La fertilisation de démarrage du maïs à base de phosphate d’ammonium est une pratique courante au Québec. En effet, on présume que la croissance précoce du maïs conduit à une augmentation de rendement et à une amélioration de la qualité du grain. L’objectif de ce travail de recherche consistait à déterminer l’influence des facteurs climatiques, édaphiques et agronomiques sur le rendement, la qualité du grain de maïs et sur les doses de fertilisants phosphatés au démarrage. Une modélisation multiniveau des essais de fertilisation phosphatés du maïs recueillis au Québec de 1967 à 2009 a permis d’intégrer les facteurs déterminants pour la productivité de la culture du maïs. Les facteurs ayant un impact significatif sur le rendement sont les unités thermiques du maïs (UTM), le pH, les balances [Al

Du maïs-épi humide a été récolté de manière conventionnelle ou traité avec trois différents additifs pour évaluer leurs effets sur la stabilité aérobie, la digestibilité et les performances de finition des bovins de boucherie. Les additifs étaient : Lactobacillw plantarum et Enterococcus faecium (IBHO); Lactobacillus buchneri (IBHE) et de l'ammoniaque (AMMO). Les traitements IBHE et AMMO ont présenté le nombre le plus bas de levures et de moisissures et IBHE a amélioré la stabilité aérobie. La ration totale mélangée contenant le traitement AMMO a augmenté (P = 0.003) la rétention d'azote et la digestibilité (P < 0.05) de la fibre détergente acide et la fibre détergente neutre dans l'essai de digestibilité. Dans l'essai de finition, les traitements n'ont pas eu d'effet sur le gain de poids quotidien, l'efficacité alimentaire ni le rendement en viande maigre utilisable (P > 0.10). Cette étude conclue que ces additifs n'ont pas eu d'effet sur les performances de finition et que les cultures hétérolactiques sont plus efficaces pour maintenir la qualité de l'ensilage. / High moisture ear corn was harvested conventionally or treated with three different additives to investigate their effect on aerobic stability, digestibility and finishing performance of steers. Les additives were : Lactobacillus plantarum and Enterococcus faecium (HOBI); Lactobacillus buchneri (HEBI) and aqueous ammonia (AMMO). The HEBI and AMMO treatments presented the lower counts of yeasts and moulds and HEBI enhanced aerobic stability. During the digestion experiment, the total mixed ration containing AMMO treatment increased (P = 0.003) nitrogen retention and acid detergent fiber and neutral detergent fiber digestibility (P < 0.05). No treatment had an effect on average daily gain, feed efficiency and meat yield (P > 0.10). The current study concluded that the additives used had no effect on finishing performance of steers and that heterolactic bacteria are more efficient at maintaining silage quality.

La taille et la forme des fourrages hachés influencent la conservation en ensilage et l’utilisation par les vaches laitières. Traditionnellement, la longueur est estimée par tamisage mécanique. La mesure par imagerie proposée ici permet de caractériser des particules individuelles avec une précision accrue. Des fourrages de maïs et de luzerne hachés à trois longueurs théoriques (12,7, 25,4, et 29,6 mm) ont été utilisés. La mesure de la forme a été obtenue par le concept de Normalized Multiscale Bending Energy (NMBE) qui fait appel au traitement de signal digital. À partir de photos de particules, un algorithme développé dans MATLAB® fournit des mesures précises de la longueur, l’aire, l’épaisseur et la surface massique de chaque particule. Le tamisage mécanique sous-estimait la longueur des particules par rapport aux mesures par imagerie. La méthode du NMBE a montré que les particules de luzerne étaient plus irrégulières et plus allongées que celles de maïs. / The size and shape of chopped forage particles can influence silage conservation and feed utilization by dairy cows. Particle length is traditionally measured by mechanical sieving. Image analysis is proposed here to measure more precisely individual particles. Corn and alfalfa forages were chopped at three theoretical lengths (12.7, 25.4 and 29.6 mm). Shape measurement was obtained from the concept of Normalized Multiscale Bending Energy (NMBE) which uses digital signal processing. From pictures of chopped particles, an algorithm developed in MATLAB® provided precise measurements of length, area, thickness and area per unit mass for each particle. Mechanical sieving underestimated actual particle length as measured by image analysis. The NMBE method indicated that alfalfa particles were more irregular and elongated compared to corn particles.

