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.

Un dispositif agronomique pérennisé entre 1995 et 1999 avec des systèmes de culture de maïs à couvertures végétales a été installé dans la zone écologique à forêt semi-décidue de Côte d'Ivoire. L'offre en N d'origine organique est étudiée dans le cadre de systèmes de culture de maïs, avec une durée de jachère de 6 mois (SC6MJ) et 18 mois (SC18MJ). Les jachères sont occupées soit par Chromolaena odorata (subspontanée), soit par Pueraria phaseoloides (introduite). Ces quatre systèmes sont comparés à deux témoins, un sans Chromolaena pour les SC6MJ et un avec brûlis de Chromolaena pour les SC18MJ. Les systèmes à couvertures végétales sont gérés en couvertures vivantes avec des herbicides et leur pérennité est assurée par une reprise de croissance des espèces avant la récolte de la céréale. Les systèmes à SC6MJ bénéficient d'une fertilisation modérée en phosphore. L'étude réalisée pose comme hypothèses de départ que (i) les déterminants de l'offre à court terme (cycle cultural) et à moyen terme (effets cumulés) dépendront principalement des quantités et de la qualité des litières de surface d'origine des jachères (ii) ces effets se concentreront à la surface du sol. Le potentiel de minéralisation des litières au laboratoire est corrélé avec leur rapport C/N, plus faible pour Pueraria (C/N entre 20 à 23) que pour Chromolaena (C/N entre 25 à 43). En 1998 la vitesse de disparition des litières suivie avec des " sacs de décomposition " est beaucoup plus rapide qu'en 1999 en relation au début du cycle de décomposition avec le régime pluviométrique. Les deux années la quantité de litières présentes après la coupe détermine le taux de décomposition à moyen terme des litières. Ces dynamiques, modélisées sur deux années, permettent de distinguer un compartiment de litières à disparition rapide et un compartiment à disparition lente. La comparaison des pertes en C dans des " sacs de décomposition " à maille différente montre que l'activité de la mésofaune et de la macrofaune du sol pourrait être responsable de la disparition de 50 % des litières au début du processus de décomposition et de 35% à la fin du processus de décomposition. Leur action de fragmentation et d'incorporation au sol des litières (meules des termites champignonnistes situées à la surface du sol) permet une disparition comparativement plus rapide des litières de Chromolaena que celles de Pueraria. L'application des modèles aux données obtenues sur les mobilisations en N des jachères en relation avec les besoins de la culture en N indique (i) un risque " d'asynchronie " en début de cycle (ii) une offre insuffisante en fin de cycle pour les SC6MJ (iii) peu de différenciation entre l'offre de Chromolaena et celle de Pueraria. L'offre en N in situ du sol en surface (0-10 cm) en 1998 et 1999, estimée pendant des périodes de 90 jours durant le cycle du maïs par des mesures et des incubations de sol, est corrélée pour les SC6MJ avec les mobilisations en N du maïs dans les parties aériennes. C'est le traitement avec Pueraria qui les deux années satisfait le mieux les besoins en N de la culture et cette offre est comparable à celle des SC18MJ. L'offre en N varie peu selon les traitements des SC18MJ. Le régime pluviométrique intervient (i) à une échelle pluriannuelle, en déterminant, l'intensité du pic de minéralisation en N minéral du sol et les accumulations en N dans les parties aériennes des jachères (ii) à l'échelle de la campagne en interaction avec les litières en surface et l'activité des systèmes racinaires des couvertures végétales. La litière de Pueraria semble mieux conserver l'humidité du sol et le système racinaire de Chromolaena mobiliser de plus fortes quantités d'eau. En situations hydriques limitantes, la minéralisation nette est corrélée aux