Les talus d'éboulis du massif de la Grande Chartreuse retenus par la Directive « Habitats, faune et flore » comme des sites d'intérêt communautaire, abritent de nombreuses espèces rupicoles considérées comme prioritaires. La diversité spécifique de ces talus d'éboulis semble inféodée à leur structure paysagère en mosaïque, dont la dynamique est régie par l'interaction de facteurs topo-climatiques, édaphiques, géomorphologiques, géodynamiques et biologiques, agissant à plusieurs échelles spatio-temporelles. La colonisation végétale constatée, sur certains talus d'éboulis au cours des trente dernières années, pourrait être à l'origine d'une modification de la phytodiversité. Sur des talus d'éboulis sujets dans le passé, à une pression anthropique réduite, ce phénomène semble être une conséquence du ralentissement de la fréquence et de l'intensité des processus nivéo-périglaciaires, lié au réchauffement climatique. Cette étude repose sur une approche géo-écologique des talus d'éboulis. La méthodologie mise en œuvre permet de caractériser la structure et le fonctionnement des mosaïques mais aussi de cerner leur évolution depuis le début du siècle dernier. De plus, elle révèle la richesse de ces habitats qui pourraient constituer des observatoires privilégiés, pour le suivi à long terme de la phytodiversité sous l'effet des changements environnementaux en cours.

Sous l'effet du réchauffement climatique postérieur au Petit Âge Glaciaire, la fonte des glaciers arctiques a libéré de nouveaux espaces conquis ensuite par la végétation. Le phénomène est bien marqué au Spitsberg où la présente étude est conduite. Celle-ci concerne les marges de cinq glaciers, localisées sur la façade nord occidentale et dans le centre de l'île. Une première analyse a été conduite par relevés floristiques systématiques permettant de mettre en relation les phases successives de retrait glaciaire et de colonisation végétale. Le temps gouverne l'évolution de la végétation tant dans sa physionomie que dans sa composition. Ainsi, la séquence temporelle des cortèges floristiques s'ordonne partout de la même façon, depuis les stades pionniers jusqu'à des stades plus évolués. Cependant, la dynamique végétale n'est pas uniforme et n'opère pas sous la seule commande temporelle. Les configurations environnementales jouent aussi un rôle important qui se décline selon les échelles. C'est ce qui ressort de notre étude où les contextes environnementaux de chaque site sont mis en évidence comme facteur de différenciation de la végétation entre les cinq marges. Une deuxième approche a été conduite à échelle fine, à l'intérieur d'une marge proglaciaire pour préciser les termes de différenciation locale des milieux. Sur ce secteur, nous disposons d'un modèle numérique de terrain (MNT, 2 mètres de résolution) autorisant une étude intégrée de nombreux paramètres stationnels associés à la microtopographie. Cette approche a permis de relier les changements floristiques aux changements de contexte environnemental et d'identifier les conditions locales structurant le couvert végétal. Enfin, cette étude a débouché sur la mise en place d'une nomenclature de faciès paysagers dont la cartographie précise a été réalisée grâce à l'utilisation d'un modèle de probabilités conditionnelles.

