à l’état basal a révélé que la plupart des gènes différentiellement exprimés étaient réprimés chez pad2. Parmi ces gènes, certains codent des protéines impliquées dans les flux d’ions qui pourraient déréguler la dépolarisation membranaire. Nous avons ainsi confirmé que la dépolarisation de la membrane plasmique est amoindrie chez pad2 en réponse aux OG. De plus, des événements en aval tels que la production d’H2O2 et la production de NO sont également plus faibles chez le mutant par rapport au sauvage. Cette absence de la production d’H2O2 a également été spécifiquement observée sur plantes pad2 infectées par l’oomycète Phytophthora brassicae. Il en résulte un développement accru du pathogène corrélé à une absence de réponse hypersensible, une mort cellulaire localisée normalement observée dans le cas du sauvage résistant. En réponse aux OG ou à l’infection par P. brassicae, les analyses transcriptomiques font ressortir un fort enrichissement de gènes relatifs à la dégradation des protéines chez pad2. De manière globale, nos résultats suggèrent que la déficience en glutathion chez pad2 pourrait profondément modifier le turn-over des protéines, perturbant ainsi la signalisation cellulaire et les réponses biologiques associées. / Alternative strategies are required to reduce pesticide input into the environment for effective and sustainable plant protection. One solution is the activation of plant basal resistance that relies on the application of resistance inducer molecules. In the first part of this study, we analyzed the mode of action of β-aminobutyric acid (BABA), a non-protein amino acid, in the grapevine induced resistance. BABA confers a physiological state, called priming, during which plants are able to mobilize better and/or more rapidly defense responses to biotic or abiotic stress. Unlike oligogalacturonides (OG), we showed that BABA did not induce early signaling events in grapevine cells such as variations of cytosolic free calcium concentration, H2O2 and nitric oxide production, MAPkinase phosphorylation, nor the expression of defense-related genes. Among them, only H2O2 production and the expression of RbohD gene, which encodes a NADPH oxidase, are primed by BABA in OG-treated cells. Moreover, BABA-treated plants display a stronger accumulation of H2O2 in response to the oomycete Plasmopara viticola. Application of an NADPH oxidase inhibitor completely abolishes this H2O2 production and leads to a reduction of BABA-induced resistance against P. viticola. These data suggest that the priming of an NADPH oxidase-dependent H2O2 production contributes to BABA-induced resistance in grapevine. The second part consisted to analyze molecular events involved in plant resistance by using the pad2 (phytoalexin deficient) mutant of Arabidopsis thaliana which is susceptible to a broad range of pathogens. We showed that the glutathione depletion depends on the low amount of glutamate-cysteine ligase protein, the first enzyme involved in its biosynthesis. We studied molecular events, which are involved in defense mechanisms, to understand the impact of the glutathione content on pad2 susceptibility. Our results show that the redox state of glutathione is more oxidized in pad2 than in wild type Col-0. Since cellular redox state change is known to regulate gene expression, a basal transcriptome analysis has been performed in pad2 and wild type plants. Interestingly, most of the identified genes in pad2 are down-regulated, some of them encoding proteins involved in ion fluxes. As expected, the plasma membrane depolarization and events downstream like H2O2 and NO production are impaired in pad2 in response to OG. During infection with Phytophthora brassicae, the lack of H2O2 production is concomitant with an absence of the hypersensitive response, a localize cell death observed in the resistant wild type. After OG treatment or P. brassicae infection, microarray analysis brings out genes related to protein machinery including degradation in pad2. Taken together, these data suggest that the depletion of glutathione has an impact on protein turn-over which disturbs cell signaling events and related biological responses.

