Peu d'enzymes de synthèse de composés odorants sont connues chez le genre Rosa. Ce travail de thèse a permis l'identification de quelques-unes de ces protéines grâce à la technologie des puces à ADN, à l'analyse de l'expression des gènes par RT-PCR quantitative en temps réel (qPCR) et à l'analyse des parfums par chromatographie en phase gazeuse (CPG). Une puce confrontant les ADNc d'une rose parfumée à ceux d'une rose non parfumée a permis de corréler l'expression d'un gène, codant pour une Nudix hydrolase, très fortement exprimé dans la rose parfumée, avec la présence des monoterpènes dans le parfum de nombreux cultivars de rosiers. La caractérisation d'un rosier dont l'expression de ce gène est fortement réduite par ARN interférants, a permis de confirmer le rôle de celui-ci dans la synthèse des monoterpènes. La phénylacétaldéhyde synthase (PAAS) est une autre enzyme participant à la synthèse du parfum. Trois allèles de cette protéine ont précédemment été mis en évidence. Les résultats de qPCR et de CPG dans une population hybride ont permis de montrer que l'allèle a1 est le seul à pouvoir induire la synthèse et l'émission de 2-phényléthanol. Les activités respectives des différentes isoformes ont été testées in vitro chez la levure et in planta dans des feuilles de tabac et des cals de rosier : ces expériences montrent que les trois isoformes ont des activités comparables. L'absence de synthèse de 2-phényméthanol chez les plantes présentant les isoformes a2 et a3 réside donc dans la très faible expression de leurs allèles, induisant probablement une faible concentration de l'isoforme dans les cellules

Le colza est une culture oléagineuse très exigeante en intrants azotés associée à une faible efficience d’usage de l’azote (EUA). Le défi majeur vise à améliorer le bilan agroenvironnemental du colza par une optimisation de l’EUA, notamment en condition où l’azote est limitant dans le sol. L’EUA est limitée par une faible efficience de remobilisation de l’azote (ERA) lors de la sénescence des feuilles. L’objectif de ce travail de thèse a consisté à rechercher, chez le colza, la topologie et l’orientation des attributs métaboliques associées à l’ERA pendant la sénescence foliaire.Les résultats montrent que le métabolome des feuilles évolue tout au long de leur développement végétatif, de leur croissance à leur chute. Il est spécifique à chaque étage foliaire et traduit des relations trophiques et environnementales particulières liées au positionnement des feuilles dans le couvert végétal. Ces spécificités sont associées à des variations de teneurs en glucides, d’acides aminés,de glucosinolates et de coumarines en lien étroit avec la régulation phytohormonale du développement foliaire et avec leur translocation dans le phloème. Le cas de la Proline a été plus particulièrement approfondi et l’activation de son catabolisme sous régulation circadienne dans les tissus sénescents a été mise en évidence. Une approche combinée de transcriptomique et de métabolomique a permis de démontrer une variabilité génotypique importante dans les processus de dégradation et de transport des protéines, glucides et acides aminés entre deux génotypes à forte ERA. De la même manière, des relati / Oilseed rape is a very demanding oleaginous crop for nitrogen inputs associated with a low nitrogen use efficiency (NUE). The main challenge to improve the agri-environmental balance of oilseed rape is to optimize the NUE, especially under nitrogen deprivation. The NUE is limited by a low nitrogen remobilization efficiency (NRE) during leaf senescence. The aim of this thesis was to define the metabolome topology and orientation associated with NRE during leaf senescence in oilseed rape.The results show that leaf metabolome dynamically evolves throughout their vegetative growth, until their fall. Metabolome was found specific to each leaf rank, reflecting the trophic and environmental relationships related to the leaf positioning in the canopy. These specificities are associated with variations in carbohydrates, amino acids, glucosinolates and coumarins contents in close connection with the phytohormonal regulation of leaf development and with their translocation in the phloem.In particular, the activation of Proline circadian-controlled catabolism in senescent tissues was demonstrated. Finally, significant variations in the degradation and transport of proteins, carbohydrates and amino acids between two highly efficient NRE genotypes were highlighted using a combined transcriptomic and metabolomic approach. Similarly, a close relationship has been described between the genes expression levels and the metabolic content involved to increase NRE under low nitrogen input.The results are discussed regarding nitrogen remobilization improvement and more generally nutrients i

