Les modèles climatiques prédisent pour le futur une accentuation de la fréquence et de l’intensité des épisodes de sécheresse, ce qui affecterait sérieusement les écosystèmes forestiers. En conséquence, il y a une demande croissante pour du matériel végétal plus résistant à la sécheresse, et pour la compréhension des mécanismes génétiques et physiologiques de la tolérance des arbres à la sécheresse. Dans des conditions de sécheresse, la tension dans les vaisseaux du xylème augmente, et la cavitation peut se produire causant une embolie du vaisseau qui devient alors non fonctionnel. La vulnérabilité du xylème à la cavitation est corrélée à la tolérance à la sécheresse, indiquant l’importance de ce caractère pour la tolérance à la sécheresse. Cependant, peu était connu sur la variabilité de ce caractère au niveau intra-spécifique et ses bases génétiques étaient inconnues. Dans un premier temps, nous avons démontré que la vulnérabilité à la cavitation du xylème de peuplier (Populus tremula x Populus alba) s’acclimate à des conditions de sol plus sec et que ceci s’accompagne de changements dans la structure du xylème et d’expressions géniques. Ce processus d’acclimatation appuie l’hypothèse du rôle important joué par la vulnérabilité du xylème à la cavitation dans la tolérance à la sécheresse. Dans un second temps, nous avons étudié les bases structurales et génétiques de la vulnérabilité à la cavitation grâce à deux approches. La première a consisté à étudier les changements anatomiques et d’expressions géniques se produisant au cours de l’acclimatation de la vulnérabilité du xylème à la cavitation à des conditions plus sèches. Nous avons déterminé que l’augmentation de la vulnérabilité à la cavitation dans des conditions plus sèches est corrélée à une diminution du diamètre de la paroi de la ponctuation. Nous avons observé des changements d’expression géniques dans des conditions de sécheresse mais ceux ci n’ont pas pu être reliés à un changement de la vulnérabilité à la cavitation. Dans une seconde approche, nous avons utilisé dix lignées de peupliers dont l’expression de gènes impliqués dans le métabolisme de la lignine ont été modifiés et deux lignées surexprimant une pectine méthylestérase (PME) pour examiner le rôle de ces gènes dans la vulnérabilité à la cavitation. Chez les peupliers ayant un métabolisme des lignines modifié, nous avons également testé la relation entre les propriétés hydriques et mécaniques. Nous apportons des preuves que les lignines et les pectines (à travers les PME) sont impliquées dans la vulnérabilité à la cavitation et nos données sur les lignées transgéniques de peupliers ne soutiennent pas un lien exclusif entre les propriétés hydriques et mécaniques. / Climatic models predict greater frequency and intensity of drought episodes in the future that would seriously affected forest ecosystems. As a consequence, there has been a rising demand for more drought-resistant plant materials and for the understanding of the physiological and genetic bases of tree drought tolerance. Under drought conditions, the tension in the xylem conduits increases and cavitation can occur that causes embolism and makes the vessel non functional. Xylem vulnerability to cavitation is correlated with drought tolerance, pointing that it’s an important trait for drought tolerance of trees. However, few was known about the variability of this trait at the within species level and its genetic bases were unknown. In a first part, we demonstrated that the xylem vulnerability to cavitation of poplar (Populus tremula × Populus alba) acclimated to drier soil conditions, and was accompanied with changes in xylem structure and gene expressions. This acclimation process supports the role of vulnerability to cavitation in drought tolerance. In a second part, we investigated the structural and genetic bases for vulnerability to cavitation through two approaches. In a first one, we investigated the anatomical changes and the gene expressions that occur during the acclimation of vulnerability to cavitation to drier conditions. We found that the increase in vulnerability to cavitation in drier soil conditions was related to a decrease in pit wall diameter. We observed changes in gene expressions in drier conditions but these changes could not be related to change in vulnerability to cavitation. In a second approach, we used ten transgenic poplar lines modified for expression of genes involved in lignin metabolism and two transgenic lines overexpressing a pectin methylesterase (PME) to examine the role of the respective genes in the vulnerability to cavitation. In poplars modified in lignin metabolism, we also tested the relation between hydraulic and mechanical properties. We present evidence that lignins and pectins (through PME) are involved in the vulnerability to cavitation and our data on the transgenic poplar lines do not support the exclusive link between mechanical vs. hydraulic properties.

