L'énergie solaire est la source d'énergie la plus abondante au monde et elle peut être convertie en énergie chimique via des processus photocatalytiques. Au cours des dernières décennies, la photocatalyse sous la lumière du soleil est apparue comme une alternative innovante aux combustibles fossiles afin de résoudre et prévenir des problèmes graves liés à la crise environnementale et énergétique. Actuellement, les matériaux à base de semi-conducteurs (tels que TiO₂, C₃N₄, In₂O₃, WO₃) sont intensivement étudiés pour diverses applications photocatalytiques, y compris la réaction d’évolution d'hydrogène (HER) et la réduction de l'azote en ammoniac (NRR). Par conséquent, diverses approches telles que l'ingénierie structurelle, les hétérojonctions nanocomposites ont été étudiées afin de surmonter les problèmes de ces matériaux et ainsi augmenter l'activité catalytique. Dans le cadre de cette thèse, nous avons développé des nouvelles stratégies pour la synthèse des quatre types de photocatalyseurs efficaces pour la production d'hydrogène et la fixation de l'azote sous la lumière du soleil. Nos matériaux présentent une structure unique, qui favorise l'absorption de la lumière visible, la séparation des charges électrons-trous et l’augmentation du nombre de sites actifs.Pour l'application de la génération d'hydrogène photocatalytique, nous avons d'abord synthétisé les sphères de type éponge CdI₂nS₄ monophasées via une méthode solvothermique suivie d'un traitement au gaz contenant H₂S. La formation du complexe Cd/In avec une distribution uniforme de Cd²⁺ et In³⁺ a joué un rôle crucial dans la formation du spinelle monophasé CdIn₂S₄. L'énergie de la bande interdite s'est avérée être significativement réduite, ce qui permet une absorption étendue de la lumière visible jusqu'à 700 nm, ceci est principalement attribué à la dispersion d'espèce sulfure sur la bande de valence du CdIn₂S₄ monophasé. Avec le dépôt de Ni métallique comme cocatalyseur de réduction, le photocatalyseur hybride Ni-CdIn₂S₄ a montré une efficacité améliorée pour la production d'hydrogène sous la lumière solaire, ce qui représente une augmentation de l’activité d’environ, respectivement, 5,5 et 3,6 fois que celle des échantillons Pt-CdIn₂S₄ et Pd-CdIn₂S₄. Le deuxième système photocatalytique développé implique la préparation de nitrure de carbone graphitique dopé au S (Ni-SCN). Ce dernier est chimiquement ancré au nickel par une technique connue sous le nom de processus de photo-dépôt assisté par sulfuration. L'origine de la structure distinctive du Ni-SCN est dû à l'existence de liaisons chimiques NiS-C-N dans le système, ce qui favorisait la séparation des charges photogénérées et améliorait la capacité d’absorption lumineuse du photocatalyseur. Par conséquent, l’échantillon NiSCN synthétisé présente une excellente activité photocatalytique pour la production d'hydrogène sous la lumière du soleil. En effet, ce système présente une activité beaucoup plus élevée que celle des systèmes g-C₃N₄ dopés au S, Ni supporté g-C₃N₄ et Pt supporté g-C₃N₄ dopés au S. Pour une application photo (électro) catalytique de fixation de l'azote, nos travaux sont les premiers à rapporter la synthèse de nanoparticules d'Au chargées de nanoparticules W₁₈O₄₉ dopées au Fe (notées WOF-Au) par une synthèse solvothermique suivie d'un dépôt in situ des nanoparticules d'Au. L'incorporation de dopants Fe peut non seulement guérir les états de défaut de masse dans les réseaux non stœchiométriques W₁₈O₄₉, mais également favoriser la séparation et la migration interfaciale des électrons du photocatalyseur vers les molécules N₂ chimisorbées; tandis que les nanoparticules Au décorées sur la surface dopée au Fe W₁₈O₄₉ ont fourni les électrons à haute énergie pour la réduction de N₂ via l'effet de résonance plasmonique de surface localisé (LSPR). Le système WOF-Au plasmonique résultant montre un rendement amélioré pour la production de NH₃, beaucoup plus élevé que celui du W₁₈O₄₉ pur ainsi qu'une très grande stabilité. L'amélioration des performances photoélectrocatalytiques est principalement due à l'effet synergique des dopants Fe et des nanoparticules Au dans l'hôte W₁₈O₄₉. Enfin, les cacahuètes creuses de In₂O₃ dopées au Ru (dénotées