La transition d'une agriculture diversifiée à un système productiviste a entraîné une perte de diversité cultivée et pose de nombreux enjeux environnementaux, sociétaux et de santé. Des alternatives telles que l'agro-écologie ont émergé, reposant sur la valorisation de l'agro-biodiversité, notamment de la diversité génétique au sein des agroécosystèmes. Constatant qu'aucune des variétés du catalogue n'est adaptée à leurs besoins, des paysan.ne.s et animateur.trice.s du Réseau Semences Paysannes (RSP) mènent depuis 2006, en collaboration avec l'équipe DEAP (Diversité, Évolution et Adaptation des Populations) de l'UMR GQE Le Moulon, un projet de sélection participative (SP) du blé tendre. Ces paysan.ne.s mobilisent la diversité pour sélectionner des populations adaptées à leurs pratiques, terroirs et débouchés, dans le but de retrouver une autonomie semencière et une cohérence de leur système. Ma thèse porte sur l'étude des impacts des pratiques de gestion collective et de sélection paysanne sur la diversité cultivée du blé et l'adaptation des populations. Elle vise à proposer des adaptations éventuelles des pratiques de SP existantes et d'appuyer la mise en place de nouveaux projets. Les impacts de pratiques de création et sélection à la ferme de mélanges de populations sur leur comportement agronomique et morphologique ont été évalués par une expérimentation en collaboration avec une quinzaine de paysan.ne.s et animateur.trice.s du RSP. Dans une deuxième partie nous avons étudié les impacts de la sélection naturelle et la sélection paysanne sur l'évolution des populations, leur stabilité et leur adaptation aux environnements au cours du projet de SP blé. Ensuite une étude prospective a porté sur les impacts de l'adoption de peuplements hétérogènes sur la diversité cultivée à l'échelle du paysage, par l'évaluation de la diversité des populations issues de SP, la simulation de scénarii d'adoption des peuplements hétérogènes et l'utilisation d'indicateurs de la diversité cultivée. Enfin, je me suis intéressée aux impacts qu'ont les paramètres du dispositif expérimental mis en place sur les fermes sur l'ajustement et la précision des estimations par les modèles Bayésiens utilisés, afin d'améliorer notre capacité à détecter des différences significatives entre populations et de donner des recommandations pour d'autres projets d'évaluation décentralisée de variétés utilisant les dispositifs et modèles développés dans projet SP blé français. / The transition from a diversified agriculture to a productivist system has led to a decline in cultivated diversity and raises many environmental, societal and health issues. Alternatives such as agro-ecology have emerged, based in particular on the enhancement of agro-biodiversity and genetic diversity within agro-ecosystems. Considering that there are no varieties adapted to their needs in the catalogue, farmers and facilitators from the Réseau Semences Paysannes (RSP) have been conducting a participatory breeding project (PPB) for bread wheat since 2006, in collaboration with the DEAP (Diversity, Evolution and Adaptation of Populations) team at UMR GQE Le Moulon. These farmers are mobilizing diversity to select populations adapted to their practices, terroir and outlets, with the aim of regaining their seed autonomy and a coherence of their system. My thesis focuses on the study of the impacts of collective management and peasant selection practices on wheat crop diversity and population adaptation. It aims to propose possible adaptation of existing PPB practices and to support the implementation of new projects. The impacts of on-farm creation and selection practices of population mixtures on their agronomic and morphological behaviour were evaluated through an experiment in collaboration with about fifteen farmers and facilitators from the RSP. In a second part we studied the impacts of natural selection and peasant selection on the evolution of populations, their stability and adaptation to environments during the wheat PPB project. Then a prospective study on the impacts of the adoption of heterogeneous varieties on cultivated diversity at the landscape level was conducted, by assessing the diversity of populations from PPB, simulating adoption of heterogeneous varieties scenarii and using cultivated diversity indicators. Finally, the impacts of the on-farm experimental design parameters on the adjustment and accuracy of estimates from Bayesian models were assessed, to improve our ability to detect significant differences between populations and to provide recommendations for other decentralized variety evaluation projects using the designs and models developed in the French wheat PPB project.