Cette expérience avait pour but d'évaluer l'effet de la fraction grain de l'ensilage de maïs sur la fermentation ruminale, ainsi que sur la production et la composition du lait. De l'ensilage de maïs sans épis (EMSÉ) a été récolté après avoir enlevé manuellement les épis des plants de maïs. De l'ensilage de maïs entier (EME) a été récolté dans le même champ et la même journée. Huit (quatre avec une fistule ruminale) vaches multipares Holstein (84 jours en lait) ont été utilisées selon un dispositif en carré latin double 4x4 avec des périodes de 21 jours. Les traitements ont été (base matière sèche) 1) 23,0% EME; 2) 12,4% EMSÉ avec 10,6% de maïs grain humide pour obtenir de l'ensilage de maïs reconstitué (EMR); 3) 23,0% EMSÉ; et 4) 23,0% d'ensilage de fléole (EF). Les rations ont été formulées pour apporter le même niveau d'azote et ont été servies sous forme de ration totale mélangée une fois par jour. La consommation de matière sèche, la production de lait, de lait corrigé à 4,0% de matières grasses et de protéine, ainsi que la teneur en protéine dans le lait ont été plus élevées avec l'EME qu'avec l'EMSÉ. Les vaches ont eu tendance à moins consommer avec l'EMR, et produire moins de lait et de protéine que lorsqu'elles recevaient l'EME. Cependant, la production de lait corrigé à 4% de matières grasses a été similaire entre l'EME et l'EMR. Peu importe le traitement, la production et la teneur en matières grasses ainsi que le rapport 18:1 trans-\\ sur 18:1 trans-10 du gras du lait n'ont pas différé. L'urée du lait a eu tendance à être plus élevée avec l'EMSÉ qu'avec l'EME et l'EF, alors que l'azote ammoniacal dans le rumen a aussi été plus élevé avec l'EMSÉ qu'avec l'EF. Le pH ruminai a diminué linéairement dans le temps après les repas, mais n'a cependant pas été différent entre les traitements. Une concentration plus élevée en acétate et plus faible en propionate a conduit à un rapport acétate:propionate plus grand avec l'EMSÉ qu'avec l'EME. En conclusion, le fait d'enlever la fraction grain de l'ensilage de maïs a réduit la production de lait et a modifié la fermentation ruminale, sans toutefois affecter la teneur et la production de matières grasses du lait. De plus, malgré les différences observées dans la consommation de matière sèche et la concentration en acides gras volatils dans le rumen entre l'EME et l'EMR, le recouvrement de la production de lait corrigé pour les matières grasses à un niveau similaire à l'EME en utilisant du maïs grain humide dans l'EMR a mis en évidence l'importance de l'énergie et des nutriments contenus dans la fraction grain de l'ensilage de maïs pour supporter la production de lait.

Dans une rotation soya maïs-grain, les résidus de désencrage (RDD) ont montré un effet répressif des adventices dicotylédones annuelles. Les causes de cette répression demeurent inconnues. Ainsi, le premier objectif de cette thèse était de contribuer à les élucider. L'impact des RDD sur le carbone (C), l'azote (N), le rapport C:N, le nitrate, l'ammonium et les composés phénoliques du sol a été étudié. La phytotoxicité des solutions simulant les composés phénoliques des RDD frais et du sol amendé a été investiguée. Suite à l'application des RDD, le carbone total et le rapport C:N ont augmenté, alors que la teneur du sol en nitrate a diminué. Douze composés phénoliques ont été quantifiés dans les RDD. Suite à l'application des RDD, la vanilline et l'acide 3-hydroxy-4-methoxycinnamic ont augmenté dans le sol. Cependant, leurs concentrations sont demeurées sous le seuil de sensibilité des espèces végétales étudiées. Les résultats de cette étude montrent que l'immobilisation du nitrate est en cause pour expliquer la diminution de l'établissement de certaines espèces végétales. Cependant, l'impact des composés phénoliques des RDD, sur les plantes, n'est pas à exclure. Ces molécules sont connues pour leur implication dans l'inhibition de la nitrification et la séquestration du nitrate dans la matière organique. Le deuxième objectif de cette thèse était d'évaluer les paramètres de qualité et le rendement du soya et du maïs, cultivés en rotation de courte durée, sous trois doses des RDD combinées à trois stratégies de désherbage et trois doses d'azote appliquées au maïs. Pour le soya, le rendement en grain a pu augmenter, rester inchangé ou diminué, en fonction de la dose de RDD, de l'absence ou de la présence des mauvaises herbes, de l'année de la rotation et de l'effet résiduel de l'azote appliqué au maïs. Basé sur les signatures isotopiques 813C et ô15N du grain, les RDD auraient empêché la diminution du rendement lors des saisons sèches et ils auraient favorisé la fixation du N2. Chez le maïs, le rendement en grains a augmenté avec l'augmentation de la fertilisation azotée et il a diminué avec l'augmentation du taux des RDD appliqué, alors que les herbicides ont pu augmenter le rendement. Cette étude confirme la possibilité d'intégrer les RDD dans une stratégie de lutte aux mauvaises herbes dans la rotation soya-maïs. En revanche, d'autres recherches sont nécessaires afin d'optimiser les doses d'herbicides. Il serait aussi pertinent de déterminer les effets bénéfiques des RDD sur les écosystèmes aquatiques limitrophes aux zones agricoles.