Ru-In₂O₃ HPN) ont été fabriquées par la nouvelle stratégie d'auto-matrice suivie de la calcination des précurseurs synthétisés. Les nanoparticules uniformes In₂O₃ sont étroitement agglomérées ensemble pour former une structure de cacahuète creuse, ce qui facilite la séparation et le transport des l'électrons-trous photoexcités, améliorant l’absorption de la lumière par multi-réflexion. De plus, l'introduction des dopants Ru induit de nombreuses lacunes en oxygène à la surface et réduit l'énergie de la bande interdite du système photocatalytique. Ces lacunes d'oxygène agissent comme des centres de piégeage, facilitant la séparation des électrons trous photoexcités. Par conséquent, le taux de production d'ammoniac des Ru-In₂O₃ HPNs est 5,6 fois plus élevé que celui des In₂O₃ HPNs purs et largement supérieur au matériau en vrac d'In₂O₃, lorsqu’il est soumis à l’irradiation solaire. / Solar energy is the most abundant energy source in the world, and it can be converted into chemical energy via photocatalytic processes. Over the last decades, sunlight-driven photocatalysis has emerged as an innovative alternative to fossil fuels for solving the severe problems related to environmental diseases and the energy crisis. Currently, semiconductorbased materials (such as TiO₂, C₃N₄, In₂O₃, WO₃, BiVO₄) have been intensively studied for diverse photocatalytic applications, including the hydrogen evolution reaction (HER) and the nitrogen reduction reaction (NRR) to produce ammonia. However, the drawbacks of weak visible light absorption, low electron-hole separation with high recombination rate, and lack of surface active-sites have limited the photocatalytic performance of these semiconductorbased photocatalysts. Therefore, various approaches such as structural engineering, nanocomposite heterojunctions have been applied to overcome the limitations of these materials and boosting the catalytic activity. In this thesis, we employed novel strategies to develop four efficient photocatalytic systems for hydrogen production and nitrogen fixation. Our materials possessed a unique structure, which is advantageous to promote the visiblelight absorption, facilitate the separation of charge carrier, and increase the number of surface-active sites. For the photocatalytic hydrogen evolution application, we firstly synthesized the singlephase CdIn₂S₄ sponge-like spheres via solvothermal method followed by H₂S gas treatment. The formation of CdIn-complex with uniform distribution of Cd²⁺ and In³⁺ played a crucial role in achieving the spinel structured-single phase CdIn₂S₄. The bandgap energy was found to be significantly reduced, resulting in the extended visible light absorption up to 700 nm, which was primarily attributed to the sulfide species-mediated modification of the valence band in CdIn₂S₄ single-phase. With the deposition of Ni metal as a reduction cocatalyst, the hybrid Ni-CdIn₂S₄ photocatalyst showed enhanced solar light-driven photocatalytic hydrogen evolution efficiency, which is around 5.5 and 3.6 folds higher than that of Pt-CdIn₂S₄ and Pd-CdIn₂S₄ samples, respectively. The second developed photocatalytic system involved the preparation of chemically bonded nickel anchored S-doped graphitic-carbon nitride (Ni-SCN) through a technique known as sulfidation assisted photo-deposition process. The origin of the distinctive structure of Ni-SCN was due to the existence of Ni-S-C-N chemical bonds in the system, which fundamentally favored the separation of photogenerated electron-hole and improved the light-harvesting capabilities of the photocatalyst. Consequently, the synthesized Ni-SCN exhibited an excellent sunlight-driven photocatalytic activity toward hydrogen evolution, which was several times higher than Sdoped g-C₃N₄, Ni supported g-C₃N₄ and Pt loaded S-doped C₃N₄ systems. For photo(electro)catalytic nitrogen fixation application, our work is the first to report the synthesis of Au nanoparticles loaded Fe doped W₁₈O₄₉ (denoted as WOF-Au) nanorods through a solvothermal synthesis following by in situ deposition of Au nanoparticles. The incorporation of Fe dopants can not only heal the bulk-defect-states in nonstoichiometric W₁₈O₄₉ lattices but also promote the separation