Cette thèse se propose d’éclairer les connaissances sur les délaissés urbains, définis comme temporaires et abandonnés au sein de l’urbain, ne présentant pas de projet d’aménagement immédiat, laissant place à une végétation spontanée. Notre objectif est de caractériser la biodiversité végétale des délaissés urbains afin de comprendre en quoi ils peuvent avoir un rôle en tant qu’espaces de nature en ville et plus spécifiquement dans les politiques de préservation des continuités écologiques, notamment les Trames Vertes et Bleues (TVB). Etant étudiés dans le milieu urbain, il est nécessaire de considérer les délaissés au sein de l’espace géographique qu’est la ville. D’un point de vue écologique, la mise en relation des dynamiques écologiques et des caractéristiques du milieu urbain permet non seulement d’analyser leur intérêt écologique intrinsèque, mais aussi leur rôle potentiel pour les continuités écologiques en ville. Afin d’appréhender ce rôle, il est également nécessaire de saisir la façon dont ces espaces sont pris en compte dans les politiques d’aménagement du territoire et de conservation de la nature. Enfin, les résultats de cette caractérisation pluridisciplinaire des délaissés urbains porteront sur les outils d’aménagement du territoire mobilisables pour améliorer la prise en compte des délaissés au sein des politiques environnementales. / This PhD aims to enlighten knowledge on urban wastelands, defined as abandoned and temporary lots within urban areas that are not included into immediate planning project, allowing spontaneous vegetation to develop. Our goal is to characterize urban wastelands’ biodiversity in order to understand their role as natural spaces in the city and more specifically, with the accession of sustainable development, in ecological continuity preservation policies, including the “Trame Verte et Bleue” tool (TVB). Given that our research is an urban study, it is necessary to consider wastelands within the urban geographical area. From an ecological point of view, linking ecological dynamics with urban characteristics allows to understand their intrinsic ecological value, and their potential role in TVB. To understand this role, it is also necessary to embrace how these spaces are considered in urban planning and conservation policies. Finally, the results of this wastelands’ multidisciplinary characterization focus on the development of tools to improve wastelands’ inclusion in environmental policies.

Cette thèse concerne la modélisation des dynamiques de maladies foliaires de cultures pérennes tropicales à différentes échelles spatiales. Cette approche de modélisation est appliquée à la cercosporiose noire du bananier. Il s’agit d’explorer et de déterminer les paramètres environnementaux et de résistance de l’hôte ayant une influence significative sur la dynamique spatiotemporelle de la maladie et d’apporter des éléments associés au contrôle de la cercosporiose noire.Deux modèles ont été développés dans le cadre de cette thèse. La dynamique épidémiologique au niveau de la plante est décrite par un modèle mécaniste décomposé en un modèle de croissance de la plante et un module épidémiologique décrivant le cycle épidémique du pathogène. L’architecture du bananier est prise en compte par le biais de compartiments foliaires positionnés dans l’espace. Le modèle a été validé par un jeu de données indépendant. Les expérimentations numériques et l’analyse de sensibilité du modèle réalisées par les méthodes de Morris et de e-FAST ont permis de mieux comprendre le fonctionnement épidémique de cette maladie et d’identifier les paramètres influant le plus la dynamique épidémique en particulier la vitesse d’extension des lésions, la durée d’incubation et l’efficacité d’infection .L’approche bayésienne a permis de prendre en compte l’information a priori disponible pour ces trois paramètres sur lesquels a porté l’inférence statistique. L’analyse de sensibilité du modèle a également permis d’identifier l’influence de deux paramètres liés à la croissance de la plante : le nombre de feuilles sur une plante et le rythme d’émission foliaire Un modèle de dynamique spatio-temporelle de la cercosporiose noire a été développé à l’échelle d’un territoire à partir d’enquêtes effectuées enMartinique pendant la période d’invasion de cette maladie de septembre 2010 à mai 2012. Les données récoltées étant censurées, l’inférence des paramètres du modèle a été réalisée dans un cadre bayésien en utilisant un algorithme d’augmentation de données. Le modèle et l’inférence développés permettent de reconstruire la dynamique spatio-temporelle de l’invasion et de prédire la fin d’invasion sur le territoire.Les deux modèles de dynamiques spatio-temporelles développés à deux échelles spatiales différentes ont permis d’acquérir des informations importantes pour construire des outils de conception de méthode de contrôle de la cercosporiose