En tant qu’acteurs moléculaires impliqués dans le transport d’eau au travers des membranes biologiques, les aquaporines (AQP) jouent un rôle et sont régulées en réponse à des stress. Ils sont soumis à d’intenses recherches, en particulier chez le riz. En utilisant une approche de génomique fonctionnelle, nous avons généré 5 lignées transgéniques de riz dans le fond génétique Nipponbare, en sur-exprimant des AQP uniques fusionnées à un marqueur fluorescent ; parmi celles-là, figurent trois AQP de la membrane plasmique (OsPIP1;1, OsPIP2;4, OsPIP2;5) fusionnées à la GFP et deux AQP de la membrane tonoplastique (OsTIP1;1 and OsTIP2;2) fusionnées à la mCherry. Leurs localisations subcellulaires en condition contrôle ont été observées. Chez le riz, les isoformes OsPIP présentaient un marquage homogène typique de la membrane plasmique, tandis que les isoformes OsTIP ont été trouvées avec un marquage des invaginations intracellulaires qui entourent le noyau, typique du tonoplaste. Le comportement des AQP de la membrane plasmique a été testé en conditions de stress salin et osmotique. Les stress abiotiques ont provoqué une relocalisation des AQP et le stress salin a augmenté l’endocytose de l’isoforme OsPIP2;5 dans les cellules de la racine. Par ailleurs, la sur-expression de tels transgènes ne semblait pas affecter la morphologie des plantes et ne conférait pas un effet bénéfique sur la production de graines, aussi bien en condition contrôle que stressée. Enfin, nous nous sommes focalisés sur la contribution des AQP dans la racine de riz en relation avec la morphologie racinaire. Nous avons trouvé que les AQP contribuaient à un pourcentage relativement important dans le transport de l’eau dans la racine entière (44-58%) et que cette contribution semblait plus importante dans les racines primaires que latérales. / As molecular players involved into the water transport through biological membranes, aquaporins (AQPs) have a role and are regulated in stress response. They were deeply investigated in plants and particularly in rice. Using functional genetic approach, we generated 5 transgenic rice lines based on Nipponbare cultivar, by overexpressing a single AQP in fusion with a fluorescent marker; among them, 3 plasma membrane AQPs (OsPIP1;1, OsPIP2;4, OsPIP2;5) fused with GFP and 2 tonoplast AQPs (OsTIP1;1 and OsTIP2;2) fused with mCherry. Their subcellular localizations in resting condition were investigated. In rice, OsPIP isoforms showed typical homogeneous labelling of the plasma membrane, whereas OsTIP isoforms were observed localized in the tonoplast with a typical labelling of intracellular invaginations that skirted the nucleus. The behaviors of plasma membrane AQPs were tested in salt and drought stress-mimicked-conditions. Abiotic stresses triggered a re-localization of plasma membrane AQPs and salt stress enhanced endocytosis process of OsPIP2;5 in rice root cells. Overexpressing such transgenes did not seem to affect the plant morphology and showed no beneficial effects for grain yield in both non-stress and stress conditions. We took more focus on the contribution of AQPs in rice root water transport in link with root morphology. AQPs contributed a relative high percentage of water transport in whole root system (44-58%) and seemed to contribute more in primary roots rather than in lateral roots.

L’optimisation des performances énergétiques du bâtiment et la réduction des émissions de CO2 générées par le secteur de la construction sont devenus des enjeux majeurs. Il s’agit non seulement de réduire considérablement les consommations d’énergie liées au chauffage et à la climatisation durant la période de fonctionnement des bâtiments mais aussi de choisir des matériaux à faible impact carbone en privilégiant l’utilisation de ressources renouvelables et locales. Ces dernières années ont vu naître un intérêt croissant pour les bétons de chanvre. Ces agromatériaux associent un granulat végétal issu de la tige du chanvre avec un liant minéral. Il en résulte un matériau isolant qui présente une certaine efficacité à réguler les variations de température et d’humidité. Considérés comme multifonctionnels, les bétons de chanvre constituent une alternative écologique aux enveloppes traditionnelles. Face aux matériaux à isolation répartie comme le béton cellulaire ou la brique dont l’impact carbone est élevé, les bétons de chanvre présentent l’inconvénient d’être peu résistants mécaniquement et sont de ce fait associés à une structure porteuse. Ce travail de thèse s’inscrit dans une démarche visant d’une part à diversifier la ressource végétale utilisée pour la confection des agromatériaux de construction en développant un béton innovant incorporant les balles de riz de Camargue et d’autre part à étudier certains procédés dans l’optique d’améliorer les performances mécaniques de ces matériaux après les premiers mois de cure. Le premier objectif a consisté à caractériser la balle de riz naturelle préalablement à son association avec un liant à base de chaux. Les caractéristiques propres au granulat de balles de riz se sont traduites par la fabrication d’un agrobéton moins dosé en eau et de densité apparente plus élevée que celle du béton de chanvre (en restant inférieure à 800 kg.m-3). La conductivité thermique du béton à base de balles de riz s’est montrée similaire à celle du béton de chanvre pour un ratio massique « liant/granulat (L/G) » identique. En revanche, les performances mécaniques en compression se sont révélées plus faibles pour le béton à base de balles de riz après 1 mois de cure à 20°C et 50%HR.Le second axe de travail s’est porté sur le suivi temporel des caractéristiques mécaniques et du durcissement du