humidités de sol. Les litières semblent être à l'origine en 1998 de l'augmentation de la biomasse microbienne du sol en surface créant ainsi une source potentielle d'immobilisation temporaire de N. En 1998 l'offre en N estimée par minéralisation nette indique une meilleure synchronie avec les besoins de la culture malgré une pluviométrie plus abondante en début de cycle par rapport en 1999. Une étude utilisant l'abondance naturelle 15N permet d'estimer que la litière de Pueraria peut contribuer fortement à la nutrition azotée de la culture, de 30 à 41% en 1998 et de 64 à 87% en 1999 dans le cadre du système de culture à jachère de 6 mois. Les différenciations sur les matières organiques du sol (MOS) indiquent un début d'effet sur les stocks évalués sur 0-10 cm en moyenne à 2.34 t ha-1 N pour les SC6MJ et en moyenne à 2.83 t ha-1 N pour les SC18MJ. Pour les SC6MJ la différence obtenue entre les apports et les pertes sur quatre années suggère que Chromolaena conserve mieux les stocks en C et N que Pueraria. La comparaison avec une jachère forestière située hors dispositif indique que la disponibilité en matériaux facilement minéralisables dans nos agrosystèmes est (i) réduite en fin de saison des pluies (ii) diminuée par la pratique du brûlis (iii) peu augmentée par la pratique de la jachère. Les études sur des incubations de longue durée (106 et 85 jours) montrent des effets significatifs sur les modélisations faites par ajustement aux points expérimentaux sur les cinétiques de respiration et de minéralisation nette cumulées (exprimées en proportion par rapport au C et N total du sol). Elles permettent d'identifier d'importants facteurs de différenciation au niveau du compartiment des MOS à taux de renouvellement élevé. Pour les SC6JM ce compartiment représente une part plus importante avec Pueraria, certainement en relation directe avec des apports cumulés de plus grande qualité biochimique (rapport lignine / N). La durée de la jachère n'améliore pas la disponibilité en N facilement minéralisable indiquant ainsi un blocage de C et N au niveau du sol de nature physique et/ou biochimique.

La matière organique des sols (MOS) représente un réservoir majeur de carbone. Certaines pratiques agricoles ont pour effet de minéraliser la MOS. Dans un système où les résidus de cultures sont retournés au sol, la biomasse racinaire contribue plus à la MOS que les parties aériennes, alors que la proportion de MO contenue dans les racines est plus faible. Afin de mieux comprendre les processus de dégradation et/ou de stabilisation de la MOS, nous avons choisi d'étudier dans une chronoséquence blé/maïs, la dynamique des marqueurs de deux biopolyesters, les cutines et les subérines, spécifiques des parties aériennes et souterraines des plantes. Le blé est une plante en C3 (13C ≈ -28‰) alors que le maïs est une plante en C4 (13C ≈ -12‰). Ce dispositif permet de suivre in situ, l'incorporation des marqueurs provenant du maïs à la MOS, par mesure de leur 13C dans le sol. Les marqueurs des cutines du maïs ne sont pas ou peu incorporés à la MOS, alors que ceux des subérines du maïs le sont, lors des six premières années de culture de maïs. Les marqueurs des cutines sont stabilisés dans le sol, soit parce qu'ils appartiennent à un compartiment chimiquement réfractaire, soit parce qu'ils sont protégés par la matrice du sol (protection physique, adsorption sur les minéraux). Les marqueurs des subérines, présentent deux compartiments cinétiques, un rapidement renouvelable, l'autre plus stable suivant les mécanismes de protections semblables à ceux des cutines. En profondeur, la concentration des marqueurs des subérines des racines de maïs augmente alors que celle des cutines diminue, indiquant que le changement de culture de blé à maïs influence la dynamique de la MOS.

No description available.