and interfacial migration of electrons from photocatalyst to chemisorbed N₂ molecules; while Au nanoparticles decorated on the Fe doped W₁₈O₄₉ surface provided the high energetic electrons for N₂ reduction via the localized surface plasmon resonance effect (LSPR). The obtained plasmonic WOF-Au system shows an enhanced NH₃ yield, which is much higher than that of the bare W₁₈O₄₉, as well as very high stability. The enhancement in photoelectrocatalytic performance is mainly contributed by the synergetic effect of Fe dopants and plasmonic Au nanoparticles on the W₁₈O₄₉ host. Lastly, Ru doped In₂O₃ hollow peanuts (demoted as Ru-In₂O₃ HPNs) were fabricated by the novel self-template strategy followed by the calcination of the as-synthesis precursors. The uniform In₂O₃ nanoparticles were closely packed together to form a hollow peanut structure, which facilitated the separation and transportation of photoinduced electron-hole and favored the light-harvesting ability by the internal multi-reflection process. Furthermore, the introduction of Ru dopants induced numerous surface oxygen vacancies and narrow down the bandgap energy of the photocatalytic system. These oxygen vacancies act as trapping centers, facilitating the separation of photoexcited electrons and holes. Consequently, the ammonia production rate of Ru-In₂O₃ HPNs was 5.6 times and much higher as compared to pure In₂O₃ HPNs and bulk material of In₂O₃ under solar light irradiation.

Thèse doctorat : Chimie et Physico-chimie moléculaires : Nancy 1 : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre.

Le domaine de l'agriculture produit une part importante des gaz à effet de serre (GES) au Canada (8%) soit 8% des 747 Mt eq. CO[indice inférieur 2] émis chaque année. L'industrie porcine, un secteur clé de l'industrie agroalimentaire est en forte croissance au Canada depuis le milieu des années 80. L'entreposage du lisier préalablement séparé compte pour la plus grande partie du méthane (CH[indice inférieur 4]) émis, un GES au pouvoir de réchauffement global 25 fois celui du dioxyde de carbone (CO[indice inférieur 2]). Pour traiter le CH[indice inférieur 4], la biofiltration a déjà fait ses preuves pour le traitement des émissions de CH[indice inférieur 4] provenant des lieux d'enfouissement sanitaires (LES) et des mines. Ce procédé peut être également appliqué au CH[indice inférieur 4] issu de l'industrie porcine. Lors de la biofiltration du CH[indice inférieur 4], plusieurs facteurs clé peuvent améliorer la performance du système de traitement biologique comme, par exemple, la température, le pH, la nature du milieu filtrant, le taux d'humidité du lit et les nutriments. En particulier, l'apport en nutriments est un facteur déterminant pour la croissance et le maintien des microorganismes traitant le CH[indice inférieur 4]. Plusieurs nutriments doivent être fournis pour assurer le bon fonctionnement d'un biofiltre : carbone, oxygène, azote, phosphore, potassium et autres. D'un autre côté, certaines substances peuvent inhiber l'oxydation du CH[indice inférieur 4] dans un biofiltre et influencer la flore microbienne : un inhibiteur ayant fait l'objet de nombreuses études sur des supports de terre est l'ammonium (NH[indice inférieur 4][indice supérieur +]). Les expériences en laboratoire devaient déterminer l'impact du NH[indice inférieur 4][indice supérieur +] dans la solution nutritive contenant du nitrate sur un biofiltre rempli d'un garnissage inorganique traitant le CH[indice inférieur 4]. Dans les conditions expérimentales considérées (Débit d'air : 0,18 m[indice supérieur 3] h[indice supérieur -1] ; Concentration de CH[indice inférieur 4] à l'entrée : 3000 ppmv ; Débit de solution nutritive : 1,5 L j[indice supérieur -1]), l'ajout de NH[indice inférieur 4][indice supérieur +] dans la solution nutritive a eu un impact sur la performance du biofiltre, faisant diminuer la conversion du CH[indice inférieur 4] de 70 à 13% entre 0,05 et 0,5 gN-NH[indice inférieur 4][indice supérieur +] L[indice supérieur -1]. Les résultats de cette étude ont aussi démontré que l'augmentation progressive du NH[indice inférieur 4][indice supérieur +] réduit l'effet inhibiteur de celui-ci sur la performance du biofiltre.