liant jusqu’à 10 mois de conservation soit à 20°C et 50%HR soit en conditions extérieures. Les bétons de chanvre se sont caractérisés par un gain de résistance en compression plus favorable que celui observé sur les bétons de balles de riz malgré une cinétique de durcissement du liant équivalente. Cette conservation naturelle a été comparée à une cure en carbonatation accélérée (CO2). Les résultats ont montré que ce procédé a permis d’obtenir une résistance en compression 2 mois après la fabrication des éprouvettes équivalente à celle obtenue après 10 mois de conservation à l’extérieur. Considérant que la résistance mécanique du béton à base de balles de riz est limitée par la liaison mécanique liant/particule, ce travail s’est porté également sur l’effet d’un traitement des particules à l’eau de chaux saturée. S’il s’est montré inefficace pour le béton de chanvre, il a permis d’améliorer la résistance en compression des bétons à base de balles de riz.Enfin, cette étude a traité de l’effet d’une cure humide (95%HR) et d’une élévation de température (50°C) sur le durcissement du liant et l’acquisition des résistances mécaniques à court terme. L’étude a été préalablement menée sur des mortiers de chaux. Les résultats ont montré que ce type de cure permet une très forte augmentation de la résistance mécanique du liant après 28 jours par un effet cinétique sur les réactions d’hydratation. Toutefois, ces conditions de cure ont entrainé une perturbation de la zone de transition entre le liant et la particule et par conséquent une dégradation des propriétés mécaniques des agrobétons. / The improvement of building energy efficiency and the reduction of CO2 emissions from the construction industry have become a major issue over the last years. We need to cut the energy consumption linked to heating and cooling of buildings during their operating period but also to choose materials with low carbon footprint using renewable and local resources.Hemp concretes are more and more used in green construction. These bio-based building materials consist of hemp-derived aggregates mixed with mineral binders and water. These concretes have attractive insulating properties and present some effectiveness in buffering variations of temperature and humidity in buildings. Considered as a multifunctional material, hemp concrete can offer an eco-friendly alternative to traditional building envelopes but have the disadvantage of being very low strength. Unlike cellular concrete or clay bricks, hemp concretes cannot be used as load-bearing materials but for infilling walls with a wood timber frame. The aim of this thesis work is, on the one hand, to diversify plant aggregates used for the manufacturing of bio-based concretes by developing an innovative material based on local rice husk from the Camargue area and on the other hand to investigate some processes in order to increase mechanical strength of these materials after the first months of curing. The first objective of this work was to characterize rice husks prior to incorporating them in a lime-based mix. Intrinsic features of rice husks led to the manufacturing of a new bio-based concrete designed with a lower water content and a higher apparent density than hemp concrete (by remaining below 800 kg.m-3). Thermal conductivity of rice husk concrete was comparable to that of hemp concrete for a given « binder on aggregates (B/A) » mass ratio. Nevertheless, mechanical performances in compression have proved lower for the rice husk concrete after one month of hardening at 20°C and 50%RH. The second line of the work dealt with the evolution of mechanical properties and binder hardening over time. Specimens were cured during 10 months either at 20°C and 50%RH or exposed outdoors. Hemp concrete exhibited a higher compressive strength gain over time than that achieved for rice husk concrete despite a same hardening kinetics. This curing under natural carbonation was compared to an accelerated one (CO2 curing). Accelerated carbonation provided the opportunity to obtain the same compressive after 2 months than that reached after the outdoor exposure during 10 months. Considering that compressive strength of rice husk concrete is restricted by the bonding strength between the binder and the aggregates, this work also focused on the effect of a lime-water treatment of plant aggregates. This latter was not efficient for hemp concrete but increased compressive strength of rice husk concrete. Finally, the effect of a moist curing (95%RH) and elevated temperature (50°C) on binder hardening and strength development of bio-based concretes was investigated. This aspect was also studied on lime-based mortars. The results showed that this type of curing led to a strong increase of mechanical strength for the binder after 28 days due to kinetic effects on hydration reactions. Nevertheless, these curing conditions were detrimental to the transition zone between the binder and the plant aggregates and consequently counterproductive for the mechanical performances of bio-based concretes.

L'exploration des propriétés santé des riz de Camargue intègre des techniques de pharmacologie in vivo et in vitro, des techniques de fractionnement précises du riz complet et un procédé d'extraction chimique permettant un isolement bio-dirigé des composés bio-actifs.Les résultats du projet de recherche sont confidentiels. / The exploration of health properties of Camargue French rice necessited (a) in vivo and in vitro pharmacological methods,(b) an accurate technology of rice fractionation and (c) the capacity to perform and characterize chemically-extracted bioactive compounds.Results of the research project are confidential.