Le Grand hamster (Cricetus cricetus), l’un des mammifères les plus menacés d’Europe, est en voie d’extinction en France. Toutefois, nous manquons d’information sur les causes de son déclin et sur comment améliorer sa conservation. Durant ma thèse, je me suis intéressée à l’effet des cultures sur la reproduction du hamster. Les principaux résultats indiquent qu’une consommation importante de maïs conduit à une diminution drastique du succès reproducteur en raison d’une carence en vitamine B3. Une autre étude démontre que des associations de cultures (blé-soja ou maïs-tournesol) sont favorables au hamster et devraient être mises en place en Alsace. En parallèle, j’ai développé un tube anti-prédation (TAP) pour améliorer les passages à faune et reconnecter les populations sauvages. Des tests comportementaux ont révélé que les hamsters présentent des comportements audacieux face au prédateur, mais utilisent tout de même le TAP comme refuge, validant sa fonction anti-prédation. Le TAP sera maintenant mis en place dans plusieurs passages à faune en Alsace. Les résultats de cette thèse vont maintenant bénéficier à la conservation du hamster en France et en Europe. / The European hamster (Cricetus cricetus), one of the most endangered mammal in Europe, is on the verge of extinction in France. However, we are still lacking information on the causes of its decline and on how to improve its conservation. During my PhD, I therefore investigated for the nutritional effects of crops on hamsters’ fitness. The main results highlight that elevated maize consumption is severely reducing hamsters’ reproduction because of a major deficiency in vitamin B3. Then, I found that crop associations such as wheat-soybean and maize-sunflower are favorable to the species and should be implemented in the Alsace. I also developed an anti-predation tube (APT) that will serve to upgrade wildlife underpasses and ultimately allow to reconnect wild populations. Moreover, behavioral tests presented in this thesis reveal that hamsters display bold behaviors when facing a predator. Nonetheless, they use the APT as a refuge in such cases, which validated its anti-predatory function. Therefore, the APT will now be implemented in wildlife underpasses in the Alsace. Results of this PhD will now benefit the conservation of the species in France and in Europe.

Dans le but de développer des matériaux à partir d’une ressource renouvelable de moindre coût que l’amidon, des matériaux à base de farine de maïs ont été élaborés par extrusion-injection. La caractérisation des propriétés physico-chimiques de ces matériaux a révélé que le taux de glycérol (ajouté à la farine de maïs en tant que plastifiant) et le profil des zones de cisaillement employé lors de l’extrusion influencent significativement le taux de déstructuration de l’amidon et des protéines de la farine de maïs. Ceci a pu être établi en croisant notamment les résultats de l’analyse par diffraction aux rayons X, par spectroscopie infra-rouge à transformée de Fourier, de l’analyse calorimétrique différentielle à balayage à des observations par microscopie confocale à balayage laser des matériaux. De plus, le suivi des cinétiques d’hydrolyse en sucres réducteurs de l’amidon par des enzymes amylolytiques en présence et en absence d’enzymes protéolytiques a pu être relié à la déstructuration des protéines. Les matériaux obtenus présentent cependant des inconvénients rédhibitoires pour certaines applications comme l’hygroscopie élevée et le vieillissement rapide dans le temps. L’ajout de polybutylène succinate (PBS) au mélange farine-glycérol a cependant permis de conduire à une amélioration des propriétés mécaniques et à une réduction de l’hygroscopie de ces matériaux. Les observations de la morphologie de ces matériaux par microscopie électronique à balayage ont montré que la farine de maïs et le PBS sont incompatibles et présentent une morphologie qui varie selon le taux de PBS dans le mélange (30, 50 ou 70%). L’étude de la cinétique d’hydrolyse de l’amidon de la farine de maïs par des enzymes amylolytiques a permis de mettre en évidence l’influence de plusieurs facteurs : (i) la cristallinité de l’amidon, (ii) l’aire spécifique, (iii) la porosité et (iv) la morphologie des matériaux. De plus, l’évaluation de la biodégradation par voie