Depuis des décennies, les dépôts atmosphériques azotés sont connus pour agir de manière sévère sur le fonctionnement des écosystèmes forestiers. Ils influent en effet la biogéochimie du sol, l’équilibre des éléments nutritifs et, en conséquence, la croissance des espèces végétales, la biodiversité végétale de sous-étage et plus globalement la santé des forêts. Dans le cadre de la convention internationale de Genève visant à limiter la pollution atmosphérique transfrontalière à longue distance, le concept de « Charges Critiques », défini à la fin des années 1980, a été retenu comme outil permettant d’évaluer la sensibilité d’un écosystème aux contaminants. Il permet d’estimer la quantité maximale de polluants atmosphériques acceptable par l’écosystème avant apparition de conséquences néfastes à son fonctionnement. De plus, en raison de l’impact des changements globaux sur les processus biogéochimiques régissant le fonctionnement des écosystèmes, l’influence des dépôts atmosphériques et du changement climatique doit être considéré de manière simultanée pour évaluer l’évolution de l’état des écosystèmes au cours du temps. Dès lors l’enjeu majeur est de pouvoir prédire l’effet combiné de ces facteurs sur les écosystèmes forestiers français. C’est l’objectif de ce travail de thèse. Des modèles dynamiques couplés biogéochimiques – écologiques, tels que les modèles ForSAFE-VEG ou PROPS, ou écologiques (basés sur la base de données EcoPlant) ont été développés ou adaptés à ces fins, et appliqués à différentes échelles locale, régionale et nationale, selon différents scénarios de dépôts et climatiques. L’application et la calibration du modèle couplé ForSAFE-VEG sur des placettes forestières permanentes du réseau RENECOFOR ont permis de prédire l’évolution de la composition biogéochimique de la solution du sol et en cascade de la composition floristique de trois sites, sous différents scénarios de dépôts atmosphériques et de changement climatique. Les principales évolutions des sites sont liées à leurs caractéristiques stationnelles. Si le changement climatique joue un rôle prédominant sur la réponse des espèces, les écosystèmes oligotrophes restent sensibles aux dépôts de N. A court terme, l’effet combiné des dépôts et du changement climatique sur le long terme est modulé par les effets de la gestion forestière. L’extrapolation du modèle couplé à plus large échelle nécessite une continuité dans la disponibilité des données d’entrée et de calibration de la réponse des espèces. Les données et scénarios de changement climatiques ont été complétés et actualisés à l’aide du modèle SAFRAN et des nouveaux scénarios RCP régionalisés. La calibration de la réponse des espèces végétales à l’échelle de la France a été réalisée à partir des mesures de la base de données phytoécologiques EcoPlant, par le développement de modèles de distribution d’espèces (SDM), en intégrant simultanément des variables climatiques, édaphiques, d’énergie et de nutrition. Le couplage entre le modèle ForSAFE et les SDM assure une modélisation robuste à l’échelle du territoire de la réponse des écosystèmes forestiers dans le temps, calibrée pour les conditions pédoclimatiques françaises. La modélisation des charges critiques d’acidité, d’eutrophisation et de biodiversité sur l’ensemble des sites RENECOFOR et la totalité des écosystèmes forestiers français montre des sensibilités variées aux dépôts de soufre et d’azote en fonction des écosystèmes, avec parmi les plus sensibles les Landes, la Sologne et le Massif Central. Des indices de qualité des habitats (HSi) ont été calculés à l’échelle de tous les écosystèmes par le modèle PROPS et les SDM. La sélection des espèces représentatives reste primordiale car elle conditionne la valeur finale de HSi. Ce paramètre est l’un des plus sensibles à prendre en compte dans la modélisation. Il est à mettre en relation avec les objectifs de protection des écosystèmes voulus par les gestionnaires. / For decades, it has been known that atmospheric nitrogen depositions have a severe impact on the operations of forest ecosystems. Indeed, they affect the soil biogeochemistry, the balance of the nutritive elements and consequently the plant species growth, the biodiversity of the understory vegetation and more globally the forest health. As part of the Geneva Agreement to limit the long-range transboundary air pollution, the concept of "critical loads", defined towards the end of the 1980s, was adopted as a tool to enable the assessment of the sensitivity of the ecosystems to contaminants. It can be used to estimate the maximal amount of atmospheric contaminants which can be accepted by the ecosystem before significant harmful effects on specified sensitive biological indicators appear. In addition, because of the impact of global warming on biogeochemical processes regulating the functioning of ecosystems, the influence of atmospheric depositions and climate change must be considered simultaneously to evaluate the evolution of ecosystem conditions over time. Since then, the major issue has been to be able to predict the combined effect of these factors on the French forest