L'architecture des plantes est le résultat combiné des développements des structures topologique et géométrique qui interviennent dans l'acquisition de la biomasse et sa répartition sous l'influence des processus physiologiques. Pourtant cet aspect a été longtemps négligé dans la communauté des modèles dynamiques. Récemment les modèles structures fonction se sont montrés pertinents pour prendre en compte des questions comme les interactions plantes environnement (l'interception de la lumière), les interactions entre croissance et développement (répartition de la biomasse) en se plaçant au niveau de l'organe. Cependant les couts en calcul de la simulation numérique de ces processus rendent les applications impraticables en agriculture. Cette thèse vise a combiner le modèle structure fonction Greenlab avec d'une part un modèle de culture et d'autre part un modèle forestier basés sur le peuplement afin d'y introduire le concept d'architecture des plantes. Le modèle de culture Pilote fournit des prédictions de récoltes basés sur les paramètres de l'environnement (radiation, précipitations) et l'indice foliaire et l'indice de récolte. Une étude sur Maïs conjointe entre Pilote et GreenLab a permis d'expliciter en détail les paramètres de la production. Les indices foliaires et de récolte dépendent directement des paramètres sources puits, et la variabilité individuelle entre plantes est explicitée directement par les variations des retards a la germination et celles des surfaces disponibles par plantes (compétition spatiale). Tous ces paramétrés peuvent être calibré par méthodes inverses. Ainsi la jonction des deux types de modèles est réalisée au niveau du passage de la plante au peuplement.Une autre étude conjointe a été effectuée avec le modèle forestier empirique PNN qui modélise la croissance des peuplements forestiers de Pins noirs. A partir des données statistiques classiques sur les mesures de troncs et de houppiers, combinées avec les connaissances architecturales du Pin issues d'AMAP, GreenLab peut restituer l'architecture de l'arbre et visualiser des scenarios de sylviculture incorporant des élagages. Le procédé va jusqu'à l'obtention d'images de synthèse réalistes des peuplements. En conséquence il semble efficace de coupler les modèles de cultures et les modèles forestiers qui intègrent les connaissances écophysiologiques au niveau peuplement avec les modèles structures fonctions qui intègrent ces connaissances au niveau de l'architecture de la plante. Le modèle GreenLab par ses affinités avec ces deux types de modèles et ses performances en calcul, permet d'apporter un complément d'information essentiel sur la description du fonctionnement d'un peuplement tant du point de vue développement, que du point de vue des relations sources puits dans la plante. Enfin le modèle couplé a une plateforme comme Xplo (AMAP) permet en plus une simulation réaliste 3D du peuplement végétal aux divers stades de la croissance. / Plant architecture implies the development of both topological and geometrical structure over time, which determines resource acquisition, in the meantime interacts with physiological processes. However it has long been overlooked in traditional community dynamics models. Based on plant architecture, functional-structural plant models (FSPM) have showed their particular capability in addressing questions like interactions between plant and environment (e.g. light interception), between structure development and growth (e.g. carbon allocation), as they take into account morphogenesis with organ-level explicit descriptions. Anyway, high demand of time and memory for simulation and inverse calculation prevents FSPM from further agricultural or sylvicultural practice. This thesis attempts the combination of a mathematic FSPM GreenLab and a crop model or an empirical forest model (EFM) to introduce individual-based