La vulnérabilité du xylème à la cavitation est un caractère déterminant pour la tolérance des arbres à une sécheresse extrême. La connaissance des bases moléculaires de caractère serait utile pour prévoir le comportement des populations naturelles et pour orienter les choix de culture dans un contexte de changement climatique. Ce travail de thèse porte sur les bases physiques et génétiques de la vulnérabilité à la cavitation en ciblant les ponctuations car il est désormais bien admis que les ponctuations des vaisseaux du xylème sont des structures clés de ce caractère. Nous proposons un modèle mécanique de comportement des ponctuations lors de la cavitation. Il démontre comment la géométrie des ponctuations détermine leurs propriétés mécaniques et permet d’expliquer la variabilité interspécifique de la vulnérabilité à la cavitation. Pour appréhender les bases génétiques, deux approches ont été développées. D’une part, nous avons construit des lignées transgéniques de peupliers modifiées pour le métabolisme des pectines. D’autre part, nous avons montré qu’Arabidopsis thaliana est une plante modèle qui permet de prospecter les bases génétiques de la vulnérabilité à la cavitation. L’étude des lignées transgéniques de peuplier et d’un mutant d’Arabidopsis thaliana modifiés pour l’expression de polygalacturonases met en évidence l’implication de ces enzymes et plus généralement des pectines dans la vulnérabilité à la cavitation. L’ensemble de nos résultats nous amène à proposer un rôle des pectines au niveau de l’anneau de la membrane des ponctuations, dans la vulnérabilité à la cavitation. / Vulnerability to cavitation is an important feature for drought tolerance of trees. Understanding of the molecular basis of vulnerability to cavitation would be useful to predict the behavior of natural populations in the context of changing climate. This work focuses on the physical and genetic basis of vulnerability to cavitation and targets pits because they represent main candidates for the spread of embolism in wood. We propose a model of the mechanical behavior of pits while cavitation occurs. The model shows how the pits geometry influences their mechanical properties and allows explaining interspecific variability of vulnerability to cavitation. On one hand, we constructed transgenic poplars modified for pectin metabolism. On the other hand, we showed that Arabidopsis thaliana is a model plant that can be used for the study of the molecular basis of vulnerability to cavitation. Studies of poplars’ transgenic lines and Arabidopsis thaliana mutant modified for a polygalacturonase highlights the involvement of pectins in vulnerability to cavitation. Our results suggest that pectins that are located on the annulus of the pit membrane have a role in vulnerability to cavitation.

Les propriétés du bois de pin maritime varient aux niveaux chimique, anatomique et mécanique. Six types de bois peuvent être trouvés au sein d’un même arbre : bois précoce, bois tardif, bois de couronne, bois de base, bois de compression et bois opposé. Au cours de cette thèse, nous avons testé l’hypothèse selon laquelle la variabilité phénotypique des propriétés de bois, serait liée à l’expression différentielle des protéines lors de la xylogénèse. Par une approche protéomique basée sur l’électrophorèse bidimensionnelle et la spectrométrie de masse en tandem (LC ESI MS/MS), nous avons identifié 165 protéines différentiellement exprimées le long d’un gradient d’âge cambial (bois juvénile vs. bois mature) ainsi que 93 protéines différentiellement exprimées au cours de la saison de végétation (bois de printemps vs. bois d’été) chez le pin maritime. Une analyse chimique complémentaire des échantillons a été réalisée par pyrolyse analytique. Nos résultats montrent que le xylème secondaire formé en début de saison ainsi que celui qui est initié par un cambium jeune présentent une sur-expression de protéines participant à la division cellulaire. Dans le xylème issu d’un cambium âgé ou formé à la fin de l’été nous avons mis en évidence des protéines impliquées dans la défense cellulaire (dont le rôle serait de retarder la mort cellulaire programmée), ainsi que des protéines impliqués dans la biosynthèse des éléments constitutifs de la paroi. Cette étude contribue à renforcer nos connaissances sur les acteurs moléculaires intervenant lors de la xylogénèse. Elle ouvre par ailleurs