microbienne en milieu liquide et solide par voie aérobie ou anaérobie a montré les mêmes tendances globales que les résultats obtenus par voie enzymatique. Ainsi, les matériaux élaborés à partir des formulations présentant des proportions de PBS excédant 50 % ne sont pas biodégradables au sens de la norme ISO 14855/1999 et sont également faiblement hydrolysés par les enzymes amylolytiques. / In order to develop materials from a cheaper renewable resource than starch, materials based on corn flour were prepared by extrusion and injection. The physicochemical characterization of these materials revealed that the glycerol content (used as plasticizer) and the profiles of shear zones used during extrusion significantly influence the destructuration intensity of starch and proteins of that composed corn flour. This could be established by combining the results of X-ray diffraction analysis, Fourier transform infrared spectroscopy, differential scanning calorimetry, and laser scanning confocal microscopy observations. In addition, the kinetics of the hydrolysis of starch into reducing sugars by amylolytic enzymes in the presence and absence of proteolytic enzymes significantly differed only when the initial structuration of proteins in corn flour was preserved. The materials obtained presented limitations for some applications namely due to their high hygroscopicity and rapid aging over time. The addition of polybutylene succinate (PBS) to flour-glycerol mixture improved mechanical properties and reduced hygroscopicity of the materials. The observation of these materials by scanning electron microscopy showed that corn flour and PBS are incompatible and have a morphology that varies according to the PBS content in the mixture (30, 50 or 70%). The study of the hydrolysis kinetics of starch corn flour by amylolytic enzymes contributed to highlight the influence of several parameters : (i) starch crystallinity, (ii) specific area, (iii) porosity, and (iv) material morphology. In addition, the evaluation of the microbial biodegradation in liquid and solid media aerobically or anaerobically showed the same overall trends as the results obtained by enzymatic hydrolysis. Thus, materials produced from formulations having PBS ratios exceeding 50% are not biodegradable according to the ISO 14855/1999 and are weakly hydrolyzed by amylolytic enzymes.

L’ensilage de maïs, fourrage principal dans les rations hivernales des ruminants à haut niveau de production, est composé de deux fractions énergétiques : l’amidon et les parois végétales. Les proportions relatives de ces deux fractions varient selon le stade de maturité de la plante à la récolte, la variété cultivée et les conditions de culture. Proposé dans les années 1990, le système de prévision de la valeur nutritive de l’ensilage de maïs, basé sur l’estimation de la digestibilité de la matière organique (dMO) dans le tube digestif total, nécessite d’être amélioré pour prendre en compte de façon explicite la contribution respective de l’amidon et des parois végétales à la MO digérée, et permettre d’estimer la part de l’amidon dégradée dans le rumen. Par ailleurs, la validité des équations actuellement utilisées doit être vérifiée sur les nouvelles variétés de maïs et pour des pratiques de récolte qui ont sensiblement évolué par rapport aux années 1980. Les objectifs de la thèse étaient 1) d’acquérir de nouvelles données de référence de la dMO et des fractions amidon et parois végétales de l’ensilage de maïs mesurées in vivo, 2) de préciser la partition de la digestion de l’amidon et des parois végétales entre le rumen et les intestins et 3) de rechercher de nouveaux critères de prévision du devenir de l’amidon et des parois végétales dans le tube digestif. La digestibilité in vivo chez le mouton a été mesurée pour 36 ensilages de maïs résultant pour 32 d’entre eux de la culture 2 années consécutives en un même site de 4 variétés récoltées à 4 stades de maturité ; 4 ensilages supplémentaires ont été réalisées sur un second site de culture avec 2 variétés et 2 stades de maturité. La dégradabilité ruminale in sacco de l’amidon et des parois a également été mesurée chez la vache pour ces 36 maïs avec une méthodologie mise au point pour les fourrages riches en amidon. Pour les 4 ensilages de maïs cultivés sur le second