L’objectif de ce travail est d’améliorer la productivité du maïs fourrager (Zea mays L.) dans les sols calcaires tunisiens. En effet dans ces conditions édaphiques la plante se heurte à des problèmes d’ordre nutritionnel limitant l’absorption des 3 éléments essentiels. C’est pourquoi nous voulons mettre au point une nouvelle technologie capable de contourner ces contraintes. En effet la fertilisation par voie foliaire associé à un désherbage de pré émergence serait l’approche la plus logique, capable d’apporter les éléments en fonction des besoins de la plante et de constituer par conséquent une alternative à des apports traditionnels au sol qui présentent un faible coefficient d’efficacité. Pour cela nous voulons : - étudier l’effet de la dose, de la dilution de l’engrais et de son association à un herbicide de post émergence sur la biomasse et l’absorption des éléments nutritifs de la plante et comparer ces effets à ceux d’une application traditionnelle au sol. - Déterminer l’équilibre NPK permettant d’obtenir une croissance optimale de la plante et ceci par le biais d’une expérimentation de type factoriel. - Enfin transposer ce mode de fertilisation en conditions réelles au champ, en intégrant également un désherbage de post émergence. Enfin rechercher et doser, les deux molécules présentes dans l’herbicide, dans deux substrats (le sol et la plante) et étudier leur rétention à court terme : caractérisation des mécanismes d’adsorption et de désorption des deux molécules dans les deux types de sol utilisés. Les résultats obtenus en conditions contrôlées ont mis en évidence le fait que la biomasse de la plante ainsi que la quantité d’éléments exportés par celle-ci sont gouvernées par un effet variétal et un effet dose. De plus certaines associations herbicide-engrais favorisent mieux que d’autres la croissance de la plante ainsi que l’absorption des éléments appliqués. Les résultats de l’expérience de type factoriel ont montré qu’à doses égales, l’effet positif d’un apport foliaire est supérieur à celui de l’engrais apporté au sol. Ces effets positifs sont observés sur les différents paramètres étudiés (biomasse, absorption d’éléments, nutritifs, quantités exportés et coefficients apparents d’utilisation des 3 éléments appliqués). L’utilisation du logiciel SPSS montre que la relation de la biomasse (poids sec) et la quantité d’éléments apportée est de type polynomial. L’équation ainsi obtenue nous a permis de calculer la production de matière sèche et de représenter les différentes surfaces de réponse. Les résultats obtenus en conditions réelles, au champ ont montré également que l’engrais apporté sur le feuillage est le mode de fertilisation le plus efficient. Ces résultats ont montré également que pour tous les traitements, la quantité d’azote exporté par la plante, suit une courbe unimodale avec un maximum situé au prélèvement III, effectué 34 jours après le semis. Par contre les quantités de P et les quantités de K exportés augmentent de façon continue, depuis le prélèvement I (26 jours après le semis) jusqu’à la récolte finale (97 jours après le semis). C’est (l’épi +tige) qui exporte la plus grande quantité (pratiquement le double). Un effet pompe dû au traitement foliaire a été également observé. Cet effet stimule l’absorption des éléments nutritifs par les racines et permet une meilleure valorisation des réserves du sol. En plus le désherbage de post émergence associé à l’engrais a montré une plus grande efficacité à l’égard de la flore adventice présente, en comparaison à l’application de l’herbicide seul ou associé à l’engrais appliqué au sol. Le dosage des deux molécules herbicides en HPLC a montré que les teneurs des 2 molécules dans la plante et dans le sol sont inférieures à la limite de détermination. (les limites de détection et de détermination ont été estimées respectivement à de valeurs de 0,02 et de 0,05 mg/kg de sol). Les coefficients de corrélation des droites d’étalonnage obtenues, sont supérieurs à 0,99 et le pourcentage de recouvrement se situe entre 84 et 104% (intervalle de confiance est de plus ou moins 18%). Les