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L'étude qualitative et quantitative du mode de développement des plantes envahissantes est actuellement considérée comme une étape clef dans la compréhension des phénomènes d'invasion. L'objectif de ce travail est de préciser les relations qui existent entre la structure architecturale des buissons et leur caractère proliférant. Nous avons sélectionné cinq espèces buissonnantes (Cornus sericea L., Cornaceae ; Prunus virginiana L., Rosaceae ; Rhamnus cathartica L., Rhamnaceae ; Rhus typhina L., Anacardiaceae ; Zanthoxylum americanum Mill., Rutaceae) qui sont connues pour leur aptitude à bloquer la succession végétale sous certaines conditions au Sud du Québec (Canada). L'analyse architecturale a permis chez ces espèces de caractériser les unités structurelles et leurs modifications ontogéniques. Ces modifications ontogéniques doivent être prise en compte afin d'obtenir une description complète de la plasticité phénotypique chez ces espèces. L'analyse des différentes unités structurelles révèle qu'elles ne possèdent pas la même signification fonctionnelle : les niveaux d'organisation les plus grands sont responsables majoritairement des capacités de plasticité phénotypique de la plante et de sa compétition. Ces analyses ont abouti à la définition de trois stratégies architecturales correspondant à des comportements individuels et qui sont également pertinentes pour expliquer la prolifération des populations

La famille de protéines kinases SNF1/AMPK/SnRK1 (levure/mammifères/plantes) est un régulateur central du métabolisme cellulaire chez l'ensemble des eucaryotes, activant le catabolisme et inhibant l'anabolisme en réponse au stress. Ces hétérotrimères sont composés d'une sous-unité catalytique (kinase α) et de deux sous-unités régulatrices (β et γ). De très nombreux travaux sur l'AMPK (AMP-activated Kinase) chez les mammifères ont révélé l'incroyable complexité de cette voie de signalisation impliquant des régulateurs en amont et une pléthore de cibles.Chez les plantes, les cibles connues de SnRK1 (" SNF1-Related Kinase 1 ") comprennent des facteurs de transcription, imposant une reprogrammation transcriptomique importante, et des enzymes clés du métabolisme telles que la Sucrose Phosphate Synthase et la Nitrate Reductase, conduisant, comme chez l'animal, au contrôle de l'homéostasie énergétique. Toutefois, les mécanismes de régulation de ces complexes sont eux très peu connus.Dans une première partie, nous avons recherché des métabolites capables d'influencer l'activité de SnRK1. L'enrichissement rapide d'extraits végétaux en complexes SnRK1 d'Arabidopsis thaliana, couplé à des mesures spécifiques d'activité kinase in vitro, nous ont permis de montrer que l'ADP, l'AMP et le citrate étaient des inhibiteurs forts de ces enzymes. Ces résultats nous ont permis d'établir un modèle physiologique dans lequel les complexes SnRK1 répondent à la fois au statut carboné de la cellule mais également aux niveaux globaux des adénylates.Dans une seconde partie, nous nous sommes intéressés aux kinases amont AtSnAK1 et AtSnAK2 (activatrices des sous-unités catalytiques AtSnRK1α1). Des essais kinases sur protéines recombinantes ont permis de mettre en évidence de nouveau un effet inhibiteur des adénylates sur l'activité de ces protéines, suggérant que l'ensemble de la voie SnAK/SnRK1 répond à des signaux énergétiques. De plus, la caractérisation de mutants perte-de-fonction a révélé un rôle important des kinases AtSnAK1 et 2 dans la transition hétérotrophie/autotrophie des jeunes plantules.Enfin, nous avons caractérisé un lien inédit chez les plantes entre homéostasie énergétique et prolifération cellulaire en montrant que les kinases AtSnRK1 sont capables de phosphoryler et inhiber les orthologues KRP6 et KRP7 de l'inhibiteur du cycle cellulaire de mammifères p27KIP1.Un modèle global des fonctions de cette kinase à l'échelle de la plante entière et de son développement est proposé en intégrant ces résultats aux connaissances actuelles sur les complexes SnRK1.