noire des bananiers. / This thesis concerns the modeling of the dynamics of foliar diseases of tropical tree crops at different spatial scales. This modeling approach is applied to black Sigatoka of banana. It is to explore and determine the environmental parameters and host resistance has a significant influence on the spatiotemporal dynamics of the disease and to provide elements associated with the control of Sigatoka noire.Deux models were developed as part of this thesis. The epidemiological dynamics at the plant is described by a mechanistic model decomposed into a growth model of the plant and an epidemiological unit describing the pathogen epidemic cycle. The architecture of the banana is taken into account through foliar compartments positioned in space. The model was validated by an independent data set. Numerical experiments and model sensitivity analysis performed by the methods of Morris and e-FAST enabled to better understand the functioning of this epidemic disease and identify the parameters affecting the most dynamic epidemic especially speed extension of the lesions, the incubation period and efficiency of Bayesian .L'approche infection allowed to take into account prior information available for these three parameters that were the statistical inference. The model sensitivity analysis also identified the influence of two parameters related to plant growth: the number of leaves on a plant and rate of leaf emission A dynamic model of space-time Black Sigatoka has been developed at the scale of a territory from surveys enMartinique during the period of invasion of the disease from September 2010 to May 2012. The data collected being censored, inference of model parameters has was performed in a Bayesian framework, using a data augmentation algorithm. The model developed and inference possible to reconstruct the spatiotemporal dynamics of the invasion and predict the end of the invasion territoire.Les two spatio-temporal dynamics models developed at two different spatial scales has been gained important information for build tools design method of control of black Sigatoka of banana.

Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les toitures végétalisées sont des écosystèmes urbains et construits en essor constant en France et dans le monde. Elles sont associées à plusieurs services écosystémiques tels que la limitation du ruissellement des eaux de pluie vers les canalisations, la réduction des effets d'îlots de chaleur urbains ou l'augmentation de la biodiversité en ville. L'amélioration de la quantité et de la qualité des services écosystémiques attendus nécessite de comprendre l'influence des interactions entre les composantes de la toiture végétalisée, à savoir la composition du sol, sa profondeur et la communauté végétale, sur les multiples fonctions écosystémiques associées. Pourtant, ces interactions n'ont jamais été étudiées dans le contexte des toitures végétalisées. A l'aide d'expérimentations en milieu contrôlé puis en conditions réelles sur une toiture parisienne, nous avons cherché à comprendre comment les interactions entre les composantes des toitures végétalisées influencent des fonctions majeures liées aux cycles biogéochimiques du carbone, de l'azote et de l'eau, ainsi qu'à la pollinisation. Nous avons mis en évidence une influence majeure des interactions entre type de sol, profondeur du sol, espèces de plantes et diversité végétale sur (1) le niveau de réalisation des fonctions écosystémiques ainsi que (2) les interactions entre ces fonctions. Nous avons montré que le choix des composantes d'une toiture pouvait conduire à des compromis entre services écosystémiques. Nous proposons des pistes de conception et de gestion pour obtenir des toitures végétalisées multifonctionnelles. / Green roofs are urban constructed ecosystems, associated with multiple ecosystem services, such as urban heat island and stormwater runoff mitigation or support for biodiversity. Enhancing the quality and quantity of expected ecosystem services requires to understand how interactions between substrate composition, substrate depth and plant community affect multiple ecosystem functions. However, such interactions have never been studied on green roofs. Using experimental approaches under controlled and real conditions on a Parisian rooftop, we focused on the influence of soil-plant interactions on key ecosystem functions related to carbon, nitrogen and water cycles as well as pollination. We highlighted that interactions between substrate type, substrate depth, plant species and plant diversity affect (1) the level of ecosystem functions and (2) interactions between functions. We found that the choice of green roof components could lead to trade-offs between ecosystem services. We propose general guidelines for the conception and management of multifunctional green roofs.

