Le développement de variétés productives et adaptées aux conditions de déficit hydrique est toujours au cœur du défi de l'amélioration variétale chez le tournesol. Pour une nouvelle orientation de la sélection, ce travail se propose d'identifier de nouvelles cibles phénotypiques au travers d'une démarche couplant le phénotypage écophysiologique, la modélisation biophysique et la génétique quantitative. Les cibles potentielles ont été identifiées sur la base de leur variabilité génotypique, leur impact sur le rendement, leur héritabilité et leur facilité de mesure. Des paramètres génotypiques du modèle SUNFLO-CLIMATOR relatifs à la phénologie, l'architecture foliaire et l'accès aux réserves hydriques du sol ont été testés. 19 lignées et 125 hybrides ont été phénotypés au champ et sous serre. La structure génétique des populations d'hybrides a permis d'évaluer l'héritabilité des paramètres génotypiques et leur mode de transmission.La date thermique de la floraison a présenté la variabilité génotypique la plus restreinte, mais l'héritabilité la plus élevée (H²=0.78). Ce trait est un bon indicateur de la précocité de la floraison mais peu pertinent pour améliorer la précocité à la maturité. La date de la maturité physiologique a présenté un déterminisme environnemental important et une amélioration de sa représentation dans le modèle est nécessaire. Les traits caractéristiques de l'architecture ont présenté la plus grande variabilité génotypique. Leur héritabilité était par contre peu élevée (0.20 ≤ H² ≤ 0.39). L'interaction des traits architecturaux était plus importante que leur contribution individuelle dans la variabilité de la productivité. Des investigations plus approfondies sur l'interaction des traits d'architecture devraient apporter plus de précision sur la stratégie d'intégration de ces caractères en sélection. L'utilisation du trait, position de la plus grande feuille, A2gen, et surface foliaire de la plus grande feuille, A3gen, en sélection sur valeur propre des lignées, peut cependant déjà permettre une amélioration de l'efficience d'interception des hybrides durant la phase reproductive et particulièrement dans des conditions de déficit hydrique en fin de cycle. Le trait Indice d'extraction de l'eau IEgen caractéristique de la capacité d'extraction de l'eau du sol, constitue le trait le plus prometteur. Il présente une héritabilité élevée (0.77 ≤ H² ≤ 0.83). La réponse du rendement à sa variabilité est linéaire, avec un gain de 0.8 à 1.5 q ha-1 pour une augmentation de 1 % de la teneur en eau minimale d'extraction de l'eau.La recherche de marqueurs moléculaires pour ces paramètres génotypiques d'intérêt peut être faite et dans le but d'une stratégie de sélection assistée par la modélisation biophysique et le marquage moléculaire. / This work was an attempt to assist sunflower breeding program by crop physiology knowledge to sustain and to improve productivity under water deficit. The approach was based on using SUNFLO-CLIMATOR, a biophysical crop modelling to identify the limiting factors to plant productivity. These factors were considered as potential new traits for breeding program. Their assessment for this objective corresponded to four criteria: genotypic variability, impact on plant productivity, heritability and simplified phenotyping method. Thus, traits related to genotypic parameters of three processes were analysed: phenology, architecture and soil water uptake. Their variability was evaluated on field and greenhouse experiments carried out with 19 inbred lines and 125 hybrids. Sensitivity analysis of plant yield, simulated with SUNFLO-CLIMATOR model, was then done to estimate the impact of the parameter variability among the studied genotypes. Quantitative genetic analyses were used to evaluate their heritability and the combining ability of the parental inbred lines.Large phenotypic variability was observed for each parameter with a significant “genotype” effect. Thermal time for flowering displayed high heritability about H² = 0.78. Thermal time to physiological maturity (M3) displayed high environmental effect on its variability. Its genotypic variability would probably need new way of modelling such as the development of a seed growth module. Architectural traits related to canopy size and shape presented also lower heritability (0.20 ≤ H² ≤ 0.39) and their impact on plant productivity depends on their interaction. However the trait position of the largest leaf A2gen and its leaf area A3gen could be yet used to screen the best inbred lines for improving radiation interception efficiency of the hybrids during the grain-filling phase.Root depth is a relevant trait for deeper soil. Its access remains difficult and time consuming. For shallower or medium depth soil, higher water extraction capacity seemed allow higher plant yield with linear relationship about 0.8 – 1.5 q ha-1 more per 1% decrease of soil water content minimal for water extraction. The index of water extraction (IEgen) displayed high value of heritability (0.77 ≤ H² ≤ 0.83). The genotypic parameters A2gen, A3gen, IEgen were confirmed with genetic resources to enhance plant productivity under water deficit. Research for their molecular marker would be a next step for this work and an issue for a new selection assisted by marker molecular and plant modelling.