La sélection naturelle constitue un processus clé de l’adaptation des populations à leur environnement, favorisant les variants présentant les meilleures valeurs sélectives. Les champignons présentent généralement des traits biologiques (diversité des modes de reproduction, grandes tailles de populations, fortes capacités de dispersion, entre autres) qui favorisent leur adaptation à des environnements variés. La compréhension des mécanismes qui sous-tendent l’évolution de leurs populations sous les contraintes, naturelles et anthropiques, qu’elles subissent constituent donc un enjeu majeur pour la protection des plantes, en particulier dans le contexte actuel de durabilité des méthodes de lutte. Dans cette thèse, nous avons décrit la structure et la diversité des populations Botrytis cinerea à l’aide de marqueurs neutres et sélectionnés et d’un échantillonnage emboîté, et avons proposé des mécanismes pouvant expliquer les résultats observés. Puis nous avons analysé la réponse adaptative des populations de B. cinerea en Champagne, aux applications de fongicides. Premièrement, nous avons montré que la pourriture grise était causée par un complexe de deux espèces cryptiques, vivant en sympatrie sur des hôtes communs. De plus, les populations françaises de B. cinerea sont structurées en cinq dèmes, caractérisés par le système de culture (sélection directionnelle), la plante-hôte (adaptation écologique), et dans une moindre mesure, par la géographie. Sur vigne, nous avons mis en évidence une entité dont l’isolement génétique semble lié à un isolement temporel. Par ailleurs, nous avons montré que l’application de fongicides conduit à la sélection de phénotypes résistants spécifiquement à quasiment tous les modes d’action homologués, selon des proportions variant suivant les vignobles et les usages. Plus particulièrement, la résistance aux fongicides inhibiteurs de la succinate déshydrogénase (SDHI) est causée par au moins sept mutations affectant les gènes encodant la protéine cible de ces fongicides, déterminant ainsi une grande variété de phénotypes. Enfin, nous avons montré que les fongicides ne modifiaient pas la structure neutre des populations mais qu’ils pouvaient conduire à une perte de richesse allélique dans les populations traitées ainsi qu’à un équilibre sélection-migration détectable dans certaines situations sous forme de clines au loci sous pression de sélection contemporaine tels que ceux déterminant la résistance multidrogues. La modélisation de l’évolution des fréquences de résistance hivernale a permis d’estimer le coût de la résistance pour quatre loci déterminant la résistance aux fongicides. Cette thèse a permis d’appréhender le fonctionnement des populations de B. cinerea et de comprendre et quantifier partiellement les mécanismes sélectifs opérant in natura. Ces informations seront utilisées pour raisonner des stratégies anti-résistance adaptées localement et durables. / Natural selection is the most powerful force driving population adaptation to their environment, favoring the variants with the best fitness. Fungi generally exhibit biological traits (diversity of reproduction modes, large population sizes, and intense dispersion) that favor their adaptation to changing environments. Therefore, disentangling the mechanisms that explain their evolution under natural and anthropic constraints constitute a major challenge for plant protection, especially in the actual context of agriculture sustainability. In this thesis, we described Botrytis cinerea population structure and diversity, using neutral and selected markers and a hierarchical sampling, and proposed mechanisms that may explain these observations. We then analyzed the adaptive answer of this species towards fungicide applications. First, we showed that grey mold populations were caused by a complex of two cryptic species, living sympatrically on the same hosts. Second, B. cinerea populations are divided into five demes, according to the cropping system (directional selection), the host-plant (ecological adaptation), and to a lesser extent, by geography. On grapevine, we identified a specific populations exhibiting temporal isolation, as an evidence of extreme exploration of the viticultural conditions. Moreover, fungicide applications select resistance towards all unisite modes of action, with few exceptions, but at varying proportions according to vineyards and fungicide use. More specifically, resistance to succinate dehydrogenase inhibitors (SDHIs) is caused by at least seven mutations altering the target genes of these fungicides, and determines a large variety of phenotypes in the field. At last, we showed that fungicides did not shape population structure but that they could decrease allele richness in treated areas and lead to migration-selection equilibrium, detectable in some situation and for loci under contemporary selective pressures as clines. Modeling the evolution of resistance during winter allowed estimating fitness cost of four loci involved in contemporary fungicide resistance, such as multidrug resistance. As a conclusion, this thesis helped to understand how B. cinerea populations evolve and to detect and quantify selective mechanisms at work in natura. This information will be useful to deign sustainable and locally-adapted anti-resistance strategies.