isothermes d’adsorption obtenues dans le cas du 2,4-D sont respectivement de type L avec Kf = 0,9 et n inférieur (sol A) et de type C, avec Kf = 0,8 et n voisin de 1 (sol B). Ces résultas montrent qu’en présence d’un pH (alcalin), la molécule entant qu’acide faible est dissociée. Cette forme est peu retenue par les colloïdes du sol ce qui favorise son transfert ainsi que sa dégradation. La normalisation, du coefficient de distribution Kd, à la teneur en matière organique et à la teneur en carbone organique montre que pour des horizons de 0-30, 30 – 60 et 60 -120 cm, les valeurs de KOM et KOC dans le sol A, restent pratiquement identiques dans les 3 horizons. Par contre dans le sol B ces coefficients sont plus faibles dans l’horizon supérieur (0-30 cm). Par contre les isothermes d’adsorption de la carfentrazone ont mis en évidence l’absence de celle-ci et par conséquent la conversion de molécule en ses métabolites.

Le cas de l'interaction modèle entre le riz et le champignon pathogène Magnaporthe oryzae a été étudié afin de mieux comprendre les effets d'une pratique culturale, la fertilisation azotée, sur la résistance. Ce travail a permis de mettre au point un système simplifié permettant d'étudier au laboratoire l'augmentation de la sensibilité induite par l'apport azoté, un phénomène dénommé NIS (Nitrogen-Induced Susceptibility), d'analyser les effets de l'azote sur la croissance de M. oryzae et son pouvoir pathogène, d'explorer les effets de l'azote au travers de la diversité du riz et des différents types de résistance (complètes et partielles), et d'identifier par cartographie des zones du génome du riz importantes pour la NIS. L'expression des gènes de défenses ne semble pas altérée en cas de régime riche en azote. Au contraire, le suivi cytologique de l'infection par M. oryzae a mis évidence que la pénétration du champignon n'était pas modifiée par la présence d'azote alors que sa croissance dans la plante est accrue. Le niveau de maladie a pu être augmenté par apport d'acides aminés 24h après le début de l'infection, suggérant qu'une relation trophique est probablement à la base de la NIS. Une analyse de l'effet de l'azote sur la sensibilité à la pyriculariose à travers la diversité du riz nous a permis de mieux caractériser la diversité du phénomène de NIS. La NIS est très polymorphe mais n'est pas corrélée à la différence liée aux sous-groupes indica et japonica du riz. Par ailleurs, un fort apport en azote a réduit la résistance déclenchée par le gène de résistance Pi1, suggérant que la robustesse de ces gènes peut être affectée par la NIS Enfin, un locus qui contrôle la sensibilité du riz à la pyriculariose sous un régime riche en azote a été identifié sur le chromosome 1. Plusieurs éléments suggèrent un lien possible entre l'efficacité de l'utilisation de l'azote (NUE) et la NIS. / Nitrogen-Induced Susceptibility (NIS) to plant diseases is a widespread phenomenon. In this work, we set an experimental system in which nitrogen supply strongly affects rice blast susceptibility whereas it is only slightly perturbing plant growth. We show that fungal growth is affected before and after penetration in the plant but that the final penetration rate is not affected; thus a change in penetration is not responsible for increased susceptibility. Differences in total nitrogen amount and defense gene expression before infection are unlikely to be responsible for the observed increase in penetration. After penetration, small changes in plant growth, but not modifications of the transcriptional regulation of defense genes, could be responsible for nitrogen-induced susceptibility. On the other hand, the fungus seems to perceive small differences in nitrogen amount after penetration and this may explain enhanced growth under high nitrogen regime. Indeed, exogenous treatment with some free amino acids after inoculation mimicked Nitrogen-Induced Susceptibility, further arguing that this phenomenon is mostly due to a trophic relation between the plant and the fungus. We also used our experimental system that does not strongly affect plant