site, un bilan digestif complet au niveau du rumen et des intestins a été réalisé sur vaches. Par rapport aux données des Tables INRA 2007 issues des mesures réalisées sur le maïs en vert à la fin des années 1980, les maïs utilisés dans cette thèse se caractérisent par une teneur en amidon plus élevée, une teneur en parois végétales plus faible, une dMO comparable, mais une digestibilité des parois végétales plus faible. La relative stabilité de la dMO avec le stade de maturité à la récolte s’explique par un phénomène de compensation entre l’augmentation de la quantité d’amidon digestible et la diminution de la quantité de parois digestibles. Le type de variété et le stade de maturité à la récolte influencent la partition de la digestion avec une dégradabilité ruminale de l’amidon plus faible pour les stades de récolte tardifs, ce qui induit des profils fermentaires différents. Bien que la composition chimique des maïs ait évolué, l’équation de prévision de la dMO proposée par l’INRA en 1996, à partir de la digestibilité pepsine-cellulase mesurée au laboratoire, a pu être validée sur les données in vivo et reste pertinente pour prévoir la dMO en pratique. Les nouvelles données de référence acquises sur animaux qui ont été mises en relation avec des critères chimiques et enzymatiques mesurés au laboratoire et avec des critères agronomiques seront utilisées pour mieux caractériser la valeur nutritive des maïs fourrage dans SYSTALI, le nouveau système d’alimentation proposé par l’INRA. / Maize silage, commonly used in the diet of high-yielding ruminants, provides two energetic fractions: starch and cell wall (NDF). The proportion of the two energetic fractions in the whole plant varies with the stage ofmaturity at harvest, type of hybrid and climatic conditions. The prediction system of maize silage’s nutritive value developed in the 1990s, is based on the estimation of in vivo total tract organic matter digestibility (Omd). This system needs to be revised to better take into account the respective contribution of starch and cell wall in the digested organic matter and therefore to allow the prediction of the starch degradation in the rumen. Moreover, validity of prediction equations requires to be tested with current hybrids of maize and harvest practices which changed compared to 1980s. The aims of the thesis were to 1) obtain new references on Omd and on in vivo digestibility of starch and cell wall, 2) specify partition of starch and cell wall digestion between rumen and intestines, 3) investigate new prediction criteria of starch and cell wall digestion. In vivo digestibility in sheep was measured on 36 maize silages. Thirty-two maize silages were obtained from 4 hybrids that were cultivated for 2 consecutive years in the same location and harvested at 4 stages of maturity. Four additional silages (2 hybrids and 2 maturity stages) were produced in different location. In sacco starch and cell wall degradability in the rumen was measured in cows for the 36 maize silages with an adapted methodology developed in this thesis for high starch content forages. For the 4 maize silages harvested in the second location, the digestion in the rumen and in the intestines was quantified in vivo on cows. Maize silages of this thesis were characterized by higher starch content, lower cell wall content, similar OMd but lower in vivo digestibility of cell walls compared to INRA 2007 data, obtained from measures on fresh plant in 1980s. The relative stability of OMd with stage of maturity was explained by the compensation between the increase in the content of digestible starch and the decrease in digestible cell wall content. Type of hybrid and maturity stage at harvest affected digestive partition with lower starch degradability in the rumen for late maturity stages involving differences in fermentation profiles in the rumen. Although chemical composition of maize has changed, the INRA equation used to predict OMd from laboratory pepsin-cellulase digestibility has been validated on the in vivo data of the thesis and, therefore remains relevant for OMd prediction. New in vivo datas, in relation to chemical, enzymatic and agronomy parameters, will allow better evaluation of the nutritive value of maize silage in the future feed evaluation systems developed by INRA.