ecosystems. This is the aim of this PhD work. Coupled dynamic biochemical-ecological models, such as ForSAFE-VEG or PROPS models, or ecological (based on EcoPlant database) were developed or adapted for this purpose and applied to different local, regional and national scales against different deposition and climatic scenarios. The application and calibration of the coupled model ForSAFE-VEG on permanent forest plots from the RENECOFOR network enabled prediction of the evolution of the soil solution biogeochemical composition, as well as monitoring of the floristic composition of three sites, under different scenarios of atmospheric deposition and climate change. The principal site evolutions are related to their stational characteristics. If the climate change plays a primary role on a species’ response, the oligotrophic ecosystems remain sensitive to nitrogen depositions. On a short term basis, the combined effect of the deposits and long term climate change is modulated by forest management. The extrapolation of the coupled model on a larger scale requires continuity in the availability of input data and calibration of the species’ response. The data and climate changes scenarios were completed and updated with the SAFRAN model and new regionalised RCP scenarios. The calibration of the response of plant species throughout France was carried out using measurements of the phytoecological database EcoPlant, via development of species distribution models (SDM). The coupling between ForSAFE and the SDM ensures a robust global modelling of the forest ecosystems’ response over time, calibrated for the French pedoclimatic conditions. The modelling of the acidic, eutrophication and biodiversity critical loads, on all the RENECOFOR sites and French forest ecosystems, shows the various sensitivities to sulphur and nitrogen depositions depending on the ecosystem. Ecosystems located in the Landes, Sologne and Massif Central appear to be amongst the most sensitive ones. The Habitats Suitability Index (HSI) was calculated throughout all the ecosystems via PROPS models and the SDM. The selection of representative species remains pivotal as the final HSI value is conditional, depending on this factor. This parameter is one of the most sensitive factors to take into account with the model. It must be linked with forest managers' objectives for the protection of the ecosystems.

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Le but de notre recherche est de synthétiser la connaissance de la flore vasculaire et les informations issues de la cartographie écologique de la MRC de l’île d’Orléans afin de développer un outil d’aide à la conservation et à la protection de la flore vasculaire et des richesses naturelles. Un inventaire phyto-écologique a permis de récolter des données sur la végétation et la flore de l’île et d’établir les relations entre le milieu physique et le milieu biologique de la partie terrestre de l’île. Le cadre écologique de référence (CER) a été monté au niveau de l’entité topographique et sert de support à l’outil d’aide à la conservation. Le traitement des données d’inventaire a permis de distinguer 25 groupements à partir des 441 relevés et de classer les 651 espèces observées en cinq classes d’intérêt. Les trois premières classes ont été utilisées pour déterminer, à l’intérieur du CER, quatre classes d’intérêt floristique. Un système d’information géographique (SIG) a permis de traiter et de mettre en lumière toutes ces informations qui permettront aux aménagistes de proposer un aménagement intégré du milieu afin de préserver ces richesses naturelles grâce à la connaissance des zones écologiques sensibles, de leurs caractéristiques bio-écologiques, leurs potentialités et leur fragilité. / Québec Université Laval, Bibliothèque 2019

La présente recherche explore les liens entre patrimoine et hypermodernité à travers une étude de cas, celui de la patrimonialisation du végétal domestique au Québec. Dans un monde où s'accentue le processus d'individualisation, où les liens familiaux et sociaux sont affaiblis, où l'individu est de plus en plus multiappartenant, dans une société du risque et des espaces-temps globalisés, où la transmission devient problématique, le patrimoine se construit autrement. Le patrimoine devient un instrument disponible pour donner sens et faire face aux nouveaux défis du monde contemporain. S'il se construit autour de préoccupations individuelles, centré sur le soi et devient à ce titre un projet personnel, il vise également à résoudre les paradoxes de notre époque: concilier l'individuel et le collectif dans une société individualisée, gérer le risque, vivre dans un monde éphémère et changeant en y intégrant la longue durée et trouver une place dans un monde globalisé en articulant le local et le global. Les acteurs de la patrimonialisation du végétal s'inventent une « mythographie » en bricolant et en modifiant des éléments culturels qui viennent d'un peu partout dans le monde. Ils puisent à même les référents culturels de plusieurs groupes. Ils réinventent leur relation au passé, aux autres et fondent une nouvelle « communauté affective ».