Ce travail de doctorat traite l’optimisation des méthodes d’extraction des composés phénoliques à partir des sous-produits de la viticulture et de la viniculture, à savoir les sarments de vigne et les marcs de raisins. Plusieurs technologies innovantes sont appliquées et comparées : l’extraction accélérée par solvant (EAS), les décharges électriques de haute-tension (DEHT), les ultrasons (US) et les champs électriques pulsés (CEP). Les extractions solide-liquide faites sur les sarments ont montré que, parmi les solvants étudiés, l’eau est le moins efficace. L’ajout de la β-cyclodextrine dans l’eau améliore le procédé d’extraction mais est moins efficace que les mélanges hydroéthanoliques. L’extraction en milieu alcalin donne le meilleur rendement en composés phénoliques. L’intensification de l’extraction des composés phénoliques des sarments est possible grâce aux nouvelles technologies d’extraction. L’efficacité des méthodes testées est la moindre avec les US, moyenne avec les CEP pour atteindre le meilleur rendement phénolique avec les DEHT. La filtrabilité de ces extraits est d’autant plus lente que leur composition est complexe. L’ultrafiltration membranaire permet une très bonne purification et concentration des composés phénoliques. L’étude des mécanismes d’action des DEHT a permis d’identifier les phénomènes favorisant l’extraction des composés phénoliques à partir des sarments. Un effet mécanique des DEHT, capable de fragmenter les sarments, est en majorité responsable de cette amélioration. Le procédé énergivore du broyage pourra alors être omis. Un effet électrique contribuant également à l’intensification du procédé d’extraction est démontré. La formation de peroxyde d’hydrogène durant le traitement par DEHT est quantifiée mais ne semble pas altérer les composés phénoliques qui sont des molécules à capacité antiradicalaire élevée. Quant aux études portées sur les marcs de raisins, la variation simultanée de plusieurs paramètres opératoires a permis l’optimisation de l’extraction aqueuse et hydroéthanolique des composés phénoliques en ayant recours à la méthodologie de surface de réponse (MSR). Le passage d’un milieu aqueux à un milieu hydroéthanolique a permis d’améliorer nettement le procédé d’extraction solide-liquide des composés phénoliques et l’utilisation de l’EAS a permis l’augmentation du rendement en composés phénoliques jusqu’à trois fois par rapport à l’optimum obtenu en milieu hydroéthanolique. / This study deals with the optimization of the extraction methods of phenolic compounds from viticulture and viniculture by-products, namely vine shoots and grape pomace. Several innovative technologies were tested and compared: high voltage electrical discharges (HVED), accelerated solvent extraction (ASE), ultrasounds (US) and pulsed electric fields (PEF). The solid-liquid extraction conducted on vine shoots showed that, amongst the studied solvents, water is the least effective. The addition of the β-cyclodextrin to water improves the extraction process but remains less effective than that with hydroethanolic mixtures. The extraction in alkaline medium gives the highest phenolic compound extraction yields. The intensification of phenolic compound extraction from vine shoots was possible thanks to new extraction technologies. The effectiveness of the tested methods was the least with US, followed by PEF to accomplish the highest phenolic yield with HVED. The filterability of the extracts was slower when their composition was complex, and the membrane technology allowed a good purification and concentration of phenolic compounds. The reason behind the high effectiveness of HVED was investigated. The action mechanisms of HVED were studied in details. A mechanical effect of HVED provoked vine shoots fragmentation and particle size reduction. This was the main phenomenon responsible for the intensification of the extraction process. It also suggested that a grinding pretreatment would not be necessary prior to HVED, which considerably diminishes the energy input of the overall process. The presence of a non-mechanical effect and its contribution in the efficiency of HVED were also shown. The formation of hydrogen peroxide during the treatment was observed. However it did not seem to alter vine shoot phenolic compounds since these demonstrated a high radical scavenging capacity. As for the studies conducted on grape pomace, the simultaneous variation of several operating parameters allowed the aqueous and hydroethanolic optimization of phenolic compound extraction from these byproducts by response surface methodology (RSM). The passage from an aqueous to a hydroethanolic medium clearly improved the solid-liquid extraction of phenolic compounds from grape pomace. The use of ASE further increased the phenolic compound yield up to three times as compared to the optimum obtained with a hydroethanolic solvent.