des pistes de recherche sur la détection de gènes impliqués dans le contrôle génétique des propriétés du bois dans un objectif de sélection assisté par marqueurs. / Wood properties in maritime pine are highly variable at chemical, anatomical and mechanical levels. Six types of wood can be found in a single tree, early wood, late wood, crown wood, base wood, compression wood and opposite wood. In this thesis report, we tested the hypothesis that the observed variability at the phenotypic level, can be bound to the differential expression of proteins during the process of wood formation. We use the tools of proteomics, Bidimensional electrophoresis and LC ESI MS/MS for the discovery of 165 proteins differentially expressed in a cambial age gradient, (from base wood to crown wood), an 93 overexpressed proteins in a seasonal gradient (from early wood collected at the beginning of the growing season, to late wood, collected at summer) Complementary, chemical characterization of the samples was performed using analitycal pyrolisis. Our results showed that the secondary xylem formed at the beginning of the growing season, and the xylem formed by a young cambium, present a overexpression of proteins participating in the intense cell division, characteristical of those tissues, e.g. Biogenesis of cytoskeleton and hemicelluloses, RNA transcription, synthesis, folding and modification of proteins. In the xylem formed at the base of the trunk and at the end of the growing season we have found an over-expression of proteins from cell defense (they role will be to delay programmed cell death) and cell wall formation related proteins e.g. lignin biosynthesis. This study contributes to reinforce our knowledge over the molecular actors involved in the xylogenesis process. It opens, in another hand , research guides for the detection of genes involved in the genetic control of wood properties towards an objecive of marker assisted selection.

L'ammoniac atmosphérique (NH3) est principalement émis par l'agriculture. C'est le principal composé alcalin de l'atmosphère et il joue un rôle essentiel dans la chimie de l'atmosphère. Les dépôts humides et secs d'NHx (NH3 + NH4+) ont des effets négatifs directs (toxicité à fortes doses) ou indirects acidification, eutrophisation, baisse de la résistance aux stress) sur les écosystèmes naturels ou cultivés.<br />La plante peut être un puits ou une source d'NH3 pour l'atmosphère. Le sens et l'intensité des échanges dépendant du gradient de concentration entre la cavité sous stomatique et l'air. La concentration en ammoniac dans la cavité sous stomatique appelée aussi point de compensation stomatique pour l'ammoniac est déterminée par la température de la feuille, la concentration en ammoniaque ([NH4+]ap) et le pH du liquide apoplastique. Ces deux derniers paramètres dépendent du métabolisme azoté de la feuille et des diverses entrées et sorties de composés à travers le xylème et le phloème. Jusqu'à présent, seuls des modèles empiriques ont été conçus pour modéliser le point de compensation stomatique pour l'ammoniac.<br />Pour analyser le determinisme du point de compensation pour l'ammoniac, nous avons conçu une expérimentation pour mesurer sa variabilité pour de jeunes plantes de colza en fonction de la nutrition azotée et des conditions jour et nuit. Deux méthodes de mesures ont été utilisées : l'extraction d'apoplaste et la chambre à flux. Les deux méthodes montrent une corrélation positive entre la concentration en ammonium dans la solution nutritive et le point de compensation. Par contre la concentration en nitrate a peu d'influence sur le point de compensation de même qu'une alimentation mixte ammonium et nitrate réduit le point de compensation par rapport a une alimentation a même concentration en ammonium. Le point de compensation mesuré de jour n'est pas significativement différent du point de compensation mesuré de nuit même si il a tendance à être plus fort.<br />Le modèle construit est un modèle a compartiment ; il est couplé à un modèle de continuum sol plante atmosphère donnant des flux d'eau et en particulier la conductance stomatique. Il intègre un modèle de photosynthèse et les principales sources et puits d'ammoniac dans une cellule. Le modèle montre une forte dépendance du point de compensation stomatique du flux d'eau, de la température et de la concentration en ammonium dans le xylème.