development to address the question of NIS polymorphism across rice diversity. We show that the capacity of rice to display NIS is highly polymorphic and does not correlate with difference related to indica/japonica sub-groups. We also tested the robustness of three different major resistance genes under high nitrogen. Nitrogen partially breaks down resistance triggered by the Pi1 gene. Cytological examination indicates that penetration rate is not affected by high nitrogen whereas growth of the fungus is increased inside the plant. Using the CSSL mapping population between Nipponbare and Kasalath, we identified a Kasalath locus on chromosome 1, called NIS1, which dominantly increases susceptibility under high nitrogen. We discuss the possible relationships between Nitrogen Use Efficiency (NUE), disease resistance regulation and NIS. This work provides evidences that robust forms of partial resistance exist across diversity and can be genetically mapped. This work also suggests that under certain environmental circumstances, complete resistance may breakdown, irrelevantly of the capacity of the fungus to mutate. These aspects should be considered while breeding for robust forms of resistance to blast disease.

L’étude de l’incorporation de l’azote dans des bioverres du système SiO2-Na2O-CaO, a été abordée selon une approche globale de la synthèse des bioverres oxynitrurés et oxyfluoronitrurés jusqu’à leurs caractérisations physico-chimiques, mécaniques et biologiques. Les protocoles de synthèse de ces verres dopés à l’azote ont été mis en place. Les différents verres élaborés ont présenté une structure amorphe et homogène. Des analyses WDS ont confirmé l’insertion de l’azote dans ces verres. L’ajout du fluor dans la composition des verres a permis de conserver le maximum d’azote dans les verres. Des études structurales par RMN-MAS du 29Si pour les verres oxynitrurés (Si-Na-Ca-O-N), et parRMN-MAS du 29Si et du 19F pour les verres oxyfluoronitrurés (Si-Na-Ca-N-O-F), ont permis de mettre en évidence des entités constitutives du réseau silicate, et de confirmer aussi l’insertion de l’azote au sein du verre.L’étude de l’influence de l’azote introduit dans la matrice vitreuse sur les propriétés physicochimiques et mécaniques a également été étudiée, et a montré une augmentation de ces propriétés avec le taux d’azote.Le comportement des différents verres a ensuite été évalué lors de tests in vitro en milieu physiologique simulé pour différents délais d’immersion, en l’absence puis en présence de cellules. L’influence de l’azote inséré dans les verres sur la bioactivité a ainsi été étudiée. Enfin, une étude bactériologique a été réalisée sur les verres oxynitrurés et oxyfluoronitrurés. / This work presents the study of nitrogen addition in bioglasses of the system SiO2-Na2O-CaO. The purpose is to determine the effects of nitrogen addition on the physical and mechanical properties and the structure of oxynitride bioglasses based on the system Na2O-CaO-SiO2-Si3N4.In first time, the protocols of synthesis of these glasses were set up. The various elaborated glasses presented an amorphous and homogeneous structure. Analysis WDS confirmed the insertion of the nitrogen in these glasses. The addition of the fluorine in the composition of glasses allowed to keep themaximum of nitrogen in glasses. The glass transition temperature, density, hardness, elastic modulus and fracture toughness were measured and observed to increase linearly with nitrogen content. These increases are consistent withthe incorporation of N into the glass structure in three-fold coordination with silicon with result in extra cross-linking of the glass network. Structural studies by RMN-MAS of the 29Si for oxynitride glasses (Si-Na-Ca-O-N), and by RMN-MAS of the 29Si and the 19F for oxyfluoronitride glasses (Si-Na-Ca-N-O-F) and infrared spectroscopy have shown that all the N atoms are bonded to the Si atoms. The influence of the nitrogen inserted into glasses on the bioactivity was so studied. Finally, a bacteriological study was realized on oxynitride glasses and oxyfluoronitride glasses.