architectural support for community growth study. In the case of maize, disagreement from stand level (by crop model PILOTE) and individual level (by GreenLab) growth simulations implies different emergence time of individuals, which is used to quantify the distribution. By supposing that theoretical projective area (Sp) is determined by the growth situation and the final size of individual architecture, the variance of Sp is reversely computed with the variance of organ compartment measurements to characterize individual variability. In the case of Black pine, architecture dynamics built in GreenLab according to Rauh's model (architecture model for pine tree) are adapted to the simulation of an EFM PNN. As a consequence, thinning scenarios are well incorporated in the final stand visualization. From these preliminary applications, following conclusions can be drawn: (i) FSPM is able to provide individual performances (i.e. organ development and expansion) inside an area of crop field for crop models. (ii) The crop model may regulate the combined form of individuals from integral level. Both aspects are significant to deepen understanding of stand growth. (iii) Architecture conceptions integrated in FSPM may be adapted to EFM simulations for a data-driven visualization. (iv) EFM can guarantee ecological/sylvicultural function for 3D stand visualization. To take into consideration biomass processes, additional observations are needed. As models are independent in combinations, the same methods can be extended to linkage with other stand models.

L’objectif de la présente étude est d’analyser la coordination verticale de la distribution des engrais subventionnés au Mali. Pour ce faire, nous avons adopté une approche de recherche qualitative basée sur l’exploitation de données secondaires et la collecte des informations primaires grâce à des enquêtes individuelles auprès des acteurs impliqués dans l’approvisionnement en engrais dans la région de Sikasso. Les données primaires collectées auprès de ces acteurs sont analysées par la méthode d’analyse de contenu, qui consiste à classer les informations par thématiques. Les résultats obtenus, à l’issue de l’analyse, montrent que les acteurs intervenant dans l’approvisionnement en engrais sont liés par des relations de contrats formels et informels, de système de prix au marché ou de marché au comptant et de l’intégration verticale (dans une moindre mesure) comme outils de coordination. Les résultats montrent également que les problèmes qui sévissent dans la filière d’approvisionnement en engrais subventionnés et qui peuvent constituer des obstacles (si aucune mesure n’est prise) à l’accès des producteurs à la subvention sont l’asymétrie de l’information dans les procédures d’accès à la subvention, la circulation illicite des engrais, le retard ou le non-paiement de la subvention, l’insuffisance de quotas d’engrais octroyés par l’État, l’insuffisance en moyens logistiques et financiers au niveau des secteurs de l’agriculture et l’absence de système de Crédit Agricole pour les producteurs de la zone DRA. Mots-clés : Coordination verticale, engrais, subvention, exploitation agricole, maïs, approvisionnement, service de l’agriculture. / The objective of this study is to analyze the vertical coordination of the distribution of subsidized fertilizer in Mali. To do this, we adopted a qualitative research approach based on the exploitation of secondary data and the collection of primary information through individual surveys of actors involved in fertilizer supply in the Sikasso region. The primary data collected from these actors are analyzed by the content analysis method, which consists of classifying information by theme. The results obtained from the analysis show that actors involved in fertilizer supply are bound by formal and informal contract relationships, from market to cash market systems and vertical integration (in a lesser extent) as coordination tools. The results also show that the problems in the subsidized fertilizer supply chain, which may be obstacles (if no action is taken) to producers' access to the subsidy, are the asymmetry of information in subsidy access procedures, illicit fertilizer circulation, delay or nonpayment of subsidy, insufficient State fertilizer allowances, the lack of financial and logistical means at the level of the agricultural sectors and lack of agricultural credit system for producers in the DRA zone. Keywords: Vertical coordination, fertilizer, subsidy, farm, maize, supply, agriculture service.