L'objectif est d'évaluer sur le plan agro-climatique les options de réalisation d'une culture de printemps dans les hautes vallées du Nord du Vietnam. A partir d'hypothèses sur les contraintes agro-climatiques s'exerçant sur ces options, un modèle de simulation et le dispositif expérimental permettant de le caler et de l'évaluer ont été élaborés. Une expérimentation virtuelle replaçant les cultures de printemps envisagées (riz, riz « aérobie », maïs et soja) dans le climat de trois régions contrastées sur ce plan a ensuite été réalisée, le long d'un gradient d'altitude, et sous différentes modalités techniques, notamment de dates de semis. Cette démarche a été appliquée successivement aux deux grands cas de figure rencontrés dans les montagnes : irrigation des parcelles dès le printemps, et conduite en régime pluvial (irrigation praticable seulement pour le cycle estival). Elle a conduit à identifier, pour chacun de ces cas de figure et chacune des régions et cultures étudiées des fenêtres de semis favorables, intervalles de dates de semis pour lesquelles la culture de printemps présente peu de risques. La taille de cette fenêtre constitue ainsi un indicateur synthétique de la contrainte climatique pour une culture donnée dans un lieu donné : plus cette fenêtre est étroite, plus on peut s'attendre à ce qu'il soit délicat pour les producteurs de pratiquer la culture. Les résultats confirment clairement que même lorsque l'eau d'irrigation est abondante, le climat des montagnes du Vietnam ne permet pas partout de pratiquer une culture de printemps. Les risques identifiés sont la destruction par le froid pendant les stades précoces de la croissance végétative, l'allongement du cycle au-delà de la date où le riz irrigué d'été doit être installé selon la pratique actuelle, l'obtention de rendements nettement abaissés du fait de la faiblesse du rayonnement global et des températures pendant la première partie de la saison. Pour ce contexte irrigué, la culture qui échappe le mieux à ces contraintes dans les simulations est le soja, suivie du maïs et du riz conduit en semis en plein champ. Le riz semé en pépinière et repiqué est apparu comme le plus sensible aux contraintes de températures.En conditions pluviales, la culture de printemps est nettement plus délicate tout particulièrement à cause des retards de levée et des stress hydriques pendant la phase de croissance végétative liés aux faibles précipitations de début de saison. Le soja reste la culture pour laquelle la contrainte de durée de cycle est la plus faible, mais son rendement simulé est fortement réduit par les stress hydriques. Le riz « aérobie » et le maïs sont des options envisageables en conditions strictement pluviales aux altitudes relativement modestes dans tous les climats étudiés. La géographie de l'extension des cultures de printemps au Vietnam est ainsi esquissée. Des perspectives de recherche sont proposées en vue d'accroître cette aire d'extension. Outre ces acquis importants pour l'agriculture locale, cette thèse confirme l'intérêt et l'efficacité d'une approche de modélisation ad hoc pour ce type de question agro-climatique. / The goal of this thesis was to assess the agro-climatic feasibility of introducing a supplementary crop during the spring season in the high valleys of the mountainous northern Vietnam. From hypotheses drawn about the way climate constrained such crops, a simulation model and the experimental device required for calibrating and evaluating it were elaborated. A virtual experiment was carried out in order to submit the candidate crops (rice, “aerobic rice”, maize and soybean) under the contrasted climates of three regions, along the elevation gradient and under several technical management, especially sowing dates. This approach was applied consecutively to the two major cases occurring in these mountains: crop irrigated during the whole spring, and rainfed crop (land irrigable during summer only). This approach led to identify, for each of these two cases and for each of the studied regions and crops, favourable sowing windows, i.e. intervals of sowing dates for which the risks associated to spring crop are low. The size of such windows provides a synthetic indicator of the climatic constraint for a given crop at a given place: the narrower the window, the more difficult it is expected to be for farmers to practice the option.Results clearly confirmed that even if irrigation water is