Le débourrement des bourgeons axillaires conditionne la ramification, donc l’établissement de l’architecture chez les végétaux. L’azote est impliqué dans la croissance des jeunes organes tels que les axes secondaires (axes II) issus du débourrement des bourgeons. Plusieurs études ont démontré que la concentration en acides aminés augmente dans la sève au cours de la reprise de croissance printanière, dont le débourrement des bourgeons est une étape importante. L’identité et l’origine des acides aminés impliqués dans le débourrement et les premières phases d’allongement des axes II n’ont pourtant pas encore été clairement établies. Ce travail a pour objectif de comprendre, chez Rosa hybrida, les phénomènes nutritionnels sous-jacents à l’apparition de différents phénotypes de ramification. Pour ce faire, nous avons fait varier la concentration et les périodes d’apport de nitrate dans la solution nutritive au cours de la croissance, avant et après l’initiation du débourrement par décapitation. Nous avons montré in planta que la concentration d’asparagine augmente dans la sève et dans l’ensemble des tissus pendant l’allongement des axes II et provient tout d’abord majoritairement des réserves puis, après la décapitation, en quantité de plus en plus importante de l’absorption courante. Cet acide aminé est le seul capable, en présence de sucres, d’initier une croissance efficace des axes II in vitro, notamment en contribuant à placer le statut des régulateurs de croissance dans un contexte favorable au débourrement. Une approche par RNAseq a mis en évidence 848 séquences potentiellement impliquées dans le débourrement en réponse au nitrate. Parmi elles, le couple Asparaginase / Asparagine synthétase s’exprime respectivement durant la phase de dormance ou le débourrement, ce qui renforce l’importante de l’asparagine dans ce phénomène. Ces deux échelles d’approche ont permis de compléter le modèle intégratif du débourrement en intégrant la nutrition des nouveaux organes. / Axillary bud outgrowth is an essential process of plant branching to set-up its architecture. Nitrogen is implicated in the development of young organs such as secondary axes (axes II) resulting from bud outgrowth. Several studies have previously shown that amino acid concentration increase in the xylem sap during spring regrowth whom bud outgrowth is an essential step. The exact nature of the amino acids implicated in the bud outgrowth and initial axe II elongation have not yet been determinated. The present work aims to understand in Rosa hybrida the nutrition processes implicated in the set-up of different branching phenotypes. To achieve this goal, we brought different nitrate concentrations to the plant before and after bud outgrowth initation by apex removing. We showed in planta that asparagine concentration increases in the sap and in the tissues during axes II growth, initialy originating from internal stores and, after decapitation, increasingly coming from current uptake. This amino acid is the sole able to evoke in vitro an efficient elongation of axes II in the presence of sugar throught the establishment of growth regulators metabolism status that is favorable to the outgrowth process. Transcriptome study using RNAseq features 848 sequences that are potentially implicated in bud outgrowth in response to nitrate. Among them, the expression of Asparaginase takes place during dormancy while, in contrast, Asparagine synthase gene is active during bud outgrowth, highlighting the importance of asparagine in this phenomenon. These approaches conducted at two different scales contribute to append with nitrogen nutrition the integrated model of bud outgrowth.