Les modèles climatiques prédisent pour le futur une accentuation de la fréquence et de l'intensité des épisodes de sécheresse, ce qui affecterait sérieusement les écosystèmes forestiers. En conséquence, il y a une demande croissante pour du matériel végétal plus résistant à la sécheresse, et pour la compréhension des mécanismes génétiques et physiologiques de la tolérance des arbres à la sécheresse. Dans des conditions de sécheresse, la tension dans les vaisseaux du xylème augmente, et la cavitation peut se produire causant une embolie du vaisseau qui devient alors non fonctionnel. La vulnérabilité du xylème à la cavitation est corrélée à la tolérance à la sécheresse, indiquant l'importance de ce caractère pour la tolérance à la sécheresse. Cependant, peu était connu sur la variabilité de ce caractère au niveau intra-spécifique et ses bases génétiques étaient inconnues. Dans un premier temps, nous avons démontré que la vulnérabilité à la cavitation du xylème de peuplier (Populus tremula x Populus alba) s'acclimate à des conditions de sol plus sec et que ceci s'accompagne de changements dans la structure du xylème et d'expressions géniques. Ce processus d'acclimatation appuie l'hypothèse du rôle important joué par la vulnérabilité du xylème à la cavitation dans la tolérance à la sécheresse. Dans un second temps, nous avons étudié les bases structurales et génétiques de la vulnérabilité à la cavitation grâce à deux approches. La première a consisté à étudier les changements anatomiques et d'expressions géniques se produisant au cours de l'acclimatation de la vulnérabilité du xylème à la cavitation à des conditions plus sèches. Nous avons déterminé que l'augmentation de la vulnérabilité à la cavitation dans des conditions plus sèches est corrélée à une diminution du diamètre de la paroi de la ponctuation. Nous avons observé des changements d'expression géniques dans des conditions de sécheresse mais ceux ci n'ont pas pu être reliés à un changement de la vulnérabilité à la cavitation. Dans une seconde approche, nous avons utilisé dix lignées de peupliers dont l'expression de gènes impliqués dans le métabolisme de la lignine ont été modifiés et deux lignées surexprimant une pectine méthylestérase (PME) pour examiner le rôle de ces gènes dans la vulnérabilité à la cavitation. Chez les peupliers ayant un métabolisme des lignines modifié, nous avons également testé la relation entre les propriétés hydriques et mécaniques. Nous apportons des preuves que les lignines et les pectines (à travers les PME) sont impliquées dans la vulnérabilité à la cavitation et nos données sur les lignées transgéniques de peupliers ne soutiennent pas un lien exclusif entre les propriétés hydriques et mécaniques.

Les forêts du monde entier sont menacées de mortalités importantes lors de sécheresses intenses liés au changement climatique. Les conifères en particulier semblent extrêmement vulnérables à la mort par dysfonctionnement hydraulique de leur système vasculaire ou embolie. Le principal objectif de cette thèse est d’étudier la résistance à l’embolie des conifères dans un cadre évolutif. Premièrement, nous avons mis en évidence que la résistance à l’embolie varie d’un facteur neuf sur plus de 250 espèces parmi les 7 familles de conifères, atteignant un nouveau record du monde avec Callitris tuberculata (P50 = -18.8 MPa). Nous avons montré le lien évolutif entre cette résistance et l’anatomie des ponctuations aréolées. En combinant cette base de données unique avec une phylogénie calibrée de plus de 300 espèces, nous avons retracé la diversification des conifères et l’évolution de leur résistance à l’embolie. Nous avons découvert que plusieurs lignées de conifères ont brusquement changé de dynamiques évolutives, avec l’accélération de la spéciation et de l’évolution de résistance à l’embolie. En outre, les conifères plus résistants se sont diversifié plus rapidement, notamment les genres Cupressus, Juniperus et Callitris (Cupressaceae). La diversification de ces derniers s’est accélérée avec l’aridification de l’Australie sur les derniers 30 Millions d’années. Nous montrons que leur xylème a été façonné par la sécheresse, devenant plus résistant à l’embolie mais surtout sans compromettre l’efficience du transport de l’eau ou augmenter son coût de construction. Cette thèse élargit notre compréhension de l’évolution des plantes vasculaire face aux sécheresses intenses. / Forests worldwide are at increased