abundant, the climate of the mountains in Vietnam does not allow practicing the spring crop everywhere. The risks that were identified were crop destruction by lethally cold temperature during early vegetative stages, maturity delayed beyond the date at which the irrigated rice of summer must have been sown according to current practice, and obtaining yield neatly decreased due to low global radiation and temperature during the first half of the season. Under irrigated conditions, the simulated crop that best escaped these constraints was soybean, followed by maize and direct seeded rice. Rice sown in nurseries and transplanted showed more sensitive to temperature constraints.Spring crop showed strongly trickier under rainfed conditions, especially due to delays in seedlings emergence and water stresses during vegetative growth, in relation with low rainfall during the early part of the season. Soybean remained the crop with the shortest duration, but its simulated yield was strongly reduced by water stresses. “Aerobic rice” and maize were possible options under fully rainfed regime at relatively low elevations only, under any of the regional climates studied. Thus, the feasibility area of spring crops was thus sketched. Research perspectives were proposed, aiming at increasing this area. Additionally to these results, targeted at serving local agriculture, this work confirmed the value and effectiveness of an ad hoc modelling approach for agro-climatic studies of this kind.

Le système d'upwelling nord-ouest africain au large du Maroc, de la Mauritanie, de la Gambie et du Sénégal est le système le plus productif au monde en termes de productivité primaire. Elle se traduit par une importante biomasse de poissons principalement dominée par les petits poissons pélagiques qui sont les principales ressources vivantes exploitées de la région. Dans un contexte de gestion partagée par plusieurs pays des ressources halieutiques de la région, comprendre les facteurs qui contrôlent la répartition spatiale de ces populations et l'évolution de leurs abondances est un enjeu crucial pour les pêcheries et le développement socio-économique de la région. Le but principal de cette thèse est d'une part de décrire les variations saisonnières et interannuelles de l'environnement marin de l'upwelling des Canaries le long de la Côte nord-ouest de l'Afrique, et d'autre part de relier ces variations avec les dynamiques spatio-temporelles de ces principales espèces d'importance commerciale. Nous avons utilisé différents jeux de données disponibles et développé différentes approches afin d'avoir une vision la plus complète possible du fonctionnement de cet écosystème. Ainsi, nous avons combiné des données satellitaires, des données de campagnes scientifiques acoustiques, des statistiques de pêche et des analyses de formes d'otolithes. Le long des côtes NW africaines (10°-35° N), nos données nous ont permis d'identifier trois régions avec une saisonnalité et une intensité de l'upwelling bien différencié. La région présente une forte variabilité latitudinale et temporelle des conditions environnementales. La partie sud de la zone (~ entre 10° et 24°N) se caractérise par des eaux plus chaudes et plus riche en Chlorophylle-a que la partie nord. La majeure partie de la variabilité des paramètres environnementaux étudiés est due à la saisonnalité (>60%). Au cours de la période d'étude (2002-2012), nous avons noté une tendance significative au réchauffement allant de 0.01°C. à 0.04°C.an-¹ et un renforcement général de l'upwelling, mais une tendance à la baisse de la concentration en Chl a dans l'ensemble de la zone étudiée. Il existe un gradient latitudinal sud-nord de la phénologie du bloom de phytoplancton (période, durée et l'ampleur du bloom). Cependant, il n'y a pas de tendances interannuelles significatives de la phénologie du bloom phytoplanctonique ni de corrélations ou tendances avec les paramètres physiques de l'environnement étudié (SST, indice d'upwelling, vent). L'écosystème du courant des Canaries se caractérise par le couple sardines/sardinelles. L'anchois, bien que présent dans cet écosystème, ne joue pas un rôle aussi important que dans les autres systèmes d'upwelling. Les relations entre les abondances d'anchois, de sardines et de sardinelles avec les paramètres environnementaux ont été étudiées à différentes échelles à l'aide de modèles additifs généralisés (GAM). Les résultats de notre étude