Les travaux de recherche présentés dans ce manuscrit ont pour but de développer des procédés industriels pour la production de quatre ingrédients alimentaires infantiles ayant des propriétés hypoallergéniques et des teneurs réduites en phytoestrogènes. Les propriétés nutritionnelles des protéines de riz et de soja en font des sources intéressantes. Néanmoins, plusieurs problématiques liées aux caractéristiques des produits apparaissent aujourd’hui : la présence de phytoestrogènes (isoflavones) dans les isolats protéiques de soja ; la difficulté à solubiliser et isoler les protéines de riz et la forte allergénicité des protéines dans le cas du soja. Ces travaux présentent l’étude du fractionnement des protéines de soja et de riz pour le développement : d’isolat protéique à teneur réduite en isoflavones ; isolat protéique de riz ayant une teneur supérieure à 90% de protéines ; hydrolysats protéiques de soja et de riz dont le profil de poids moléculaire est maitrisé et potentiellement hypoallergénique. Afin d’y parvenir, la réduction de la taille des protéines par des processus enzymatiques puis le contrôle de leur poids moléculaire ont dû être étudiés. Concernant l’élimination des phytoestrogènes (isoflavones), deux méthodes ont permis d’atteindre de hauts rendements d’extractions. En premier lieu, l’étude de l’extraction par éthanol via une optimisation à petite échelle, suivie d’une mise à l’échelle industrielle ont permis de développer un premier produit à teneur résiduelle en isoflavones inférieure à 50 μg/g de produit sec représentant une réduction de près de 98% de la teneur en isoflavones. Le second procédé étudié a été la rétention des isoflavones sur résine d’adsorption à partir d’un hydrolysat protéique de soja préalablement mis au point, et ceci, par l’utilisation de solution aqueuse sans étape préalable d’extraction. Ce procédé a fait l’objet d’une mise à l’échelle industrielle et d’une étude du comportement chromatographique des isoflavones. L’extraction des isoflavones par eau subcritique et CO2 supercritique est aussi présentée dans cette thèse. Elle a permis de mettre en évidence l’influence de la polarité des différents composés et de la teneur en protéines des produits de soja utilisés. Ces travaux de thèse ont aussi permis de définir un nouveau procédé pour la production d’isolat protéique de riz par l’intermédiaire d’enzymes de types cellulolytiques et amylases, à partir de coproduits issus de l’industrie du sirop de glucose. Des études sur des matières moins transformées telles que le son de riz et la farine ont aussi été étudiées pour la concentration des protéines. L’étude de l’hydrolyse des protéines de soja et de riz a été possible par le suivi de différents indicateurs tels que le pH, la solubilité des protéines, le degré d’hydrolyse, le profil de poids moléculaire par électrophorèse et par chromatographie d’exclusion stérique. Ces procédés ont permis la production de quatre nouveaux ingrédients pouvant être testés pour leurs caractéristiques hypoallergéniques avant une éventuelle production industrielle / The objectives of these works were to develop industrial processes for the production of four infant food ingredients with hypoallergenic properties and reduced levels of phytoestrogens. For this purpose, the nutritional properties of the rice and soy protein are promising. However, due to the presence of phytoestrogens (isoflavones) the consumption of soy protein isolates is a big concern for infant food security because the high exposure to these compounds, known to be endocrine disruptors. Consequently, it was first intended to develop a soy protein isolate with reduced content of isoflavones below 50 μg/g following the recommendations of French and European health authorities. Rice protein isolates are either non-existent on the market, or extremely rare. Therefore, the development of rice protein isolate with a minimum content of 90 % protein was another objective. For the sensitive population, such as infants, the aim of this work was also to develop soy and rice protein hydrolysates conferring hypoallergenic properties. To achieve this goal, the reduction of the size of proteins and the control of their molecular weight was studied. Two methods were used to achieve high extractions yields. A study of ethanol extraction ranging from small-scale optimization to industrial scale was used for a final product with a residual content in isoflavones below 50 μg/g. The second method was to retain isoflavones on adsorption resin from a soy protein hydrolysate. This was possible without preliminary extraction step by solvent. This method was also tested in the industrial scale. The chromatographic behavior of different isoflavones was also studied. The extraction of isoflavones with subcritical water and supercritical CO2 is also presented in this thesis even though these methods were not retained. These pressurized extractions showed the influence of the polarity of isoflavones and the protein content of soy products onto the isoflavone extraction. These works also identified a novel process for the production of rice protein isolate by the hydrolysis of polysaccharides with cellulolytic enzymes and amylases from concentrated protein byproducts from the glucose syrup industry. Studies on less processed materials such as rice bran and flour were also studied for protein isolation. The study of the hydrolysis by proteases of soy and rice proteins were monitored by various indicators such as pH, protein solubility, the degree of hydrolysis, the molecular weight profile by electrophoresis, and size exclusion chromatography. These processes are enabled for the production of four new ingredients that will be tested for their hypoallergenic characteristics before a large scale production.

