Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La reconstitution de la flore et des paysages anciens, mais également celle des pratiques, à partir des spectres polliniques fossiles, dépendent de notre connaissance des écosystèmes actuels. Ces reconstitutions requièrent une meilleure compréhension des communautés végétales actuelles et de leur image pollinique.<br />La calibration de la relation pluie pollinique actuelle / végétation a été étudiée selon deux approches dans des régions pastorales de moyenne montagne. Au Pays Basque, l'approche comparative a conduit à la discrimination des taxons transportés sur de longues distances et d'un ensemble d'indicateurs polliniques directement liés au pastoralisme. Dès lors, l'application de ces résultats aux données polliniques fossiles a permis de reconstruire à l'échelle locale les activités pastorales pour les 2000 dernières années. La lecture multi scalaire des données polliniques, l'utilisation combinée de plusieurs proxy (grain de pollen et microfossiles non polliniques) et la confrontation avec d'autres disciplines (archéologie pastorale, histoire) fournissent une meilleure lecture du fonctionnement des systèmes pastoraux, de leur dynamique et de leur signification. Parallèlement, le modèle Extended R-value a permis d'identifier la végétation à l'origine des grains de pollen conservés dans les mousses du paysage jurassien (rayon de 300m). Ainsi, les productions polliniques ont été estimées pour les taxons caractéristiques de ce paysage et constituent l'étape préliminaire pour simuler et reconstituer quantitativement les paysages anciens. <br />Ces approches apportent désormais une lecture plus concrète de la structure et de la composition des paysages passés et de l'impact des pratiques pastorales sur l'environnement passé. Elles constituent des outils potentiels pour des modèles prédictifs (climat, écologie...)

L'intérêt des disciplines du paléoenvironnement pour l'étude des pratiques anthropiques passées, de leurs impacts sur le milieu, suppose une bonne connaissance des écosystèmes actuels. En explorant le lien entre la végétation actuelle et sa pluie pollinique, la palynologie cherche à établir des référentiels pour l'interprétation des spectres fossiles.<br />La recherche de ces marqueurs polliniques est menée ici dans deux milieux caractérisés par une végétation anthropique très spécifique : la flore adventice des champs cultivés et la flore rudérale, dans une région riche en données fossiles pour une application future, la Franche-Comté.<br />L'analyse phytogéographique de l'évolution de ces communautés végétales depuis le Néolithique permet d'abord de valider l'analogue. En distinguant espèces indigènes et étrangères (archéophytes et néophytes), en affinant leurs caractéristiques écologiques, elle discrimine aussi des marqueurs « forts » de l'anthropisation.<br />L'étude de terrain (relevés de végétation, collecte et lecture de données polliniques) permet, elle, d'analyser et de valider la relation végétation/pluie pollinique théorique/pluie pollinique réelle, au moyen d'une série d'analyses statistiques (classifications, ACoP, PCIA, indices de Davis).<br />Enfin, la comparaison des résultats de ces deux démarches permet une synthèse critique de l'application des marqueurs classiques de l'anthropisation (IPA, Behre...) à la région d'étude ainsi que la mise au jour de nouveaux marqueurs locaux plus spécifiques.