indiquent que les variations spatio-temporelles de l'abondance de l'anchois et de la sardinelle sont davantage contrôlées par le gradient thermique que par la productivité biologique. La sardine semble être plus contrôlée par une fenêtre environnementale optimale d'intensité d'upwelling et de température "optimal upwelling and temperature windows". Nous avons pu pour la première fois mettre en évidence l'existence d'une alternance temporelle d'abondance entre l'anchois et la sardine comme cela est connu dans d'autres systèmes d'upwelling. Enfin, pour contribuer à la connaissance sur la structuration des populations de la sardinelle ronde qui préoccupent les scientifiques et les gestionnaires des pêches, nous avons mené une étude sur l'analyse de la forme des otolithes. L'existence possible de plusieurs stocks de sardinelle en lien avec des structures océanographiques ne confortent pas la politique de gestion actuelle qui considère un stock unique au large de la côte NW africaine. / The North West African upwelling system off Morocco, Mauritania, Gambia and Senegal is the most productive system in the world in terms of primary productivity. This productivity results in a large fish biomass dominated by small pelagic fish which are the main living resources exploited in the region. In a context of shared management of fisheries resources by several countries in the region, understanding the factors that control the spatial distribution of populations of small pelagic fish and the evolution of their abundances is a crucial issue for fisheries and the socio-economic development of the region. The main objective of this thesis is to describe the seasonal and interannual variations of the marine environment of the Canary upwelling along the Northwest coast of Africa and to link these variations with the spatio-temporal dynamics of the main small pelagic species of commercial importance of this zone. We have used different sets of data available and developed different approaches in order to have a complete view of the functioning of this ecosystem. Thus, we have combined satellite data, acoustic scientific survey data, fishing statistics and analysis of otolith shapes. Along th NW African coasts ( 10° - 35° N), our data allowed us to identify three regions with a well-differentiated seasonality and intensity of upwelling. The region has a high latitudinal and temporal variability of environmental conditions. The southern part of the zone (between 10° and 24° N) is characterized by warmer and richer Chlorophyll-a waters than the northern part. The majority of the variability of the environmental parameters studied is due to seasonality (> 60%). During the study period (2002-2012), we noted a significant warming trend ranging from 0.01° C to 0.04°C. yr-¹ and a general reinforcement of ipwelling, but a downward trend in Chl a concentration in the whole study area. There is a south-north latitudinal gradient of the phenology of the phytoplankton bloom (period, duration and magnitude of the bloom). However, there are no significant interannual trends in phytoplankton bloom phenology or correlations or trends with the physical parameters of the environment studied (SST, upwelling index, wind). The Canary current ecosystem is characterized by the sardine/ Sardinella pair, Anchovy, althought present in this ecosystem, plays no more important role than in other upwelling systems. The relationships between the abundances of anchovies, sardines and sardinella with environmental parameters have been studied at different scales using generalized additive models (GAM). The results of our study indicate that the spatial and temporal variations of the abundance of anchovy and sardinella are controlled more by the thermal gradient than by the biological productivity. The sardine seems to be more controlled by an "optimal upwelling and temperature windows". We were able for the first time to demonstrate the existence of a temporal alternation of abundance between anchovy and sardine as is known in other upwelling systems. Finally, in order to contribute to the knowledge of population structure of the round sardinella that concern scientists and fisheries managers, we conducted a study of the shape of otoliths. The possible existence of several stocks of sardinella in connection with oceanographic structures do not support the current management policy which considers a single stock off the African NW coast.