L'objectif de la thèse était de développer une méthode de prédiction de l’origine tissulaire de particules dans des poudres issues de plantes lignocellulosiques en exploitant les propriétés d’autofluorescence des parois. L’entrenœud sous épi de la tige de maïs a été utilisé comme modèle. Le macroscope à fluorescence a été validé comme outil pour acquérir rapidement des grandes images multispectrales avec des champs de vue représentatifs de l’ordre du cm². Une approche chimiométrique par analyse d’images multispectrales a été retenue pour construire le modèle de prédiction des tissus à partir de leurs propriétés d’autofluorescence observées dans des coupes d’entrenœuds. La collection étalon comprenait 40 coupes transversales et longitudinales prélevées à différentes positions de l’entrenœud pour 10 tiges d’une même variété. Nous avons validé par analyse supervisée que la variabilité de fluorescence des tissus était prépondérante devant la variabilité inter et intra tiges. Afin de prendre en compte sans a priori toute la variabilité de fluorescence des tissus dans le maïs, le modèle de prédiction a été construit à partir d’une classification non supervisée des pixels des 40 images. Le grand nombre de pixels a conduit à développer une méthode de classification multiéchelle basée sur la méthode des K-means en utilisant des pyramides d’images. Le modèle a permis d’identifier les principaux tissus constitutifs de la tige : parenchymes lignifiés et non lignifiés, gaines de sclérenchyme des faisceaux dans la moelle et dans l’écorce, épiderme, fibres de xylème. L’étape suivante sera de tester le modèle de prédiction sur des poudres / The objective of the thesis was to develop a method for predicting the tissue origin of particles in powders of lignocellulosic plants using the autofluorescence properties of cell walls. The internode under the ear of maize stems was used as a model. Fluorescence macroscopy has been validated for acquiring large multispectral images with representative fields of view about 1 cm². A chemometric approach by multispectral image analysis was applied to build the predictive model of tissues based on their autofluorescence properties observed in stem sections. The calibration set consisted of 40 transverse and longitudinal sections taken at different positions from 10 stems of the same variety. Variability of fluorescence in tissues was found preponderant compared to inter and intra-stems variability by supervised analysis. In order to take into account all the fluorescence variability of the tissues in maize stem without any a priori, the prediction model was built from an unsupervised clustering of all the pixels from the 40 images. The large number of pixels led to the development of a multi-scale clustering method based on K-means method using image pyramids. The model made it possible to identify the main tissues of the stem: lignified and non-lignified parenchyma, sclerenchyma sheaths in vascular bundles in the pith and in the rind, epidermis, fibers of xylem. The next step will be to test the prediction model on powders.

Les plantes interagissent en permanence avec une grande diversité de microorganismes qu'elles sélectionnent entre autre au niveau de leurs racines. Certaines bactéries, qualifiées de PGPR (Plant Growth-Promoting Rhizobacteria), sont capables de stimuler la croissance et la santé de la plante, grâce à l'expression d'une large panoplie de propriétés phytobénéfiques. L'hypothèse actuelle serait que les PGPR possédant un nombre maximal de ces fonctions auraient un plus fort impact bénéfique sur le végétal. Toutefois, l'occurrence de ces PGPR multifonctions dans la rhizosphère n'est pas connue. De plus, les possibles interactions entre propriétés co-occurrentes au sein d'une même PGPR et la résultante de ces interactions sur la plante sont relativement peu documentées. Dans ce contexte, ce projet de thèse a eu comme objectif général de mieux comprendre la distribution des propriétés phytobénéfiques chez un groupe bactérien possédant un large éventail de ses propriétés, celui des Pseudomonas fluorescents et d'évaluer chez une PGPR modèle multifonction, Pseudomonas fluorescens F113, si des interactions fonctionnelles existent entre ces propriétés et déterminer leurs contributions respectives à l'effet phytostimulateur. L'étude d'environ 700 isolats de Pseudomonas provenant de la rhizosphère de deux cultivars de maïs et de sol nonrhizosphérique, a mis en évidence que ces cultivars sélectionnent majoritairement des Pseudomonas fluorescents (i) arborant un nombre réduit de propriétés phytobénéfiques (1 à 5 propriétés) et (ii) appartenant