Effet de la salinité pendant la croissance de plants de riz sur la biosynthèse de la 2-acétyl-1-pyrroline (2AP), composé aromatique clé des variétés de riz aromatique,le rôle de la 1-pyrroline dans la biosynthèse de la 2AP ainsi que l'origine du groupe acétyle ont été étudiés. La variété aromatique de Camargue (France), Aychade, a été cultivée soit dans un milieu liquide soit dans des pots en serre. Dans le milieu de culture liquide, une augmentation significative de la teneur en 2AP dans les feuilles a été observée quelle que soit la concentration en NaCl (de 1,7 à 170 mM). Une corrélation positive a été mise en évidence entre la teneur en sel et en 2AP. A de plus fortes concentrations en NaCl, il a également pu être montré qu'il y avait une relation entre la concentration en proline, un précurseur aminé majeur de la 2AP, et la teneur en 2AP. Inversement, les changements en acide -aminobutyrique (GABA), un des métabolites compétitif de la biosynthèse de la 2AP, n'ont pas été corrélés avec ceux de la 2AP. Dans les expérimentations menées en serre, la variété Aychade a été cultivée dans une solution saline à 30 mM, correspondant à une conductivité électrique de 3800 ± 400 S.cm-1, valeur considérée comme suffisante pour induire un stress salin sur le plant de riz. Cette solution saline a été appliquée à des dates et pour des durées différentes en fonction du cycle de développement de la plante. A la phase végétative, une relation positive a été observée dans les feuilles entre le traitement salin et la teneur en 2AP ainsi qu'en proline. Il est intéressant de noter que tous les grains provenant des plants traités avec la solution saline contenaient des teneurs nettement plus élevées en 2AP par rapport au contrôle. La synthèse de la 2AP la plus importante s'est produite lorsque les plants ont été soumis à un traitement salin pendant l'ensemble des phases végétative et reproductive. Cependant, dans le dernier cas, le rendement en grain était beaucoup plus faible. En supplémentant des cals de riz avec de la 1-pyrroline, il a été démontré que cette imine cyclique était un facteur limitant pour la biosynthèse de la 2AP non seulement dans la variété aromatique, mais également dans la non aromatique. Les essais conduits avec le glucose et les acides gras marqués 13C ont montré que ces molécules pourraient être précurseurs du groupe acétyle de la molécule de 2AP. / The effect of salinity during rice plant growth on the biosynthesis of 2-acetyl-1-pyrroline (2AP), characteristic flavour compound of fragrant rice cultivars was studied. Additionally role of 1-pyrroline in 2AP biosynthesis together with source of acetyl group were investigated. Aychade, a fragrant rice was cultivated either in a liquid medium adapted for seedlings or in pots in a greenhouse. A significant increase in 2AP levels in the leaves was observed whatever the concentration of NaCl (1.7 to 170 mM NaCl) in the culture medium. A positive correlation was found between the level of salt and that of 2AP. There was a relationship between the concentration of proline, a major amino precursor of 2AP and 2AP level at highest concentrations of NaCl. Conversely the changes in -aminobutyric acid (GABA), a competitive metabolite in 2AP biosynthesis were not correlated with those of 2AP. In greenhouse experiments, Aychade cultivar was grown under one level of salt solution, 30 mM that corresponds to EC of 3800 ±400 S.cm-1, value considered sufficient to induce salt stress in rice. Timing and duration of application of salt solution varied according to the growth stages. At vegetative phase a positive relation was observed between salt treatment and 2AP as well as proline levels in the leaves. Interestingly grains from all salt treated plants contained significantly higher levels of 2AP than those from control. The highest synthesis occurred when plants were subjected to salt treatment during whole vegetative and reproductive phases. However in the latter case crop yield decreased significantly. Through supplementation of rice callus with 1-pyrroline it was demonstrated that this cyclic imine was limiting factor for the 2AP biosynthesis not only in a fragrant variety but also in a non fragrant variety. Experiments with 13C labelled glucose and fatty acids showed that glucose and fatty acids could be precursors of acetyl group of 2AP.

La biomasse lignocellulosique (LC) est considérée comme une alternative prometteuse pour produire des biocarburants, mais aussi extraire des biomolécules et synthons pour la synthèse de polymères et des matériaux afin de les substituer à ceux issues de la pétrochimie. La biomasse LC est principalement composée de cellulose, d'hémicellulose et de lignine. Sa nature composite et sa microstructure matricielle hétérogène rendent difficiles sa digestibilité et sa bioconversion. Le prétraitement de la biomasse LC est une étape indispensable permettant de dissocier la matrice LC et d'améliorer l'accessibilité des polymères pariétaux, étape-clé notamment pour la production de synthons. Le fractionnement par voie sèche des LC s'insère dans les schémas de bioraffinerie de la biomasse avec des arguments favorable à la durabilité (pas d'eau consommée, pas de séchage, pas d'effluents). L'amélioration de la résolution du fractionnement, la réduction de la dépense énergétique et l'amplification de la réactivité/fonctionnalité des produits constituent des objectifs de recherche prioritaires