L'avènement des marqueurs moléculaires dans les années 80 a ouvert de nouvelles perspectives pour l'identification de locus impliqués dans la variation de caractères quantitatifs (QTL). De nombreuses études, notamment théoriques, ont montré que l'utilisation en sélection des marqueurs associés aux QTL (la Sélection Assistée par Marqueurs, SAM) pourrait permettre un gain d'efficacité par rapport à la sélection conventionnelle. En génétique végétale, la plupart des expériences de détection de QTL sont réalisées dans des populations issues du croisement entre deux lignées pures. Ainsi, beaucoup de moyens se retrouvent concentrés sur une base génétique étroite. Pourtant la probabilité de détecter des QTL est plus importante dans des populations avec une base génétique large, impliquant plus de deux parents car la diversité génétique est plus importante. Dans un contexte multiparental, le cas des populations multiparentales connectées, c'est-à-dire issues de croisements ayant un des parents en commun, présente un intérêt majeur puisque les connexions entre populations permettent pour un effectif global donné d'augmenter la puissance de détection des QTL, de comparer pour chaque QTL l'intérêt relatif de plusieurs allèles, et d'étudier leurs éventuelles interactions avec le fonds génétique. En termes de SAM, on peut penser que les marqueurs seront particulièrement intéressants dans un tel contexte pour diriger les croisements entre individus, afin de contrôler les recombinaisons entre les différents génomes parentaux et d'aider à la sélection d'individus qui cumulent les allèles favorables provenant des différents parents de départ. Aussi l'objectif de ce programme est-il de valider l'intérêt d'un schéma de SAM dans un dispositif multiparental connecté. Un croisement diallèle entre quatre lignées de maïs a permis de générer 6 populations de 150 plantes F2 chacune. La détection de QTL sur ce dispositif de 900 individus a été réalisée pour différents caractères grâce à MCQTL qui permet de prendre en compte les connexions entre populations. La comparaison des QTL détectés population par population et ceux détectés sur le dispositif complet en prenant en compte les connexions ou non, montre que l'analyse globale du dispositif en prenant en compte les connexions entre populations permet un gain de puissance substantiel et conduit à une meilleure précision de la localisation des QTL. A partir de ces résultats nous avons mis en place trois cycles de sélection sur marqueurs dans deux schémas présentant des objectifs distincts : i. obtenir un matériel plus précoce, pour le premier ii. augmenter le rendement tout en conservant une humidité des grains constante à la récolte pour le second. Pour pouvoir suivre la transmission des allèles parentaux aux QTL au cours des générations, un programme de calcul de probabilités d'identité par descendance adapté au dispositif à été développé. L'évaluation expérimentale du progrès génétique nous a permis de mettre en évidence, après 3 cycles de sélection, un gain significatif de précocité de 3 jours pour le schéma floraison et un gain significatif de 3.2 quintaux de rendement pour le schéma rendement. Parallèlement, nous avons comparé par simulation différents schémas de sélection, en nous basant sur le dispositif expérimental mis en place (nombre et effet des QTL, h²

La recherche de maïs plus tolérants au déficit hydrique est un enjeu fondamental pour la production agricole dans les prochaines décennies. Le but ce travail a été d’identifier et de caractériser des gènes impliqués dans la variation de caractères complexes affectés par le déficit hydrique chez le maïs.Nous avons tout d’abord identifié des transcrits et des protéines, dont la teneur variait entre deux mélanges de lignées recombinantes différant pour une région chromosomique influençant la croissance foliaire et la protandrie en condition de déficit hydrique. Parmi les huit gènes candidats cartographiés au niveau de la région d’intérêt, se trouvait le facteur de transcription ZmMYB31 impliqué dans la biosynthèse de la lignine. Nous avons montré que son expression était corrélée à celle de deux de ses cibles, à la teneur en lignine et à l’expression du gène ZmFatA impliqué dans la biosynthèse des acides gras, suggérant un rôle régulateur de la protéine ZmMYB31 via la synthèse de lignine et de dérivés lipidiques.Dans un second volet, nous avons montré que la sur-expression du gène candidat ZmASR1 (ZmASR1-OE) chez le maïs maintenait le rendement en condition de déficit