Ces dernières années, l’intérêt croissant porté aux considérations environnementales et à la sécurité des procédés pose la question de l’utilisation de solvants pétrochimiques nocifs non renouvelables tels que l’hexane, mais aussi de la quantité d’énergie investie dans le procédé de trituration des graines oléagineuses. L’objectif de cette thèse a donc consisté en la recherche et le développement de procédés d’éco-extraction d’huile végétale, issue de graines oléagineuses, grâce à des technologies innovantes (ultrasons et micro-ondes) et des solvants alternatifs plus respectueux de la santé et de l’environnement. La première partie de ce manuscrit propose en premier lieu l’optimisation du procédé d’extraction à l’hexane d’huile de colza à partir d’écailles de pression avec des ultrasons. Bien que ceux-ci aient un impact positif sur les rendements, le temps d’extraction et la consommation de solvant, l’utilisation de l’hexane reste problématique. Dans une deuxième partie, la substitution de l’hexane par des solvants alternatifs plus « verts » a donc été considérée. Une première approche expérimentale a été complétée par une approche prédictive grâce à l’utilisation d’outils d’aide à la décision : les paramètres de solubilité de Hansen et le modèle COSMO-RS. Cette démarche a conduit à la sélection d’un solvant, le 2-méthyltétrahydrofurane, pour la réalisation d’une étude complète allant de l’échelle laboratoire à l’échelle pilote. Dans une troisième et dernière partie, la combinaison de solvants alternatifs avec une technique innovante, les micro-ondes, pour l’extraction d’huile colza à partir d’écailles de pression a été envisagée. Cette étude a mis en évidence l’intérêt des micro-ondes dans le cas d’une sélectivité de chauffage entre la biomasse et le solvant. / In recent years, the growing interest in environmental considerations and process safety raises the issue of the use of non-renewable petrochemical harmful solvents such as hexane, but also the amount of energy invested in the process of oilseed crushing. The objective of this thesis has consisted in the research and development of green extraction processes of vegetable oil from oil seeds through innovative technologies (ultrasonic and microwave) and alternative solvents more respectful of health and environment. The first part of this manuscript describes the optimization with ultrasound of the extraction process, using hexane, of oil from rapeseed cake. Although ultrasound have a positive impact on extraction yield, extraction time and solvent consumption, the use of hexane remains questionable. In the second part, substituting hexane by "green" alternative solvents has been considered. A first experimental approach was supplemented by a predictive approach through the use of decision tools: Hansen solubility parameters and COSMO-RS model. This led to the selection of a solvent, 2-methyltetrahydrofuran, for conducting a comprehensive study from laboratory to pilot scale. In a third and final part, the combination of alternative solvents with an innovative technology, microwaves, for the extraction of oil from rapeseed cake was investigated. This study highlighted the benefit of microwaves in the case of a selective heating between biomass and solvent.