dans le champ du fractionnement sec. Un des inconvénients de l'opération de broyage de la LC native est son importante consommation énergétique. La mise en œuvre de prétraitements modérés qui favorisent la broyabilité de la matrice LC et l'accessibilité aux molécules d'intérêt, peut permettre (i) d'améliorer la résolution du fractionnement, (ii) réduire très significativement l'énergie de broyage et (iii) amplifier la réactivité des produits.L'objectif de la thèse porte sur l'analyse de la mise en œuvre de prétraitements chimiques couplés au fractionnement mécanique de paille de riz, qui a été choisie comme substrat valorisable de référence. Cette étude s'appuie notamment sur un procédé innovant de prétraitement chimique par voie semi-humide, qui permet de fragiliser et déstructurer la matrice LC afin de faciliter une déconstruction mécanique. Le couplage de procédés chimio-mécaniques semi-humide ont permis à la fois d'augmenter la réactivé des produits et de diminuer la consommation énergétique ainsi que supprimer certaines étapes et ne pas générer des effluents. Les résultats du fractionnement par voie sèche ont montré que la combinaison d'un broyage ultrafin et d'une séparation est une alternative de bioraffinerie technique pour obtenir des fractions intéressantes pour différentes propriétés. Ces résultats permettent d'améliorer les méthodes de prétraitements adaptées aux plusieurs types de biomasse dans la bioraffinerie des LC. Une approche hydro-texturale à l'échelle des particules est ensuite proposée pour identifier les mécanismes de fractionnement et évaluer l'impact des prétraitements chimiques. Le rôle de la microstructure dans les prétraitements chemo-mécaniques est notamment analysé par le biais de l'étude des transferts d'eau dans les poudres (imbibition et séchage). Une caractérisation physique des poudres complète la description des propriétés conférées aux pailles de riz broyées. Au-delà des résultats spécifiques aux pailles de riz, cette étude a été conduite de façon a présenter un degré de généricité suffisant pour extrapoler la démarche et les connaissances acquises au traitement d'autres biomasses annuelles ou pérennes. / La biomasse lignocellulosique (LC) est considérée comme une alternative prometteuse pour produire des biocarburants, mais aussi extraire des biomolécules et synthons pour la synthèse de polymères et des matériaux afin de les substituer à ceux issues de la pétrochimie. La biomasse LC est principalement composée de cellulose, d'hémicellulose et de lignine. Sa nature composite et sa microstructure matricielle hétérogène rendent difficiles sa digestibilité et sa bioconversion. Le prétraitement de la biomasse LC est une étape indispensable permettant de dissocier la matrice LC et d'améliorer l'accessibilité des polymères pariétaux, étape-clé notamment pour la production de synthons. Le fractionnement par voie sèche des LC s'insère dans les schémas de bioraffinerie de la biomasse avec des arguments favorable à la durabilité (pas d'eau consommée, pas de séchage, pas d'effluents). L'amélioration de la résolution du fractionnement, la réduction de la dépense énergétique et l'amplification de la réactivité/fonctionnalité des produits constituent des objectifs de recherche prioritaires dans le champ du fractionnement sec. Un des inconvénients de l'opération de broyage de la LC native est son importante consommation énergétique. La mise en œuvre de prétraitements modérés qui favorisent la broyabilité de la matrice LC et l'accessibilité aux molécules d'intérêt, peut permettre (i) d'améliorer la résolution du fractionnement, (ii) réduire très significativement l'énergie de broyage et (iii) amplifier la réactivité des produits.L'objectif de la thèse porte sur l'analyse de la mise en œuvre de prétraitements chimiques couplés au fractionnement mécanique de paille de riz, qui a été choisie comme substrat valorisable de référence. Cette étude s'appuie notamment sur un procédé innovant de prétraitement chimique par voie semi-humide, qui permet de fragiliser et déstructurer la matrice LC afin de faciliter une déconstruction mécanique. Le couplage de procédés chimio-mécaniques semi-humide ont permis à la fois d'augmenter la réactivé des produits et de diminuer la consommation énergétique ainsi que supprimer certaines étapes et ne pas générer des effluents. Les résultats du fractionnement par voie sèche ont montré que la combinaison d'un broyage ultrafin et d'une séparation est une alternative de bioraffinerie technique pour obtenir des fractions intéressantes pour différentes propriétés. Ces résultats permettent d'améliorer les méthodes de prétraitements adaptées aux plusieurs types de biomasse dans la bioraffinerie des LC. Une approche hydro-texturale à l'échelle des particules est ensuite proposée pour identifier les mécanismes de fractionnement et évaluer l'impact des prétraitements chimiques. Le rôle de la microstructure dans les prétraitements chemo-mécaniques est notamment analysé par le biais de l'étude des transferts d'eau dans les poudres (imbibition et séchage). Une caractérisation physique des poudres complète la description des propriétés conférées aux pailles de riz broyées. Au-delà des résultats spécifiques aux pailles de riz, cette étude a été conduite de façon a présenter un degré de généricité suffisant pour extrapoler la démarche et les connaissances acquises au traitement d'autres biomasses annuelles ou pérennes.