L’histoire et la transformation d’un paysage forestier d’une région côtière du centre-nord du Labrador (Canada) ont été étudiées dans cette recherche par l’entremise d’une approche multidisciplinaire intégrant des méthodes associées aux sciences naturelles et aux sciences sociales. Cette étude visait plus précisément à : 1) documenter l’histoire de la végétation durant l’Holocène moyen et récent en relation avec les changements climatiques et les activités humaines; 2) à déceler les impacts des activités humaines sur la composition et la structure de la forêt et 3) à mettre en évidence l’importance économique et culturelle de cette dernière pour une communauté inuite. Les résultats des analyses polliniques et macrofossiles ont permis de retracer les changements ayant affecté les communautés végétales sur une longue échelle temporelle. Ces résultats représentent une contribution importante à l’étude de la paléoécologie terrestre du Labrador, en détaillant l’histoire de la végétation sur près de 5000 ans et en la corrélant à un cadre climatique régional. En particulier, des changements dans les assemblages végétaux ont montré le déclin de l’épinette et l’abondance accrue du mélèze à la fin du 18e siècle, ainsi que la paludification du milieu. Ces changements écologiques sont survenus au moment de l’établissement des Européens sur la côte du Labrador, et seraient expliqués par l’augmentation de la demande locale pour le bois comme matériel de construction et de chauffage. Les résultats dendroécologiques ont, de leur côté, documenté l’historique et les impacts de la coupe de bois sur les forêts durant le 20e siècle. La récolte de bois a affecté la structure d’âge de la forêt, qui est caractérisée par l’absence de vieux arbres et de bois mort. Des épisodes de détentes de croissance ont été enregistrés par les arbres survivants, témoignant du caractère chronique de la coupe. Cette dernière s’est pratiquée de manière plus intensive près de la communauté, mais a aussi été effectuée autour d’anciens établissements en périphérie du village. Les activités de coupe ont été analysées dans leur contexte historique et culturel grâce au volet ethnographique de l’étude. Ainsi, des entrevues conduites avec des experts locaux (chasseurs, aînés, décideurs) ont permis de documenter les patrons d’utilisation du bois et la place de cette ressource dans l’économie de subsistance des Inuit de Nain. Le bois constitue encore aujourd’hui une ressource clé pour les résidents, qui le récoltent principalement durant l’hiver pour leurs besoins de chauffage. Cette recherche amène une perspective nouvelle sur l’écologie historique de la région de Nain, en faisant ressortir les liens entre les changements écologiques et les changements socio-économiques et la manière dont ils ont transformé le paysage forestier. / In this research, we used a multidisciplinary research approach that included methods from both the social and natural sciences to study the history and transformation of a forest landscape on the central-north coast of Labrador (Canada). This study aimed more precisely at: 1) documenting the history and vegetation during the middle and late Holocene in relation to climate change and human activities; 2) identifying the impacts of human land use on the composition and structure of the forest and 3) highlighting the economic and cultural importance of the forest for an Inuit community. The results obtained through pollen and plant remain analysis allowed for the reconstruction of plant community changes on a wide temporal scale. These results represent an important contribution to terrestrial paleoecology in Labrador, by providing a 5000 year record of vegetation history and correlating it with a regional climatic context. In particular, changes in plant assemblages showed the decline of spruce at the end of the 18th century, which was soon followed by the increased presence of larch. This pattern appears to be related to the paludification of the milieu. These ecological changes occurred at the time of European settlement on the Labrador coast and can be explained by the increase in the demand for local wood for fuel and lumber. Furthermore, dendroecological results documented the history and impacts of wood harvesting during the 20th century. Wood cutting altered the forest age structure, which is characterised by the absence of old and dead trees. Growth release events were recorded by surviving trees, testifying of the chronic nature of cutting activities. The latter were more intensive near the community, but were also taking place around former small establishments in the region. Wood harvesting practices were analysed in their historical and cultural context through the ethnographic component of the study. Thus, interviews conducted with local experts provided insight on wood use patterns and the place of this resource in the subsistence economy of the Inuit of Nain. Wood is still today a key resource for residents, who harvest it mainly during winter for their heating needs. This research contributes a new perspective to the historical ecology of the Nain region by emphasizing the connections between ecological and socio-economic changes and the way they transformed the forest landscape.