L'effet de la rétention variable du peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx) sur la croissance de l'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) ainsi que sur le recouvrement, la composition et la diversité des espèces de la strate de sous-bois est évalué dans ce mémoire. Les bénéfices en termes de transmission de la lumière et d'enrichissement de la litière qu'entraîne la présence de peuplier faux-tremble dans un peuplement pourraient influencer positivement la croissance de l'épinette noire. Par contre, la croissance rapide du peuplier limite celle d'autres espèces d'arbres à ses côtés, en particulier les essences à croissance plus lente comme l'épinette noire. Pour les sylviculteurs il est donc important de trouver quelle densité de peupliers doit être maintenue dans le parterre de coupe pour contrecarrer les impacts négatifs du conifère sur le cycle des éléments nutritifs et la productivité du peuplement. Une quantité adéquate de feuillus constituerait un équilibre entre les effets positifs sur le sol favorisant la croissance de l'épinette et les effets négatifs découlant de la possibilité de compétition pour les ressources entre les deux espèces. Un dispositif expérimental a été mis en place en Abitibi-Témiscamingue où les mesures dendrométriques prises sur les épinettes ont permis d'évaluer les variations de croissance rencontrées chez les jeunes conifères (environ 20 ans) selon un gradient naturel de présence de peuplier faux-tremble dans le milieu. Ensuite, par l'emploi d'une éclaircie précommerciale, un gradient de rétention du peuplier a été produit dans les parcelles expérimentales (n = 45) afin d'évaluer selon quelles proportions la présence du feuillu peut être bénéfique pour la croissance du résineux. Ainsi, quatre densités résiduelles différentes de tiges de peuplier par hectare ont été créées: 0, 65, 130 et 195 tiges/hectare. Les résultats d'études antérieures proposent qu'à l'échelle du peuplement, le volume marchand total des épinettes matures est augmenté par la présence de peupliers dans des proportions plus basses que 41 % de la surface terrière totale. Qu'en est-il pour des jeunes peuplements? L'effet positif du peuplier faux-tremble peut-il déjà se faire ressentir après une vingtaine d'années? Il semble que le peuplier aurait un effet facilitant sur les composantes du sol affectant ainsi positivement la croissance de l'épinette noire. Par contre, l'absence de compétition entre les arbres avant l'application de l'éclaircie précommerciale n'a pu mettre en évidence un impact du gradient de rétention du feuillu sur la croissance du conifère. L'épinette noire n'est probablement pas la seule espèce à pouvoir profiter des effets positifs de la présence de peupliers dans le peuplement. Ainsi, le deuxième volet de l'étude porte sur l'effet de la densité variable du peuplier sur la composition, le recouvrement et la diversité de la strate de sous-bois. Des relevés de pourcentage de recouvrement (8 quadrats de 1m x 1m/ parcelle) des espèces bryophytes et vasculaires (incluant toutes celles mesurant moins de 1m de hauteur) ont été effectués dans les parcelles expérimentales (n = 45). Il est donc possible de déterminer si les espèces du sous-bois ont été influencées par la plus grande quantité de lumière qualité et la quantité de litière au sol. Étant donné la récupération du milieu face aux activités forestières antérieures, à court terme, la strate inférieure n'a démontré aucune réaction en termes de composition, de recouvrement ou de diversité face au changement de présence de peuplier faux-tremble dans le milieu. À long terme, les effets positifs ou négatifs de la coexistence entre différentes quantités de peupliers faux-tremble, l'épinette noire et les espèces de sous-bois pourront être observés grâce au dispositif expérimental mis en place. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Épinette noire, Peuplier faux-tremble, Croissance, Sous-bois.