hydrique. Des analyses transcriptomiques et protéomiques nous ont permis d’identifier 25 cibles de la protéine ZmASR1, dont sept gènes impliqués dans la biosynthèse des acides aminés branchés. Nous avons également montré qu’il existait une étroite corrélation entre 13 métabolites diminués par ZmASR1-OE, six étant connus pour être négativement corrélés à la biomasse. Enfin, des résidus phosphorylés ont été identifiés chez les protéines ZmASR1, ZmASR2 et ZmASR3, suggérant leur régulation par phosphorylation. / Maize is particularly sensitive to water deficit at reproductive stages. As such, identification of factors that confer tolerance to water deficit would pave the way for increasing agricultural productivity. The aim of this work was to identify and make up the functional characterization of candidate genes for water deficit tolerance in maize.Firstly, transcriptomic and proteomic analyses of bulked recombinant inbred lines revealed eight differentially expressed genes colocating with a chromosomal region exhibiting two QTLs for leaf growth and anthesis-silking interval sensitivities to water deficit. Among them, we identified the transcription factor ZmMYB31 gene involved in the control of lignin biosynthesis. The expression of ZmMYB31 was correlated with that of its targets genes ZmCOMT and ZmFAD9, as well as ZmFatA involved in fatty acid biosynthesis. Changes in lignin and fatty acid content allowed us to hypothesis a regulatory role of ZmMYB31 via lignin and fatty acid-derived metabolites.Secondly, we showed that transgenic maize plants overexpressing the candidate gene ZmASR1 (ZmASR1-OE) maintained kernel yield under water deficit condition in the field. Transcriptomic and proteomic analyses of ZmASR1-OE leaves allowed us to identify 25 direct or indirect target genes of ZmASR1, in particular seven genes involved in branched-chain amino acid (BCAA) biosynthesis. We also showed a tight correlation between the level of 13 decreased metabolites in ZmASR1-OE leaves, 6 of which being previously shown to be negatively correlated to biomass. Phosphoresidues were also found in ZmASR1, ZmASR2 and ZmASR3, suggesting that these proteins are regulated by phosphorylation.

Les sols agricoles sont depuis de nombreuses années contaminés directement par apports d'intrants (pesticides, fertilisants) mais également de façon indirecte en raison de la proximité de certaines installations industrielles. Notre étude porte sur des sols agricoles à l'aval de la vallée de la Thur (Haut-Rhin), polycontaminés par du chrome (488 mg/kg), du mercure (13 mg/kg) et du plomb (381 mg/kg). La phytoextraction est une méthode innovante, employée pour ses propriétés respectueuses de la vie biologique du sol et son faible coût. La faible disponibilité des métaux dans le sol (notamment Cr, Hg et Pb), et par conséquent le temps de décontamination, constitue la principale limite de cette technique. La bioaugmentation couplée à la phytoremédiation (rhizoremédiation) est une technique récente qui a été testée pour cette étude de façon à accroître la vitesse de phytoextraction. Les résultats ont montré que les microorganismes producteurs de sidérophores, notamment les Pseudomonas, étaient potentiellement intéressants pour augmenter la mobilité du chrome et du plomb dans le sol. La production de sidérophores par des cellules libres ou immobilisées de Pseudomonas cultivées en présence de divers substrats carbonés a été optimisée. L'immobilisation des microorganismes dans des billes d'alginate de calcium enrichies en lait écrémé a montré que les microorganismes étudiés produisaient plus de sidérophores en présence de métaux et que leur survie dans le sol était accrue. Les billes de Ca-alginate adsorbent plus de 90% de Cr, Fe et Pb ainsi que plus de 40% de Hg, ce qui diminue la toxicité métallique pour les cellules libres ou immobilisées, et crée également un déficit en Fe dans les billes, stimulant ainsi la production de sidérophores par les microorganismes. Les microorganismes sélectionnés ont ensuite été inoculés dans le sol contaminé, cultivé avec du maïs comme plante modèle. La bioaugmentation des pots de sol avec Pseudomonas aeruginosa co-immobilisé dans des billes de Ca-alginate avec du lait écrémé a permis de multiplier le prélèvement de Cr par les feuilles de maïs par 5,4 et celui du Pb par 3,8 par rapport aux pots non bioaugmentés. L'inoculation du sol enrichi en lait écrémé avec des cellules libres de R. metallidurans a permis d'augmenter le rélèvement foliaire de Cr par 5,2.