risk of widespread mortality due to intense drought under current and future climate change. In particular, conifer species seem extremely vulnerable to mortality due to hydraulic failure or embolism. The main objective of this thesis was to examine conifer resistance to embolism in an evolutionary framework. Firstly, we uncovered 9-fold variation in resistance to embolism across 250 species from the 7 conifer families, culminating in a new world record in Callitris tuberculata (P50 = -18.8 MPa). We demonstrated the evolutionary relationship between increased embolism resistance and the anatomy of bordered pits. By combining this unprecedented physiological dataset with a time-calibrated phylogeny of over 300 species, we retraced conifer diversification and the evolution of embolism resistance. We discovered multiple evolutionary dynamics with several conifer lineages shifting to higher rates of speciation and trait evolution. We found that conifers with high drought resistance diversified more rapidly, especially crown groups of Cupressaceae composed of the Cupressus-Juniperus clade and the Callitris clade. Within this last group, diversification rates increased over the course of the aridification of Australia over the last 30 million years. We show how their xylem has been shaped by drought, becoming more resistant to embolism, but crucially we found no trade-off with water transport efficiency or construction costs. This work greatly expands our understanding of how vascular plants have evolved to cope with extreme drought.

Le xylème secondaire (appelé bois chez les arbres), est un tissu vasculaire caractérisé par la présence d'un composé phénolique caractéristique, la lignine qui confère hydrophobicité et résistance mécanique aux parois. La différenciation du xylème est un processus complexe qui fait intervenir plusieurs centaines de gènes dont l'expression doit être strictement régulée dans l'espace et dans le temps. Cette coordination spatiotemporelle très fine est assurée au niveau transcriptionnel par, des facteurs de transcription. Certains membres de la famille MYB sont par exemple connus pour réguler l' èxpression des gènes de la voie de biosynthèse des phénylpropanoides, incluant la lignine. Le but de mes travaux était de caractériser fonctionnellement deux facteurs de transcription MYB, EgMYBl et EgMYB2, isolés à partir d'une banque d'ADNe de xylème d'Eucalyptus gunnii. La majeure partie de mes résultats concerne la caractérisation d'EgMYBl qui phyl 0 génétiquement, fait partie du sous-groupe 4 des MYB R2R3. Ce sous-groupe comprend plusieurs répresseurs des gènes du métabolisme phénolique. Des expériences de co-expression in vivo dans le tabac appuient l'hypothèse qu'EgMYBl pourrait agir en tant que régulateur négatif de l'expression des gènes de la voie de biosynthèse de la lignine. Ce rôle potentiel en accord avec l'expression préférentielle d' EgMYB 1 dans le xylème de racines et de tiges d'Eucalyptus a été vérifié in planta chez des peupliers transgéniques. En réponse à la surexpression d'EgMYB1, le contenu en lignine du xylème secondaire des tiges est réduit. On note également une diminution ~u nombre de fibres de phloème, et des taux de ' transcrits des gènes de la biosynthèse de la lignine. De plus, des analyses transcriptomiques réalisées à partir d'ARNs de xylème et d'écorce de tiges de peupliers surexprimant EgMYBl met en évidence des classes de gènes sous-exprimés ou surexprimés. De nombreuses similitudes sont retrouvées avec les classes de gènes dérégulées chez les mutants affectés dans une des étapes de la voie de biosynthèse de la lignine, renforçant le rôle initialement proposé pour EgMYB1. Les peupliers surexprimant EgMYBl montrent également d'intéressants phénotypes foliaires qui ont été étudiés. La caractérisation fonctionnelle d'EgMYB2 réalisée chez des tabacs transgéniques surexpresseurs, nous a amenés à proposer un rôle d'activateur transcriptionnel de la voie de biosynthèse des lignines. Les résultats- 1 - présentés dans cette thèse, apportent des indications claires quant aux rôles opposés des facteurs de transcription EgMYBl et EgMYB2 dans la lignification lors de la fonnation du bois.- 11