Les forêts de feuillus dans le Nord-Est de l'Amérique du Nord font face à de grands changements au niveau de la composition et de la coexistence d'espèces tolérantes à l'ombre. Parmi ces espèces, on retrouve le hêtre à grandes feuilles (FG: Fagus grandifolia) et l'érable à sucre (AS: Acer saccharum). Durant les dernières décennies, plusieurs études ont observé une augmentation considérable de jeunes tiges de FG en sous-étage alors que AS montrait un dépérissement généralisé dans les canopées des forêts feuillues du sud du Québec. Il a été proposé que le dépérissement des AS matures soit lié à des changements dans les propriétés du sol qui affecterait sa croissance et sa vigueur. De plus, d'autres études ont proposé que ces mêmes modifications de propriétés du sol lorsque associées avec une diminution de l'intensité de perturbation du couvert pourraient favoriser l'établissement et la croissance d'une régénération en hêtre plutôt qu'en érable à sucre. Deux études ont été établies. (i) Dans un premier temps, un territoire de 1272 km2 a été couvert en Outaouais et 56 peuplements d'érablières y ont été échantillonnés. Les peuplements ont été sélectionnés selon un gradient de lumière et de fertilité de sol. Le gradient de lumière a été obtenu en sélectionnant un gradient de perturbations du couvert, des peuplements ayant été subies dans le passé (T: forêts non aménagées; CJ: coupe de jardinage; CT: coupe totale). Ensuite, la sélection des sites a été faite en fonction de la fertilité du sol prédite par cartographie (sites pauvres, moyens, riches). Dans chaque peuplement, des mesures sur la surface terrière, la croissance radiale, la densité en gaules des deux essences ont été prises et analysées en fonction de la disponibilité en lumière et la fertilité des sols à l'aide de modèles mixtes. (ii) Dans un second temps, une étude semi-contrôlée a été réalisée dans un peuplement d'érablière de 15.36 ha à proximité du Lac Gagnon au Nord-Est de Duhamel. Dans cette étude des combinaisons de traitement (ouverture du couvert et chaulage) ont été réalisées aléatoirement sur 24 sites de 0.64 ha. Les mêmes paramètres (lumière et sol) ont été à l'étude mais un effort d'échantillonnage supplémentaire a été mis dans l'estimation de la performance des semis de AS et FG. Des mesures sur la densité, la croissance annuelle en hauteur, la morphologie, la physiologie et l'allocation de biomasse des semis ont été prises et analysées en fonction de la disponibilité en lumière et de la fertilité des sols. Pour l'étude sur l'historique de perturbation, nos résultats n'ont montré aucune variabilité dans la fertilité des sols échantillonnés (malgré la présélection) et que ceux-ci se sont tous avérés relativement pauvres (e.i., Ca, Mg et P) suite à nos analyses. Sur une période de 50 ans, l'intensité de l'historique de perturbations a grandement modifié la composition de la canopée. Par contre, la fertilité du sol, l'historique de perturbations ainsi que leur interaction n'ont pas eu d'effets significatifs pouvant expliquer la variation de la densité actuelle, absolue ou relative, des gaules de AS et FG. Les résultats montrent que la croissance radiale des gaules de AS a effectivement mieux répondu à une grande ouverture de la canopée (CT), sur sols pauvres, mais n'a pas pu surpasser la croissance des gaules de FG. Un seuil critique de disponibilité en lumière où la performance des 2 espèces serait inversée n'a cependant pas pu être confirmé. Pour l'étude semi-contrôlée, l'abondance en semis de AS a eu tendance à augmenter avec la combinaison d'une grande ouverture de la canopée (CT) et le chaulage du sol. La croissance annuelle en hauteur des semis de AS a également été avantagée par ses mêmes conditions. Les semis de AS et de FG ont montré très peu de différences dans leur réponse morphologique et physiologique à un grand gradient d'ouverture du couvert et au chaulage. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Acer saccharum, Fagus grandifolia, fertilité des sols, historique de perturbations, lumière