à des sous-groupes taxonomiques particuliers. Par ailleurs, l'étude de génomique comparative que nous avons menée au sein du groupe des Pseudomonas fluorescents souligne le lien entre phylogénie et les profils de propriétés phytobénéfiques possédées par les Pseudomonas. Enfin, chez P. fluorescens F113, les propriétés co-occurrentes ne contribuent pas de façon égale à l'effet observé sur la plante. L existence d'interactions entre ces propriétés co-occurrentes a également été mise en évidence. De ce réseau d'interactions, résultera un effet bénéfique observé sur la plante particulier. Ces résultats sont importants pour mieux comprendre la place et le rôle de ces PGPR multifonctions dans la rhizosphère. Ils permettent d'approfondir nos connaissances à propos du fonctionnement écologique des Pseudomonas fluorescents au sein du rhizomicrobiote / Plants are constantly interacting with a huge diversity of microorganisms, especially in the rhizosphere, where plant roots (through rhizodeposition) will select particular bacterial populations. Some bacteria, called PGPR (Plant Growth-Promoting Rhizobacteria), are able, in turn, to improve plant growth and health, through the expression of a wide range of plantbeneficial properties. The current hypothesis is that PGPR harboring a maximum number of these plant-beneficial properties would provide a better effect on plant. However, the occurrence of these multi-trait PGPR in the rhizosphere is unknown. In addition, the interaction between co-occurring plant-beneficial properties within the same PGPR and their resulting effects on plant are poorly documented. In this context, the aims of this thesis were to (i) determine the distribution of plant-beneficial properties in the fluorescent Pseudomonas bacterial group, known to harbor a wide range of these properties, and (ii) to evaluate in the PGPR model strain Pseudomonas fluorescens F113, if a crosstalk between plant-beneficial properties occurs and to determine the relative contribution of each co-occurring plantbeneficial properties. The study of 700 Pseudomonas isolates from the rhizosphere of two maize cultivars and from non-rhizosphere soils shows that cultivars mostly select fluorescent Pseudomonas (i) displaying few plant-beneficial properties (up to 5 properties) and (ii) belonging to particular taxonomic subgroups. Furthermore, the comparative genomic study we conducted within the fluorescent Pseudomonas group emphasizes the link between phylogeny and plant-beneficial profiles owned by Pseudomonas. Finally, in P. fluorescens F113, co-occurring plant-beneficial properties do not contribute equally to the observed effects on plant. The existence of crosstalks between these co-occurring plant-beneficial properties was also highlighted. This network of functional interactions may lead to specific effects on plant. These results are important for understanding the place and role of multi-trait PGPR in the rhizosphere. They help to deepen our understanding of the ecological functioning of fluorescent Pseudomonas among the rhizomicrobiote

Le potentiel de valorisation, aussi bien pour l'alimentation animale que pour la production bioénergétique, du maïs est limité par la lignification et la réticulation des parois. L'amélioration de la dégradabilité enzymatique des lignocelluloses est un objectif important. Nous nous sommes attachés dans ce travail à l'étude approfondie de la mise en place de la lignification dans la paroi chez le maïs ainsi qu'aux facteurs biochimiques et anatomiques pariétaux qui peuvent avoir un impact sur la dégradabilité des parois. Dans la première partie de ma thèse, 8 lignées recombinantes de maïs ont été sélectionnées sur la base d'une teneur en lignine comparable pour évaluer l'impact des facteurs biochimiques sur la dégradabilité des parois et sur les performances agronomiques des maïs. Ces lignées recombinantes et leurs parents ont été analysés biochimiquement de façon approfondie. Le rendement β-O-4 au sein des lignines et la teneur en acide p-coumarique estérifié sont les deux facteurs les plus corrélés négativement et significativement à la dégradabilité des parois. Une analyse par régression multiple a montré que plus de 80% des variations de la dégradabilité de paroi, dans ces dix lignées, sont expliqués par un modèle retenant comme meilleurs régresseurs la teneur en lignines combinée au pourcentage d'unité S acylées par l'acide p-coumarique. L'étude morphologique que nous avons réalisée nous a montré que les facteurs biochimiques limitant la dégradabilité de paroi peuvent par contre s'avérer favorables pour assurer la performance