Les peuplements lichéniques sont très sensibles aux perturbations et au développement d’un couvert végétal vasculaire, étant incapables de rivaliser pour l’accès à la lumière et aux nutriments du sol. Cette étude s’intéresse à l’évolution de la lande à lichens de l’île Nue dans la Réserve de Parc National du Canada de l’Archipel-de-Mingan, soit dans un contexte insulaire méridional et en présence de perturbations par les goélands argentés. L’analyse de photographies aériennes a permis de mesurer un recul de 85,5 % de la superficie occupée par le lichen de 1967 à 2009. Les espèces responsables de ce recul sont principalement des arbustes (~63 %, Rhododendron groenlandicum et Empetrum nigrum) et des herbacées (~35 %, Rubus idaeus et Chamerion angustifolium). Ce recul de la lande à lichens ne semble pas associé aux récents changements climatiques puisqu'il était plus important entre 1967-1988 qu'entre 1988-2009, soit avant qu’un léger réchauffement soit observé dans la région. De plus, le faible couvert lichénique mesuré autour des sites perturbés par les goélands indique que les perturbations sont probablement survenues après le remplacement du lichen par des espèces vasculaires, ce qui suggère que ces perturbations ne sont pas responsables du recul observé. Les perturbations par les goélands semblent toutefois favoriser le développement d’un couvert herbacé. Outre la perte au niveau des espèces lichéniques, aucun effet négatif du développement d'un couvert végétal vasculaire sur la diversité, la richesse spécifique et l’abondance des groupes fonctionnels n'a été observé. Nos résultats ne permettent donc pas de déterminer la cause du recul de la lande à lichens. Un changement des conditions édaphiques, suite à l’accumulation de matière organique depuis l’émergence des îles, et la dégradation progressive du pergélisol pourraient être responsable du changement de végétation observé, bien que des études soient nécessaires pour vérifier ces hypothèses. / Because they are unable to compete for light and soil nutrients, lichens are sensitive to disturbance and to the development of a vascular plant cover. As such, the objective of this study was to better understand changes in the dynamics of lichen barrens found on île Nue in the Mingan Archipelago National Park Reserve of Canada, where recent increase in vascular plant cover was observed. Specifically, we aimed to evaluate the role of recent climate warming and herring gull disturbance on the lichen barrens’ recession on this island. Aerial photo analysis showed that the area occupied by lichen barrens declined by 85.5 % from 1967 to 2009, and that it was associated with an advance of vascular plants. The vascular plant species involved in this phenomenon were mainly shrubs (~63 %, Rhododendron groenlandicum and Empetrum nigrum) and herbaceous species (~35 %, Rubus idaeus and Chamerion angustifolium). This decline of the lichen barrens does not seem to be associated with recent climate change as it occurred mainly between 1967 and 1988, a period during which temperatures were relatively stable. Furthermore, the low lichen cover measured around sites disturbed by herring gulls indicates that the disturbances probably occurred after the lichen was replaced by vascular plants, which suggests that these disturbances were not responsible for the observed decline. However, herring gull disturbances seem to favour the development of an herbaceous cover. Besides the loss of lichen species, no negative effects of a vascular plant cover development was observed on the diversity, species richness nor abundance of functional groups. Our results do not allow us to identify the cause of the lichen narrends retreat. A change in soil condition caused by oraganic mater accumulation after the island emergence and permafrost degradation could be implicated, but still need to be investigate.