La résistance partielle aux agents pathogènes représente une source importante pour l'amélioration des plantes. Cependant les mécanismes moléculaires sous-jacents à ce type de résistance sont encore mal connus. L'interaction entre le riz et le champignon Magnaporthe oryzae est un modèle de choix pour ce type d'analyse, de nombreuses ressources génétiques et outils d'analyse fonctionnelle étant disponibles. Chez le riz, hormis le gène Pi21 qui contrôle la résistance partielle, aucune information biologique et fonctionnelle ne permet d'expliquer cette forme de résistance. En amont de ce travail de thèse, le phénomène de défense préformée a récemment été identifié ; il est défini par la corrélation entre l'expression des gènes liés à la défense avant infection et la résistance partielle à M. oryzae. L'identification de régulateurs de la résistance partielle et des défenses préformées a été l'objectif de cette thèse. Deux stratégies ont été adoptées. Une étude du transcriptome visant à sélectionner et caractériser des gènes candidats sur la base de leur profil d'expression constitutive a été réalisée. Une méthode de sélection par « guilt-by-association » s'est avérée efficace pour identifier des gènes impliqués dans la résistance de la plante. Les gènes AGO18, Z-BED, HSF23 et CaMBP ont été identifiés comme des régulateurs positifs des défenses de la plante. Les gènes HSF23 et CaMBP contrôlent l'expression constitutive des gènes liés à la défense mais leur sur-expression modifie la croissance des plantes. La sur-expression des gènes Z-BED et AGO18 n'a entraîné aucune modification de la croissance de la plante mais une augmentation de la résistance à M. oryzae, sans modification apparente de l'expression des gènes de défense testés. Le gène Z-BED code pour un facteur de transcription putatif dont on peut faire l'hypothèse qu'il contrôle un ensemble encore inconnu de l'arsenal de défense. Le gène AGO18 code pour une protéine argonaute potentiellement impliquée dans l'extinction de gène via la méthylation de la chromatine. Enfin le gène OB-fold est un régulateur négatif des défenses de la plante dont les cibles, potentiellement des ARN, restent à identifier.La deuxième approche a consisté en une détection de loci contrôlant la densité de lésions causées par M. oryzae. Une zone du génome, PRM1, contrôle ce phénotype, confère une résistance à un spectre de souches relativement large, semble contrôler l'expression de gènes de défense avant et au cours de l'infection, et enfin semble ralentir la croissance du champignon avant pénétration. Cette approche sans a priori renforce l'hypothèse que l'expression des gènes de défense avant infection est associée à la résistance partielle du riz à M. oryzae.De plus amples investigations seront nécessaires pour relier les phénotypes de résistance partielle tels que l'inhibition de la croissance pré-pénétration et la densité de lésions entre eux d'une part et d'autre part à l'expression des gènes de défenses avant infection / Partial resistance to pathogens is a major source for plant breeding. However, the molecular mechanisms underlying this type of resistance are still poorly understood. The interaction between rice and the fungus Magnaporthe oryzae is a model of choice for this type of analysis, many genetic and functional analysis tools being available. In rice, except for the Pi21 gene that controls partial resistance, no biological and functional information can explain this form of resistance. Prior to this thesis, the phenomenon of preformed defense has recently been identified; it is defined by the correlation between the expression of genes related to defense before infection and partial resistance to M. oryzae. Identification of partial resistance and preformed defense regulators has been the objective of this thesis. Two strategies were adopted.A transcriptome analysis to select and characterize candidate genes based on their constitutive expression pattern was performed. A method of selection by "guilt-by-association" has been effective in identifying genes involved in plant resistance. The genes AGO18, Z-BED, HSF23 and CaMBP were identified as positive regulators of plant defenses. The genes HSF23 and CaMBP control the constitutive expression of defense related genes, but their over-expression modifies plant growth. Over-expression of Z-BED and AGO18 genes does not affect plant growth but increases the resistance to M. oryzae, without apparent change in the expression of the defense genes tested. The Z-BED gene encodes for a putative transcription factor that likely controls an unknown set of the defense arsenal. The AGO18 gene encodes an Argonaute protein potentially involved in gene silencing via chromatin methylation. Finally the OB-fold gene is a negative plant defense regulator, and its hypothetical RNA targets remain to be identified.The second approach consisted of detection of loci controlling the lesions density caused by M. oryzae. A region of the genome, PRM1, controls this phenotype, confers resistance to a relatively wide range of isolates, appears to control the expression of defense genes before and during the infection, and finally seems to inhibit the growth of the fungus before penetration. This approach without a priori supports the hypothesis that the expression of defense genes before infection is associated with partial resistance of rice to M. oryzae.Further investigations are needed to link the resistance phenotypes such as partial inhibition of fungal growth pre-penetration and density of these lesions on the one hand, and the defense gene expression before infection on the other hand.