agronomique de la plante via des mécanismes de plasticité pariétale. Cependant et de façon très encourageante, nous avons aussi montré qu'il était tout à fait possible de retenir du matériel amélioré en termes de qualité de paroi et qui conservait de bonnes performances agronomiques. Dans la deuxième partie de ma thèse, nous avons étudié le schéma de mise en place des parois au cours du développement des plantes pour des lignées présentant des teneurs en lignine comparables au stade ensilage mais des dégradabilités de parois contrastées. Nous avons caractérisé biochimiquement les entrenoeuds au cours du développement. En parallèle, nous avons développé une méthode de quantification de la variation de distribution spatiale des lignines au long de la coupe afin de compléter notre étude au cours du développement par une caractérisation histologique détaillée. D'un point de vue temporel, les différentes composantes pariétales sont incorporées graduellement, en fonction du stade de développement. Trois étapes majeures de développement ont été identifiées. D'un point de vue spatial, au sein de l'entrenoeud, le développement des parois est différent selon les régions. Une importante variabilité génétique a été observée pour le développement sur ces deux axes et ces variations sont associées à la variation de la dégradabilité de paroi. L'ensemble des résultats de ce travail est discuté d'une part en termes de contribution à la compréhension de la lignification des parois ainsi qu'à l'impact des différents facteurs biochimiques et histologiques sur la dégradabilité et d'autre part en termes d'application afin de proposer des solutions pour améliorer de la qualité des parois. / Maize potential value, as well as animal feed or as bioenergetics resources, is limited by the lignification of the cell wall and by the cross-linking between cell wall components. Improvement of cell wall enzymatic degradability is an important goal. In the present work we focused on the study of cell wall lignification including its establishment and the biochemical or anatomical cell wall related factors in order to investigate the impact of all these characteristics on cell wall degradability. In the first part of my work, 8 maize recombinant inbred lines were selected on the basis of their comparable lignin content and their contrasted cell wall degradability in order to assess the impact of biochemical traits on both the cell wall degradability and the plant agronomic performances independently of the main “lignin content” factor. These recombinant inbred lines and their parents were analyzed for esterified and etherified p-hydroxycinnamic acid content, for lignin content, composition and structure and for in vitro cell wall degradability. Lignin structure and esterified p-coumaric acid content were highly and significantly correlated with in vitro cell wall degradability. A multiple regression analysis showed that more than 80 % of cell wall degradability variations were explained by a regression model including two main explanatory factors: the lignin content and the estimated proportion of S lignin units esterified by p-coumaric acid. The morphological study showed that the biochemical factors limiting cell wall degradability were on the contrary favorable for ensuring agronomic performances. In the second part of my work, we studied the cell wall developmental pattern during maize internode growth. We compared the developmental pattern of 3 maize lines which presented quite similar lignin content but very different cell wall degradability at silage stage. We first characterized biochemically internodes sampled throughout plant development. Subsequently, we developed a method to quantify the variation of lignin spatial distribution within the whole stem section. At last, we completed our study of cell wall establishment by an anatomical characterization. From a temporal point of view, the different wall components were incorporated gradually during the development and three major steps were identified. From a spatial point of view, in the internode, the development of cell wall is different according to the considered region. Clearly genetic variations were observed for developmental pattern in both the two axes and were found to be associated with the variation of cell wall degradability. The results of this work were discussed firstly in terms of contribution to the understanding of cell wall lignification and of relationships between biochemical and anatomical factors with cell wall degradability variations and secondly in terms of application to propose solutions to improve cell wall quality.