Cette thèse vise à retracer l'histoire de la végétation du petit massif granitique du Morvan, en relation avec les forçages climatiques et l'impact des activités humaines. L'étude se base sur une dizaine de séquences tourbeuses sur lesquelles, en plus des grains de pollen et spores, les microfossiles non-polliniques présents dans les palynofaciès ont été analysés. Les données se sont révélées très partielles concernant les dynamiques de végétation de la période tardiglaciaire, mais ont éclairé l'histoire locale des reconquêtes forestières holocènes. Elles ont aussi permis de mettre en évidence certaines spécificités, comme la part toujours très réduite des résineux dans la forêt morvandelle avant leur introduction massive au milieu du XXe siècle. Afin de documenter au mieux l'histoire de l'occupation humaine à l'échelle du massif, une attention particulière a été portée à la détermination et la caractérisation des phases d'anthropisation ; ce travail a aussi bénéficié, pour certains sites, de l'apport d'autres proxies (micro-charbons, sédimentologie, géochimie isotopique pour tracer les paléopollutions atmosphériques). Ces analyses ont renouvelé l'histoire de l'occupation de cette zone de moyenne montagne, tout d'abord en révélant une présence humaine pour des périodes très mal connues, comme le Néolithique ancien (5000-4500 cal BC), le premier âge du Fer (800-450 cal BC), le haut Moyen Âge (dès les Ve-VIe siècles). Les données paléoécologiques ont également apporté un éclairage nouveau sur des périodes mieux documentées par les sources archéologiques et historiques. Elles ont notamment illustré le rôle attractif des ressources minières au moins dès la fin du Bronze ancien (vers 1650 cal BC), ainsi qu'à l'époque de la prospérité de l'oppidum éduen de Bibracte sur le Mont-Beuvray (IIe-Ier siècles cal BC).

Les microfossiles non-polliniques, des restes de divers organismes préservés dans les sédiments lacustres ou tourbeux, sont de plus en plus couramment employés en paléoécologie. Parmi ces microrestes, les spores de champignons coprophiles sont privilégiées dans les reconstructions des activités humaines telles que les activités pastorales. L’aptitude de ces spores à refléter la présence ou l’abondance des troupeaux n’est pas encore complètement comprise. Des analogues modernes ont été collectés dans deux zones d’estive, dans les montagnes du Pays Basque et d’Ossau. Des analyses de gradients contraintes par des variables environnementales ont permis d’identifier des assemblages non-polliniques associés à diverses conditions environnementales en contexte humide et terrestre. Un cortège d’ascospores de groupes coprophiles liées aux activités pastorales a pu être isolé. Les référentiels ont également fourni des informations sur la portée spatiale de l’information non-pollinique.Les microfossiles non-polliniques ont été étudiés dans quatre séquences tourbeuses en complément d’autres sources d’informations paléoenvironnementales (pollen, signal incendie). Ils ont fourni les informations sur les dynamiques des quatre sites durant l’Holocène et les périodes historiques. Les résultats des référentiels sont appliqués à l’interprétation des dynamiques pastorales. Les résultats modernes et fossiles montrent que la charge pastorale n’est pas le seul paramètre qui influence les signaux coprophiles ; ces spores pourraient avoir un potentiel d’indicateurs paléoenvironnementaux et pastoraux plus étendu qu’attendu.Les ascospores de groupes coprophiles sont décrites et illustrées ainsi que d’autres microfossiles fongiques, algaux et indéterminés. / Non-pollen palynomorphs, microscopic remains produced by a variety of organisms and preserved in peat and lake sediments, are now more widely used in palaeoenvironmental studies. In particular, spores of coprophilous fungi are considered as an adapted tool to reconstruct past land-use such as pastoral activities. However, their ability to reflect the presence and/or the number of cattle is not fully understood yet. Modern analogs from summer pastures in the Basque Mountains and the Ossau valley have been collected. Numerical analysis of modern non pollen-palynomorphs and environmental variables helped to distinguish several pools of microremains associated to distinct environmental conditions in both terrestrial and wet ecosystems. A group of ascospores of dung-related fungi clearly related to grazing activities was isolated. The modern dataset also provided useful information on the spatial scale represented by non-pollen palynomorphs. Fossil non-pollen palynomorphs from four peat records, combined with other palaeoenvironmental data (pollen, fire frequencies), have been studied. They informed on the evolution of the local conditions of the wetlands during Holocene and historical times. The modern data set is used to aid interpretation of the dynamics of past land-use and pastoral activities. The results from both modern and fossil approaches show that other parameters than the grazing pressure can induce variability in the copropilous signals; the indicative value of dung-related ascospores might be broader than expected. The ascospores of dung-related taxa are described and illustrated, alongside with other fungal, algal and unidentified microremains.