Traditionnellement, les décisions en écologie sont prises en présumant que la structure spatiale de peuplements forestiers est homogène. Or, dans la sapinière à bouleau jaune, la mortalité individuelle des arbres et les perturbations qui génèrent des trouées, telles les épidémies de la tordeuse des bourgeons de l'épinette ou les coupes partielles, changent continuellement la structure spatiale interne des peuplements. Nous posons comme hypothèse que l'hétérogénéité spatiale joue un rôle important sur la dynamique des peuplements en modifiant la distribution spatio-temporelle de la lumière, ce qui a pour effet d'accentuer ou non l'abondance et la croissance d'arbustes qui peuvent intervenir sur la succession des arbres. Nous avons utilisé un indice d'hétérogénéité spatiale pour identifier 12 paysages de 1 km2 présentant différents niveaux d'hétérogénéité (hétérogène, modéré et homogène). Dans ces paysages, des données d'abondance et de croissance d'espèces d'arbustes et de la régénération d'espèces d'arbres ont été prises dans des trouées de différentes tailles et sous couvert forestier. Nos résultats indiquent que le noisetier à long bec est deux fois plus abondant dans les paysages hétérogènes et que le bouleau jaune est trois fois plus abondant dans les paysages d'hétérogénéité modérée que dans les paysages fortement hétérogènes. Notre recherche indique que les forêts hétérogènes contiennent significativement moins d'arbres et plus d'arbustes en régénération que les paysages moins hétérogènes. Cependant, ni la compétition par les arbustes et ni la croissance de la régénération des arbres ne diffèrent entre les paysages avec différents niveaux d'hétérogénéité, suggérant que les mécanismes de dispersion et d'établissement seraient successibles d'être à la base des patrons observés. ______________________________________________________________________________

Les CBFs représentent une famille de gènes impliqués dans le mécanisme de résistance de la plante au gel. Chez le blé hexaploïde, Badawi et ses collègues (2007) ont trouvé 37 gènes CBFs qui représentent 15 groupes de gènes différents avec 1 à 3 copies. Ces gènes ont été classifiés en 10 sous-groupes différents en fonction de la structure secondaire de leurs protéines. Les analyses phylogénétiques et bioinformatiques révèlent que le blé hexaploïde pourrait avoir plus de 25 groupes de gènes CBF. Nous avons poursuivi l'isolation de gènes CBF afin d'identifier le répertoire complet de cette famille chez le blé hexaploïde tolérant au gel, Norstar. Nous avons identifié 65 gènes CBF chez le blé. L'analyse phylogénétique des séquences nucléotidiques codant pour le domaine AP2 et la signature CBF révèlent que le blé contiendrait 27 groupes de gènes (avec 1 à 3 homéologues chacun provenant des 3 génomes du blé hexaploïde). L'analyse de leur structure secondaire montre qu'il est possible de classer les protéines CBF en plus de 10 sous-groupes pouvant posséder des fonctions différentes ou complémentaires. De plus, la séquence/structure de plusieurs copies (homéologues) CBF chez le blé hexaploïde dévie de celle conservée dans les autres membres du groupe suggérant que ces protéines peuvent représenter des produits de gènes sub optimaux. Ceci pourrait avoir un impact sur l'activité de ces CBF et affecter la régulation des gènes COR et le développement de la tolérance au gel. En tout, Norstar possède 2 pseudogènes CBF exprimés et 24 des 64 protéines analysées peuvent être considérés comme sub optimales. La présence d'un QTL a déjà été associée avec des gènes CBF chez le blé et l'orge. Comme les CBF peuvent être à la base de cet important phénotype, une hypothèse plausible pour expliquer leur contribution pourrait être que les gènes CBF possèdent des différences moléculaires au niveau des régions codantes qui influencent l'activité biologique des CBF exprimés. Afin de vérifier cette possibilité, nous avons comparé les régions codantes des gènes CBF du cultivar d'hiver Norstar à celles de deux cultivars de printemps, Chinese Spring et Manitou. Les résultats montrent que les deux cultivars de printemps possèdent aussi deux pseudogènes CBFIIIc-13.1 et CBFIVd-B22 mais le contenu et la nature des gènes optimaux et sub optimaux varient. Parfois le gène CBF chez le cultivar de printemps possède une séquence qui est plus proche d'une séquence consensus que celle provenant du cultivar d'hiver Norstar comme observé pour CBFIIId-24.2b, et parfois la séquence dévie du consensus comparativement à celle du cultivar Norstar comme observé pour TaCBFIVb-20b. La présence d'haplotypes différents chez le blé suggère que certains allèles peuvent coder pour des protéines CBF plus optimales au niveau de leur activité biologique et d'autres moins optimales. Il sera important d'étudier l'activité des protéines codées par ces haplotypes afin d'évaluer les variantes qui seraient les plus aptes à être combinés dans un génotype afin d'augmenter la régulation positive du développement de la tolérance au gel. Cette information pourra être utilisée par les sélectionneurs lors de croisements de divers génotypes de blé afin de produire des plantes plus tolérantes au gel. ______________________________________________________________________________