Les mélanges de variétés de céréales connaissent un regain d’intérêt récent, mais les méthodes pour évaluer et sélectionner des variétés sur l’aptitude au mélange ainsi que pour la conception des mélanges restent peu développées. Il a été montré que les performances de génotypes en culture pure pouvaient différer significativement de leurs performances en mélange, rendant la prédiction des performances de mélanges difficile. Mais évaluer tous les mélanges possibles entre génotypes devient techniquement impossible pour de larges panels. Ainsi, des méthodes expérimentales et statistiques sont nécessaires pour identifier les génotypes qui présentent les meilleures aptitudes au mélange, et pour prédire les meilleures combinaisons de génotypes, à partir de l’observation d’un nombre limité de mélanges.Dans une première partie, nous avons d’abord synthétisé les différentes méthodes proposées dans la littérature pour étudier les interactions plante-plante, en distinguant i) celles basées sur les performances des mélanges, permettant d’estimer des Aptitudes Générale et Spécifique au Mélange, ii) celles où les performances de chaque génotype en mélange sont accessibles, permettant d’estimer des effets Producteur et Associé. Nous avons ensuite proposé un cadre statistique basé sur des modèles mixtes pour estimer l’aptitude au mélange dans des dispositifs incomplets. Ces modèles d’Aptitude au Mélange et le modèle Producteur-Associés ont été appliqués à un panel diversifié de génotypes de blé tendre d’hiver observé dans différents dispositifs expérimentaux, révélant des interactions entre plantes de génotypes différents. Puis, les capacités de ces dispositifs et modèles à prédire les performances de mélanges de validation ont été comparées. Nous avons finalement discuté l’application de ces cadres méthodologiques à l’évaluation de l’aptitude au mélange et la possibilité de les intégrer dans des programmes de sélection.Dans une seconde partie, nous avons réalisé une synthèse bibliographique pour proposer des règles d’association afin de mieux assembler les traits reliés aux interactions entre variétés, et concevoir des idéotypes de mélanges qui favorisent les complémentarités inter-variétés. Lors d’ateliers participatifs impliquant des agriculteurs biologiques, ces règles ont ensuite été validées, infirmées, ou complétées, puis utilisées pour la conception d’idéotypes de mélanges qui correspondent aux pratiques et aux environnements des agriculteurs. Les mélanges conçus sur la base de ces règles ont ensuite été évalués à la ferme sur des critères agronomiques et sur les besoins spécifiques des agriculteurs. Les deux approches complémentaires de la thèse révèlent la possibilité de développer des mélanges variétaux localement adaptés. / Cereal variety mixtures have recently known a renewed interest but methods for screening and breeding varieties for mixing ability, or designing mixtures remain poorly developed. It has been shown that the performance in pure stand of a genotype can significantly differ from its performance in mixture, thus making mixture performance difficult to predict. But testing all the possible mixtures turns technically impossible when using large panels of genotypes. Therefore experimental and statistical methods are necessary to identify the genotypes with the best mixing ability, as well as try to predict the best combinations, from the observation of a limited number of mixtures.In a first part, we have reviewed different methods proposed in the literature to study these plant-to-plant interactions, contrasting i) the ones based on mixture performances, producing General and Specific Mixing Ability estimates, from ii) the ones where the performance of each genotype in the mixture is observed, allowing to estimate Producer and Associate effects. We have then proposed a statistical framework based on mixed models to estimate Mixing Ability in incomplete designs. These Mixing Ability models and the Producer-Associates model have been applied to a diverse panel of bread winter wheat genotypes observed in different experimental designs, revealing interactions between plants of different genotypes. Then the ability of these designs and models to predict the performance of validation mixtures have been compared. We finally discussed how these methodological frameworks can be applied to screening for mixing ability and the possibility to integrate them in breeding programs.In a second part, we performed a literature survey to propose assembly rules for better combining traits associated to plant interactions, and designing mixture idéotypes that favor the complementarities between varieties. During participatory workshops involving organic farmers, these rules have been validated, invalidated, adapted or implemented, and then used for designing mixture ideotypes that fit farmers’ practices and environments. The designed mixtures based on these rules have been assessed in on-farm trials for agronomic criteria and farmers’ specific requirements. The two complementary approaches of this thesis unleash the potential for developing locally adapted cultivar mixtures.