Le gène Solanum chacoense Fertilization-Related Kinase 1 (ScFRK1) code pour une protéine de la famille des MAPKK kinases exprimée spécifiquement dans les ovules. Son transcrit s’accumule principalement dans la zone micropylaire du sac embryonnaire à l’anthèse et diminue rapidement après pollinisation. Ces résultats suggèrent un rôle possible avant ou pendant la fécondation. Bien qu'aucune expression ne soit détectée dans le pollen à maturité, la protéine est cependant présente dans les cellules mères de microspores. Des plantes transgéniques sous-exprimant ScFRK1 ne montrent aucun phénotype au niveau des tissus végétatifs, mais présentent de petits fruits dépourvus de graines. L’étude microscopique du gamétophyte femelle révèle que son développement ne progresse pas au-delà du stade de la mégaspore fonctionnelle et une grande proportion de sacs embryonnaires anormaux est corrélée avec une faible expression de ScFRK1. De plus, la production de pollen viable diminue en fonction de la baisse des niveaux d’expression du gène, ce qui pourrait s’expliquer par un problème au cours de la mitose I. Puisque l’intégrité du sac embryonnaire est essentielle au guidage des tubes polliniques, nous avons conçu un système de guidage semi-in vivo permettant d’évaluer la capacité des ovules du mutant ScFRK1 à les attirer. L’attraction est sévèrement affectée dans de telles conditions, ce qui confirme l'implication des cellules de la zone micropylaire comme source attractive. Notre système nous a également permis de démontrer que le guidage est très spécifique à l’espèce et que cette attraction constitue un mécanisme important favorisant la spéciation et la maintenance des barrières interspécifiques dans la reproduction sexuée des végétaux. / The Solanum chacoense Fertilization-Related Kinase 1 (ScFRK1) is a member of plant MAPKKK that is specifically expressed in ovules. ScFRK1 mRNA levels accumulate predominantly in the egg apparatus cells of the embryo sac at mature stage and decrease rapidly following pollination. These results suggest both pre- and post-fertilization roles in ovule development. Although no expression could be detected in mature pollen, FRK1 mRNAs could be detected in pollen mother cells. Transgenic plants expressing sense or antisense ScFRK1 showed no abnormal phenotype in vegetative tissues but produced seedless fruits upon pollination. A microscope-based examination of developing female gametophytes revealed that its formation did not progress further than the functional megaspore stage in affected transgenic plants and, as the levels of ScFRK1 mRNA decreased, the percentage of normal embryo sacs declined. Surprisingly, even in severely affected plants producing no or very few embryo sacs, pollination led to the production of parthenocarpic fruits. Similarly, viable pollen production declined with decreasing levels of ScFRK1 and this could be linked to affected mitosis I. Since embryo sac integrity is a prerequisite for pollen tube guidance, we devised a semi-in vivo pollen tube growth system to assess the ability of the ScFRK1 mutant ovules to attract pollen tubes. As expected, guidance was severely affected, confirming the involvement of the egg apparatus cells as the source of attracting molecules. Attraction was also determined to be highly species-specific and developmentally-regulated with the acquisition of attraction competence on anthesis day.