Le virus de la panachure jaune (RYMV) est une contrainte majeure pour la riziculture en Afrique. Deux gènes contrôlant des résistances récessives ont précédemment été décrits : RYMV1, qui code pour eIF(iso)4G1, un facteur d’initiation de la traduction et RYMV2, qui code pour CPR5-1, un probable composant du pore nucléaire impliqué dans la régulation des mécanismes de défense. Cependant, la capacité du virus à contourner ces résistances justifie la caractérisation de sources de résistance originales, présentes dans les espèces de riz africain O. glaberrima et O. barthii. Trois approches complémentaires ont été mises en œuvre afin d’identifier les facteurs génétiques contrôlant ces résistances.Une approche de cartographie génétique dans des populations bi-parentales a permis l’identification du gène RYMV3, contrôlant la résistance de l’accession Tog5307 et sans doute également de l’accession Tog5672. Il s’agit de la première résistance dominante identifiée dans le pathosystème riz/RYMV. RYMV3 a été cartographié dans un intervalle de 15 kb où deux gènes sont annotés, dont un gène NB-LRR. Des comparaisons de séquences entre accessions résistantes et accessions sensibles suggèrent que le polymorphisme responsable de la résistance est une mutation ponctuelle dans le domaine LRR du gène NB-LRR.Les deux autres approches ont reposé sur l’exploitation de données de séquençage Illumina de 163 accessions O. glaberrima et 84 accessions O. barthii. Les accessions O. glaberrima ont été phénotypées à la fois pour la résistance élevée et pour la résistance partielle au RYMV, et une partie des accessions O. barthii a été évaluée pour la résistance élevée. L’analyse de la variabilité allélique aux trois gènes majeurs de résistance a permis l’identification d’un probable nouvel allèle de résistance à RYMV1 et de six à RYMV2. Ces allèles sont actuellement en cours de validation. D’autre part, une approche de génétique d’association réalisée sur 125 accessions O. glaberrima a mis en évidence deux QTL de résistance partielle sur les chromosomes 6 et 11, dont l’un colocalise, en première approche, avec le gène RYMV3.Ce travail a ainsi permis l’identification d’un gène majeur, de deux QTL et de nouveaux allèles de résistance qui contribuent à une meilleure compréhension des interactions riz/RYMV et sont utilisables en sélection pour améliorer la durabilité des variétés résistantes. / The Rice yellow mottle virus (RYMV) is a major constraint for rice production in Africa. Two genes controlling recessive resistances have been previously described : RYMV1 coding for eIF(iso)4G1, a translation initiation factor, and RYMV2, coding for CPR5-1, a probable component of the nuclear pore complex involved in the regulation of defense mechanisms. However, the virus' ability to overcome these resistances highlight the need to characterize new sources of resistance in the African rice species O. glaberrima and O. barthii. Three complementary approaches were carried out in order to identify the genetic factors controlling these resistances.A genetic mapping strategy in bi-parental populations led to the identification of the RYMV3 gene, controlling resistance in the Tog5307 accession and probably also in the Tog5672 accession. It is the first dominant resistance identified in the rice/RYMV pathosystem. RYMV3 mapped in a 15 kb interval in which two genes annotated occur, including one NB-LRR gene.The two other strategies used were based on the utilization of Illumina sequencing data of 163 O. glaberrima accessions and 84 O. barthii accessions. O. glaberrima accessions were phenotyped for both high and partial resistance to RYMV, and the high resistance of a portion of the O. barthii accessions was assessed. Analysis of allelic variability at the previously identified genes led to the identification of a probable new resistance allele at RYMV1 and of six others at RYMV2. These alleles are currently undergoing validation. Furthermore, a genome wide association study was carried out on 125 O. glaberrima accessions, revealing two partial resistance QTLs on chromosomes 6 and 11, including one colocalized with RYMV3.This work has thus allowed the identification of one major resistance gene, of two QTLs and of new resistance alleles, contributing to a better understanding of rice/RYMV interactions and creating new prospects for the breeding for resistant varieties.

Entre 1986 et 2012, la consommation du riz en Haïti a plus que doublé, parallèlement on constate une faible progression de la production locale et, en corollaire, une évolution à la hausse de l’importation durant cette même période. Les producteurs nationaux semblent ne pas avoir pu bénéficier pleinement de la croissance de la consommation locale. Des études évoquent la libéralisation du marché rizicole haïtien comme principales raisons pouvant justifier la non exploitation de la croissance de la consommation locale. Partant de l’hypothèse de la faible compétitivité de la filière rizicole locale, notre étude cherche à identifier les facteurs internes et externes dans lesquels les producteurs rizicoles haïtiens évoluent qui conditionnent leur compétitivité. Pour ce faire, une analyse SWOT et PESTEL de la filière validée par une enquête Delphi a été réalisée. Les principaux résultats de l’analyse révèlent que la majorité des facteurs internes et externes dans lesquels évoluent les riziculteurs haïtiens constituent des faiblesses et des menaces pour la compétitivité de la filière. Cependant, contrairement à l’idée que le prix du riz importé affaiblit la compétitivité du riz local, les résultats montrent que la faible compétitivité du riz local vis-à-vis du riz importé s’explique davantage par l’aspect qualitatif du riz local (taux de brisure élevé et faible capacité de conservation) et la mauvaise présentation du produit aux attentes des consommateurs. / Between 1986 and 2012, rice consumption in Haiti more than doubled, at the same time there was a slight increase in local production and, as a corollary, an upward trend in imports during the same period. Domestic producers appear not to have been able to fully benefit from the growth in local consumption. Studies suggest the liberalization of the Haitian rice market as the main reasons for not exploiting the growth of local consumption. Based on the hypothesis of the low competitiveness of the local rice sector, our study seeks to identify the internal and external factors in which Haitian rice producers evolve, which determine their competitiveness. To do this, a SWOT and PESTEL analysis of the chain validated by a Delphi survey was carried out. The main results of the analysis reveal that most of the internal and external factors affecting Haitian rice farmers are weaknesses and threats to the competitiveness of the sector. However, contrary to the idea that the price of imported rice weakens the competitiveness of local rice, the results show that the low competitiveness of local rice compared to imported rice is explained more by the qualitative aspect of local rice (high breakdown and low preservative capacity) and the poor presentation of the product to the expectations of consumers.