Chez les arbres, la formation du bois dépend de la différenciation d'un tissu vasculaire appelé xylème secondaire. Les parois cellulaires du xylème sont riches en lignines, ce qui leur confère rigidité et imperméabilité indispensables au transport de la sève brute et au maintien du port dressé. La xylogénèse requiert la coordination de l'expression de plusieurs centaines de gènes dans le temps et dans l'espace. Cette coordination est assurée au niveau transcriptionnel par différents médiateurs protéiques, parmi lesquels il y a des facteurs de transcription de la famille MYB-R2R3. Peu de gènes de cette sous famille ont été préalablement caractérisés chez les conifères. Mon travail de thèse a consisté dans un premier temps à identifier plusieurs gènes MYBR2R3 potentiellement impliqués dans la formation du xylème chez les conifères, en particulier chez le pin loblolly (Pinus taeda) et l'épinette blanche (Picea glauca), et à réaliser leur caractérisation moléculaire. Différentes analyses phylogénétiques ont permis de mettre en évidence des similarités et des différences significatives dans la structure de cette famille entre les gymnospermes et les angiospermes. L'expression de ces mêmes gènes a été quantifiée par RT-QPCR, ce qui a révélé que PgMYB2, 4 et 8 sont préférentiellement exprimés dans le xylème secondaire de l'épinette et que leurs transcrits s'accumulent dans le bois de compression. La deuxième partie de mon travail a visé la caractérisation fonctionnelle de deux MYB-R2R3 de pin (PtMYBl et 8) réalisée via leur surexpression constitutive chez des transformants stables d'épinette. Ces deux facteurs MYB induisent une lignification ectopique cependant plus intense avec PfMYB8, qui bloque le développement normal des racines et conduit à la mort des plantules in vitro. L'analyse du transcriptome des plantules transgéniques par biopuces à ADN a dévoilé entre autres, l'augmentation de l'expression des gènes de la synthèse des lignines. La dernière partie de ma thèse est consacrée à la caractérisation fonctionnelle de PtMYBM placé en parallèle sous le contrôle d'un promoteur constitutif et d'un promoteur préférentiel du xylème (gène codant l'alcool cinnamylique deshydrogénase). Les plantules transgéniques ont une synthèse accrue de plusieurs terpènes et produisent de nombreux transcrits potentiellement associés aux mécanismes de défense. / In trees, wood formation depends on the differentiation of a vascular tissue refered to as secondary xylem. Xylem cell walls are rich in lignins, which confer stiffness and impermeability, properties essential for the mechanical support of the tree and for the transport of water and minerals. Xylogenesis requires the coordinated expression of several hundred genes in time and space. The regulation of gene expression is controled at the transcriptional level by different protein mediators, including transcription factors of the R2R3-MYB family. Hitherto, very few genes of this sub-family have been characterized, specially in conifers. The first part of my thesis consists in the identification and molecular characterization of several genes belonging to this family and potentially involved in xylem formation in conifers, particularly in loblolly pine (Pinus taeda) and white spruce (Picea glauca). Phylogenetic analyses highlight the major similarities as well as significant differences in the MYB family structure between gymnosperms (trees) and angiosperms (herbaceous plants and trees). I used qRT-PCR to determine transcript levels of these genes and assess their expression profiles in spruce. The data showed that the spruce transcripts for PgMYB2, 4 and 8 accumulate preferentially in secondary xylem and are upregulated in compression wood. The second part of my work aimed the functional characterization of two pine R2R3-MYB (PtMYBl and 8) via their constitutive overexpression in stable spruce transformants. The overexpression of both of these MYB transcription factors led to ectopic lignification. However, the overexpression of PtMYB8 led to a more intense lignification; it also prevented normal root development leading to the death of the in vitro plantlets. Microarrays analyses of the transgenic plantlets showed that there was a significant upregulation of many lignin biosynthesis genes, among others. The final section of my thesis describes the functional characterization of PtMYB14 based on its overexpression with either a constitutive promoter or a xylem-preferential promoter (gene coding for the cinnanyl alcohol dehydrogenase). Both types of transgenics plantlets accumulated several terpenes compounds and produced numerous transcripts potentially involved in defence mechanisms.