L'abondance du bouleau jaune (Betula alleghaniensis) tend à diminuer dans plusieurs forêts décidues aménagées de l'est de l'Amérique du Nord. Le manque de lits de germination adéquats, notamment une faible exposition du sol minéral, expliquerait en partie cette tendance. Bien que le bois mort soit également reconnu comme étant un lit de germination pour l'espèce, son importance pour le maintien des processus de régénération demeure peu documentée. Par exemple, l'impact du l'identité spécifique du bois mort pour l'établissement et la survie du bouleau jaune n'a que rarement été considéré. De plus, la présence occasionnelle d'une régénération préétablie de bouleau jaune sur bois mort et en sous-couvert amène à penser que ces individus auraient une meilleure capacité de tolérance à l'ombre. Cela dit, les traits morphologiques et l'allocation de la biomasse d'individus juvéniles de bouleau jaune occupant des lits de germination contrastés n'ont jamais été comparés. Le premier objectif de cette étude était de caractériser et comparer les patrons d'établissement du bouleau jaune, en lien avec les lits de germination connus comme étant importants pour cette espèce (bois mort avec ou sans mousse, sol minéral). Un échantillonnage aléatoire a ainsi été réalisé à l'intérieur de 4 érablières à bouleau jaune du sud-ouest du Québec, aménagées par coupes de jardinage (6 et 15 ans). Le lit de germination, le microsite, l'espèce de bois mort et la hauteur de chaque individu répertorié ont été identifiés. En second lieu, un échantillonnage destructif d'individus établis sur bois mort (avec ou sans mousse) et sur sol minéral a été réalisé. Un large gradient de taille (15 à 330 cm) et de lumière (3,5 et 50 % de lumière incidente) a été couvert. Les patrons de croissance, la répartition de biomasse dans les différents compartiments de l'arbre et divers traits morphologiques foliaires et racinaires ont ainsi été comparés en fonction du lit de germination. Nos résultats ont montré que le bois mort soutient une plus grande proportion des individus répertoriés comparativement au sol minéral. Le bois mort provenant des conifères et du bouleau jaune lui-même soutenait une plus grande proportion de ces individus. Les individus établis sur le sol minéral étaient majoritairement localisés sur les sentiers de débardage rendant cette cohorte d'individus sujette à être négativement affectée par la réutilisation de ces sentiers lors de coupes subséquentes. Lié à notre second objectif, il ressort que la taille des individus influence fortement la majorité des paramètres estimés alors que le lit de germination n'avait que relativement peu d'effet direct. Par contre, les individus sur bois mort, en produisant significativement plus de racines fines par unité de biomasse et en conservant une taille plus petite sur une plus longue période de temps, sont plus aptes à survivre en sous couvert forestier. Ces variations intraspécifiques permettent d'amoindrir les effets ontogéniques associés avec une augmentation de taille pour certains paramètres importants (LAR, FRMR). Les semis de bouleau jaune sur bois mort peuvent ainsi conserver une plus grande efficience dans la capture des ressources ce qui affecte positivement leur capacité de tolérance à l'ombre. En somme, nos résultats démontrent que le bois mort du bouleau jaune et d'espèces conifériennes permet de maintenir une abondante régénération naturelle de bouleau jaune bien distribuée au sein des sites. De plus, la présence d'une banque de candidats préétablis et prêts à réagir à une ouverture de couvert forestier y est favorisée. Cet élément structural, important pour les processus de régénération du bouleau jaune, devrait être davantage pris en compte dans une perspective d'aménagement écosystémique des forêts feuillues du Québec. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Betula alleghaniensis, Lit de germination, Identité spécifique du bois mort, Répartition de la biomasse, Effet ontogénique, Coupe de jardinage.