La bactériose vasculaire du riz (BLB) et bactériose non-vasculaire du riz (BLS), causées respectivement par Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) et X. oryzae pv. oryzicola (Xoc), sont les deux plus importantes maladies bactériennes du riz. Ces maladies limitent le rendement de la production de riz dans les zones rizicoles en Asie et dans certaines régions d'Afrique. L'infection et la multiplication bactérienne dans les tissus de l'hôte dépendent souvent des facteurs de virulence de ces bactéries dont le type le système de sécrétion de type III (T3SS) et ses substrats. Dans cette thèse, nous avons identifié neuf effecteurs non-TAL (transcription Transcription activator-like) sécrétés par des effecteurs de type III de la souche chinoise 13751 de Xoo en utilisant le domaine d'induction HR de la protéine avirulente AvrBs1 comme gène reporter. Parmi eux, XopAE13751 a été expérimentalement confirmé pour la première fois comme étant un effecteur non-TAL. Ensuite, par l'analyse mutationnelle de ces gènes effecteurs identifiés dans Xoo, nous avons constaté que l'effecteur non-TAL XopR13751 était nécessaire pour la virulence de la souche chinoise de Xoo sur le riz hybride Teyou63. En parallèle, nous avons démontré que le gène rsmA (repressor of secondary metabolism) - comme le gène rsmAXoo de l'espèce chinoise Xoo 13751- régule positivement l'expression des gènes associés aux facteurs de virulence, tels que le système de sécrétion de type III, les enzymes extracellulaires et le DSF (diffusible signal factor). De plus, le gène effecteur non-TAL xopO s'est avéré être peu répandu chez les Xanthomonas puisqu'il est présent uniquement chez X. euvesicatoria (Xe) et Xoc mais est absent chez Xoo. En considérant les deux pathovars de X. oryzae, avec deux modes d'infection différents, xopO a été examiné comme un facteur de la spécificité du tissu par l'inactivation mutationnelle du gène dans Xoc et par l'expression du gène dans Xoo. Les résultats ont montré que xopO n'est pas la cause déterminante de la spécificité de tissu chez Xoc. Enfin, nous avons étudié les VNTRs (Variable Number of Tandem Repeats) comme outil de typage moléculaire rapide, fiable et rentable, pour améliorer le contrôle des épidémies et pour évaluer la structure de population des souches de Xoc. 28 loci candidats VNTR ont été prédits par le criblage de trois génomes de Xoc (souche philippine BLS256, souche chinoise GX01 et souche malienne MAI10). Des paires d'amorces pour l'amplification de PCR de chacun des 28 loci ont été conçues et testées à un pannel de 20 souches de Xoc provenant de l'Asie et de l'Afrique. Le séquençage des amplicons de PCR a confirmé 25 loci VNTR robustes et polymorphes communs entre les souches Xoc asiatiques et africaines. Un dendrogramme, construit à partir de la combinaison des 25 loci de VNTR (MLVA-25), a montré que la plupart des souches asiatiques sont clairement distinguables des souches africaines. Cependant, en accord avec de précédents rapports, une souche Malienne se distingue et semble être liée aux souches asiatiques, suggérant une introduction possible de souches sur le continent africain. Ce nouvel outil de typage basé sur les VNTR sera utile pour l'étude de structures de populations et pour la surveillance épidémiologique de Xoc. / Bacterial leaf blight (BLB) and Bacterial leaf streak (BLS), caused respectively by Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) and X. oryzae pv. oryzicola (Xoc), are two most important bacterial diseases on rice, constraining severely the rice yield in the rice-growing areas in Asia and in parts of Africa. Successful infection and bacterial multiplication in host tissue often depend on virulence factors from these bacteria including type Ⅲ secretion system (T3SS) and its substrates. In this thesis, we identified nine type Ⅲ secreted non-TAL (Transcription activator-like) effectors of Xoo Chinese strain 13751 using HR-inducing domain of avirulence protein AvrBs1 as the reporter, among them, XopAE13751 was first found experimentally to be non-TAL effector. Subsequently, through mutational analysis of these identified effector genes in Xoo, we showed non-TAL effector XopR13751 was found to be required for full virulence of Xoo Chinese strain in hybrid rice Teyou63. In parallel, we demonstrated that rsmA (repressor of secondary metabolism)-like gene rsmAXoo of Xoo Chinese strain 13751 positively regulated the expression of genes associated with virulence factors such as type Ⅲ secretion system, extracellular enzymes and diffusible signal factor (DSF). Furthermore, non-TAL effector gene xopO was found to be narrowly distributed in Xanthomonas, which was only present in X. euvesicatoria (Xe) and Xoc, but not in Xoo. Based on the consideration of two X. oryzae pathovars carrying two different infection ways, xopO was tested in host and tissue specificity by analysis of mutational analysis of the gene in Xoc and expression of the gene in Xoo. The results showed that xopO of Xoc did not function as a determinant in host and tissue specificity. Finally, we explored Variable Number of Tandem Repeats (VNTRs) as a fast, reliable and cost-effective molecular typing tool, to better monitoring epidemics and assess the population structure of Xoc strains. 28 candidate VNTR loci were predicted by screening of three Xoc genome sequences (Philippine strain BLS256, Chinese strain GX01 and Malian strain MAI10). Primer pairs for PCR amplification of all 28 loci were designed and applied to a panel of 20 Xoc strains originating from Asia and Africa. Sequencing of PCR amplicons revealed 25 robust and polymorphic VNTR loci which are shared among Asian and African strains of Xoc. A dendrogram was constructed from 25 VNTR loci-combinating data (MLVA-25), indicating that most Asian strains were clearly discriminated from African strains. However, in agreement with previous reports, one strain from Mali appeared to be related to Asian strains, pointing to a possible introduction of strains to the African continent. A detailed analysis of the evolutionary relationships among a larger set of Xoc strains from China will be presented, considering different spatial scales. In conclusion, a new VNTR-based tool useful for studies of population structures and epidemiological monitoring of Xoc was successfully established.