Le gène Solanum chacoense Fertilization-Related Kinase 1 (ScFRK1) code pour une protéine de la famille des MAPKK kinases exprimée spécifiquement dans les ovules. Son transcrit s’accumule principalement dans la zone micropylaire du sac embryonnaire à l’anthèse et diminue rapidement après pollinisation. Ces résultats suggèrent un rôle possible avant ou pendant la fécondation. Bien qu'aucune expression ne soit détectée dans le pollen à maturité, la protéine est cependant présente dans les cellules mères de microspores. Des plantes transgéniques sous-exprimant ScFRK1 ne montrent aucun phénotype au niveau des tissus végétatifs, mais présentent de petits fruits dépourvus de graines. L’étude microscopique du gamétophyte femelle révèle que son développement ne progresse pas au-delà du stade de la mégaspore fonctionnelle et une grande proportion de sacs embryonnaires anormaux est corrélée avec une faible expression de ScFRK1. De plus, la production de pollen viable diminue en fonction de la baisse des niveaux d’expression du gène, ce qui pourrait s’expliquer par un problème au cours de la mitose I. Puisque l’intégrité du sac embryonnaire est essentielle au guidage des tubes polliniques, nous avons conçu un système de guidage semi-in vivo permettant d’évaluer la capacité des ovules du mutant ScFRK1 à les attirer. L’attraction est sévèrement affectée dans de telles conditions, ce qui confirme l'implication des cellules de la zone micropylaire comme source attractive. Notre système nous a également permis de démontrer que le guidage est très spécifique à l’espèce et que cette attraction constitue un mécanisme important favorisant la spéciation et la maintenance des barrières interspécifiques dans la reproduction sexuée des végétaux. / The Solanum chacoense Fertilization-Related Kinase 1 (ScFRK1) is a member of plant MAPKKK that is specifically expressed in ovules. ScFRK1 mRNA levels accumulate predominantly in the egg apparatus cells of the embryo sac at mature stage and decrease rapidly following pollination. These results suggest both pre- and post-fertilization roles in ovule development. Although no expression could be detected in mature pollen, FRK1 mRNAs could be detected in pollen mother cells. Transgenic plants expressing sense or antisense ScFRK1 showed no abnormal phenotype in vegetative tissues but produced seedless fruits upon pollination. A microscope-based examination of developing female gametophytes revealed that its formation did not progress further than the functional megaspore stage in affected transgenic plants and, as the levels of ScFRK1 mRNA decreased, the percentage of normal embryo sacs declined. Surprisingly, even in severely affected plants producing no or very few embryo sacs, pollination led to the production of parthenocarpic fruits. Similarly, viable pollen production declined with decreasing levels of ScFRK1 and this could be linked to affected mitosis I. Since embryo sac integrity is a prerequisite for pollen tube guidance, we devised a semi-in vivo pollen tube growth system to assess the ability of the ScFRK1 mutant ovules to attract pollen tubes. As expected, guidance was severely affected, confirming the involvement of the egg apparatus cells as the source of attracting molecules. Attraction was also determined to be highly species-specific and developmentally-regulated with the acquisition of attraction competence on anthesis day.

Les microfossiles non-polliniques, des restes de divers organismes préservés dans les sédiments lacustres ou tourbeux, sont de plus en plus couramment employés en paléoécologie. Parmi ces microrestes, les spores de champignons coprophiles sont privilégiées dans les reconstructions des activités humaines telles que les activités pastorales. L'aptitude de ces spores à refléter la présence ou l'abondance des troupeaux n'est pas encore complètement comprise. Des analogues modernes ont été collectés dans deux zones d'estive, dans les montagnes du Pays Basque et d'Ossau. Des analyses de gradients contraintes par des variables environnementales ont permis d'identifier des assemblages non-polliniques associés à diverses conditions environnementales en contexte humide et terrestre. Un cortège d'ascospores de groupes coprophiles liées aux activités pastorales a pu être isolé. Les référentiels ont également fourni des informations sur la portée spatiale de l'information non-pollinique.Les microfossiles non-polliniques ont été étudiés dans quatre séquences tourbeuses en complément d'autres sources d'informations paléoenvironnementales (pollen, signal incendie). Ils ont fourni les informations sur les dynamiques des quatre sites durant l'Holocène et les périodes historiques. Les résultats des référentiels sont appliqués à l'interprétation des dynamiques pastorales. Les résultats modernes et fossiles montrent que la charge pastorale n'est pas le seul paramètre qui influence les signaux coprophiles ; ces spores pourraient avoir un potentiel d'indicateurs paléoenvironnementaux et pastoraux plus étendu qu'attendu.Les ascospores de groupes coprophiles sont décrites et illustrées ainsi que d'autres microfossiles fongiques, algaux et indéterminés.

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