La difficulté d'estimer avec fiabilité la contribution des cultures de légumineuses au pool azoté du sol est un frein à l'accroissement de l'utilisation de ces cultures en tant qu'alternative aux engrais azotés chimiques. D'une part, il est difficile de prévoir la quantité d'azote (N) fixé en fonction des conditions de culture. D'autre part, il existe une grande incertitude sur la quantité d'azote provenant des parties souterraines et principalement de l'N rhizodéposé. Dans ce contexte, le premier objectif de mon travail de thèse était d'adapter et d'affiner une méthode de marquage utilisant le tracer 15N pour mesurer la quantité d'N rhizodéposé par une culture de pois. Deux méthodes « split-root » et « cotton-wick » ainsi que plusieurs conditions de marquage ont été testées. Les effets de la disponibilité en azote du sol, d'un stress hydrique et des sources d'azote sur ce processus ont également été étudiés chez différentes variétés et lignées isogéniques de pois. L'estimation de la rhizodéposition est influencée par la fréquence de marquage et la concentration de la solution de marquage. Cependant, des résultats fiables ont été obtenus avec les deux méthodes de marquage lorsque les plantes étaient soumises à un marquage continu avec une solution diluée d'urée. Pour des raisons pratiques, la méthode « cotton-wick » a été adaptée pour les expérimentations en conditions de plein champ. La proportion d'azote allouée aux parties souterraines n'était influencée ni par un stress hydrique, ni par la disponibilité en azote du sol ou les sources d'azote. L'N rhizodéposé représentait 90% de l'azote total des parties souterraines. De ce fait, l'azote des parties souterraines devrait être intégré dans le calcul du bilan N après une culture de légumineuse ainsi que pour la prédiction des économies en N pour les cultures suivantes dans les systèmes de cultures basés sur les légumineuses.

Afin de mieux comprendre les sources et flux de nitrate dans la zone euphotique et le rôle potentiel de la fixation de l'azote atmosphérique dans la région du front des Açores (Atlantique nord-est subtropical), nous avons étudié la distribution du δ15N et δ18O du nitrate à six stations. Nous avons également mesuré le δ15N de l'azote organique dissous (AOD) de l'eau de surface, ainsi que la composition isotopique de l'azote particulaire (AP) exporté de 2003 à 2005 à la station KIEL276 (2000 m de profondeur). Nous observons une diminution du δ15N-NO3 et une augmentation du δ18O-NO3- à mesure que la concentration de nitrate diminue dans l'eau de surface pour la plupart des stations. Étant donné que l'assimilation du nitrate par le phytoplancton produit un enrichissement égal du δ15N et δ18O du nitrate, les anomalies des isotopes du nitrate dans l'eau de surface (Δ(15;18) jusqu'à ~-6%o) indiquent que l'assimilation du nitrate n'est pas le seul processus qui contrôle la composition isotopique du nitrate dans la zone photique et suggère qu'il y a reminéralisation d'azote atmosphérique nouvellement fixé dans les eaux de surface et sous surface. La concentration et le δ15N de l'AOD de l'eau de surface sont spatialement invariables avec des valeurs moyennes respectives de 4,7±0,5 f-µmol/L et 2,6±0,4%o (n=35), ce qui est en accord avec l'idée d'un réservoir océanique d'AOD majoritairement récalcitrant. La moyenne pondérée du δ15N de l'AP exporté (1,8±0,8%o, n=33) pendant les deux années d'échantillonnage est faible par rapport à la valeur du δ15N du nitrate dans la thermocline. Le faible δ15N de l'AP exporté, avec les anomalies isotopiques du N et O du nitrate et l'observation de ratios élevés des concentrations de nitrate par rapport au phosphate dans les eaux de surface et sous surface suggèrent fortement que la fixation de l'azote atmosphérique, étant un apport de matière organique ayant un faible δ15N, représente une composante majeure du cycle de l'azote dans l'Atlantique nord-est subtropical. Des bilans isotopiques simplifiés (pour le N et O du nitrate) indiquent que la fixation de l'azote, à un taux de 56-75 mmol N m-2 an-1, pourrait représenter jusqu'à ~40% de la production primaire exportée et être ainsi aussi importante que la diffusion verticale du nitrate à travers la thermocline pour soutenir la production nouvelle. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Fixation de l'azote, Front des Açores, Atlantique nord-est subtropical, δ15N et δ18O du nitrate, δ15N de l'azote organique dissous, δ15N de l'azote particulaire exporté.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Physico-chimie de l'atmosphère : Toulouse 3 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 135-140.