Cette thèse de doctorat a été réalisée dans le cadre du projet NATUBAVAL visant à découvrir de nouveaux conservateurs naturels pour l’industrie cosmétique, à partir de plantes issues d’un des hotspots mondiaux de biodiversité : le bassin méditerranéen. Dix-sept extraits ont ainsi été obtenus et évalués quant à leurs propriétés antimicrobiennes contre Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Aspergillus brasiliensis et Candida albicans, ainsi que leur capacité antioxydante. Santolina chamaecyparissus a démontré des propriétés remarquables, et a été sélectionnée pour une étude plus approfondie. Une approche par fractionnement bioguidé a permis l’isolement du composé majoritaire de la fraction la plus active, également identifié comme actif : un spirokétal énol connu de la famille des polyacétylènes. Une optimisation de l’extrait brut d’intérêt a alors été entreprise dans le but de maximiser son activité et de faire face au challenge d’une transposition industrielle et de son incorporation dans un produit cosmétique. En définitive, cette étude introduit une stratégie de développement d’un ingrédient naturel pouvant potentiellement être utilisé comme une alternative aux conservateurs de synthèse dans les produits cosmétiques. / This PhD thesis is part of the NATUBAVAL project that aims at discovering new natural preservatives for the cosmetics industry, issued from one of the world’s biodiversity hotspots: the Mediterranean Basin. Seventeen plant extracts were obtained and screened for their antimicrobial properties against Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Aspergillus brasiliensis and Candida albicans and their antioxidant capacity. Santolina chamaecyparissus extract was found to present superior properties and selected for further investigation. A bioguided fractionation permitted to isolate the major compound of the most active fraction, that was identified as the active compound, a known spiroketal enol from the polyacetylenes family. An optimization of the crude extract of interest was then performed in order to maximize its activity and to face the challenge of an industrial scale-up and its incorporation in a cosmetic formulation. Finally, this study introduces a natural ingredient development strategy that might potentially be used as an alternative to synthetic preservatives in cosmetics.

My master's work was done within the context of the PhytoVaLix project, a research project that brings together researchers from the Université de Montréal and private companies. The goal of this project is to develop a technology for the phytotreatment of leachate from engineered landfill sites using willows to replace conventional techniques. A filtering plantation of miyabeana willow (Salix miyabeana) is currently in place on the experimental site. The willows are watered with leachate so that they use ammoniacal nitrogen, the main pollutant, for their growth. In my study, I focused on the morphological and physiological responses developed by four willow species when subjected to various treatments combining flooding and nitrogen overfertilization. The study aimed to compare the potential of these species for nitrogenous water phytoremediation as well as two leachate application methods. Responses to flooding and overfertilization with nitrogen varied and reveal much about the strategies adopted by each species. The biomass of S. miyabeana, S. amygdaloides and S. nigra was not impacted by the leachate treatments, while S. bebbiana suffered greatly from the flooding periods. The native species S. nigra and S. amygdaloides positively stood out in their ability to remove nitrogen from leachate (>75 kg/ha). It would be relevant to continue research on these two with the aim of using them in projects where leachate phytotreatment and biodiversity go hand in hand. / Mon travail de maitrise a été réalisé dans le cadre du projet PhytoVaLix, un projet de recherche qui réunit des chercheurs de l'Université de Montréal et des entreprises privées. Le but de ce projet est de développer une technologie de phytotraitement de lixiviat provenant de lieux d’enfouissement technique à l’aide de saules pour remplacer les techniques conventionnelles. Une plantation filtrante de saule miyabeana (Salix miyabeana) est présentement en place sur le site expérimental. Les saules y sont arrosés avec du lixiviat afin qu’ils utilisent l’azote ammoniacal, le polluant principal, pour leur croissance. Dans mon étude, je me suis intéressée aux réponses morphologiques et physiologiques développées par quatre espèces de saule lorsqu’elles sont soumises à divers traitements combinant l’inondation et la surfertilisation à l’azote. L’étude avait comme objectif de comparer le potentiel de ces espèces pour la phytoremédiation d’eau azotée et de deux méthodes d’application du lixiviat. Les réponses à l’inondation et à la surfertilisation à l’azote furent variées et en révèlent beaucoup sur les stratégies adoptées par chacune des espèces. La biomasse de S. miyabeana, S. amygdaloides et S. nigra ne fut pas impactée par les traitements de lixiviat, alors que S. bebbiana a grandement souffert des périodes d’inondation. Les espèces indigènes S. nigra et S. amygdaloides se sont positivement démarqués quant à leur capacité à retirer l’azote du lixiviat (>75 kg/ha). Il serait pertinent de continuer à faire des recherches sur celles-ci dans le but de les utiliser dans des projets où le phytotraitement du lixiviat et la biodiversité vont de pair.

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