L'effet à court terme de la disponibilité en azote sur la formation du bois a été étudié chez le peuplier hybride. Les analyses ont été menées sur de jeunes arbres cultivés en serres et qui répondent rapidement à la fertilisation avec différentes concentrations de nitrate d'ammonium. Les arbres ayant reçu un apport élevé d'azote (10 mM) ont produit des fibres de xylème plus courtes (+ 18%) et au diamètre plus larges (+ 17%) dont la paroi cellulaire est plus épaisse par rapport aux témoins (apport d'azote 1 mM). Des colorations histologiques suggèrent que ces fibres accumulent moins de lignines et produisent une paroi enrichie en cellulose. Des variations dans la composition du bois ont aussi été mises en évidence par microspectrophotométrie FT-IR. Des analyses du bois ont donc été entreprises pour déterminer plus précisément le contenu en lignines et pour caractériser la structure des lignines qui sont déposées. Les arbres fortement fertilisés en azote produisent un bois dont la teneur en lignines est inférieure à celle des témoins (diminution de 100/0) d'après la méthode au bromure d'acétyle, mais pas selon la méthode e Klason. Par contre, la structure des lignines semble nettement affectée par l'apport élevé d'azote: on observe une diminution de la fréquence des liaisons β-O-4 et du rapport SIG, ainsi qu'une augmentation de la fréquence des unités H, des esters p-OH benzoïques et des unités G à groupe phénolique libre. Ces caractéristiques sont similaires à celles des lignines de peuplier formées lors des premiers stades de lignification. La fertilisation azotée affecte le taux de cellulose des parois ainsi que l'expression de gènes associés à la mise en place de la paroi. Des analyses réalisées pendant 28 jours de fertilisation ont montré une accumulation rapide des transcrits d'enzymes impliquées dans l'incorporation de nucléotides de sucres en réponse à l'azote. Au contraire, les transcrits de certains gènes participant à la lignification étaient moins abondants. Nos données suggèrent qu'une fertilisation azotée élevée modifie la formation des fibres du xylème de peuplier en leur donnant des caractéristiques similaires à celles des fibres de bois juvénile et de bois de tension.

La vulnérabilité du xylème à la cavitation est un caractère déterminant pour la tolérance des arbres à une sécheresse extrême. La connaissance des bases moléculaires de caractère serait utile pour prévoir le comportement des populations naturelles et pour orienter les choix de culture dans un contexte de changement climatique. Ce travail de thèse porte sur les bases physiques et génétiques de la vulnérabilité à la cavitation en ciblant les ponctuations car il est désormais bien admis que les ponctuations des vaisseaux du xylème sont des structures clés de ce caractère. Nous proposons un modèle mécanique de comportement des ponctuations lors de la cavitation. Il démontre comment la géométrie des ponctuations détermine leurs propriétés mécaniques et permet d'expliquer la variabilité interspécifique de la vulnérabilité à la cavitation. Pour appréhender les bases génétiques, deux approches ont été développées. D'une part, nous avons construit des lignées transgéniques de peupliers modifiées pour le métabolisme des pectines. D'autre part, nous avons montré qu'Arabidopsis thaliana est une plante modèle qui permet de prospecter les bases génétiques de la vulnérabilité à la cavitation. L'étude des lignées transgéniques de peuplier et d'un mutant d'Arabidopsis thaliana modifiés pour l'expression de polygalacturonases met en évidence l'implication de ces enzymes et plus généralement des pectines dans la vulnérabilité à la cavitation. L'ensemble de nos résultats nous amène à proposer un rôle des pectines au niveau de l'anneau de la membrane des ponctuations, dans la vulnérabilité à la cavitation.