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L’urbanisation est l’une des causes principales du déclin de la biodiversité à l’échelle mondiale, mais ses conséquences sur les milieux humides urbains n’ont que rarement été étudiées. Nous examinons ici comment la richesse spécifique et la diversité bêta des marécages varient en fonction de l’urbanisation dans l’agglomération de Québec, Canada. Nous avons échantillonné 34 marécages distribués le long d’un gradient d’urbanisation, évalué en fonction de la couverture de canopée dans une zone tampon d’un rayon de 100m à la périphérie des marécages. Les espèces vasculaires ont été recensées et des variables environnementales furent mesurées dans 92 quadrats. Nous avons testé la variation de la richesse spécifique selon le gradient d’urbanisation en tenant compte du statut des espèces (indigène indicatrice de milieux humides, indigène terrestre, et exotique). La diversité bêta a été calculée comme la similarité de la composition floristique entre les sites et les différences obtenues furent évaluées en utilisant un test de dispersion de l’homogénéité de la variance. Nous avons également effectué un partitionnement la diversité bêta en ses deux composantes (remplacement et différence de richesse) afin d’expliquer la variation de la composition en espèces selon le niveau d’urbanisation. Nos résultats ont montré que la richesse en espèces exotiques augmentait avec l’urbanisation alors que la richesse en espèces indigènes demeurait constante. Nous avons également constaté une plus grande diversité bêta dans les marécages urbanisés et que cette différenciation biotique était principalement causée par le remplacement d’espèces. Ces patrons, combinés à une augmentation des espèces exotiques terrestres avec l’urbanisation, suggèrent un relâchement de la contrainte anoxique au moins dans quelques sites, ce qui a pu contribuer à la diversification biotique à l’échelle régionale. Cependant, ce résultat pourrait n’être que temporaire et refléter les premières étapes de la colonisation des espèces exotiques dans les marécages. / Urbanization is one of the main drivers of biodiversity decline worldwide, but this process has seldom been evaluated for urban wetlands. Here, we examine how plant species richness and beta diversity of swamps varied with urbanization in the Quebec City, Canada. We inventoried 34 swamps distributed along an urbanization gradient (forest cover between 25 and 87% in a 100m radius buffer zone). Vascular species were sampled in 92 plots and abiotic variables as well as proxies (bryophyte abundance, microtopography, and pedologic data) were measured. We tested whether species richness varied along the urbanization gradient and according to the species type (native wetland, native upland or exotic species). Beta diversity was calculated as between-site similarities in composition, and differences were evaluated using tests for homogeneity in multivariate dispersion. We also partitioned beta diversity into its component (turnover and richness difference) for each species type to better understand their response to an increase of urbanization. We found that exotic species richness increased with urbanization while native wetland and upland species richness were similar to each other and remained constant along the same gradient. Yet, exotics were six to 27 times less diversified than native species. We also found a greater beta diversity in urbanized swamps, mostly caused by species turnover. We also observed a decrease of bryophyte abundance and a decrease of microtopography, thus fewer microhabitats, with an intensification of urbanization. These changes, combined with an increase of exotic upland species suggest the release of the anoxia constraint at least in a few sites, which might have favored spontaneous colonization by exotics, and enhance diversification at the regional scale. This result might reflect only the first stages of exotic colonization and thus might be temporary.

La restauration écologique a été identifiée comme une approche permettant notamment de ralentir la perte de biodiversité et de maintenir tous les biens et services issus de cette biodiversité desquels dépend le bien être de notre civilisation actuelle. Cette restauration des écosystèmes se base sur des connaissances provenant à la fois de l'écologie des communautés et de l’écologie de la restauration. Les objectifs de la thèse sont donc de comprendre la dynamique d’une steppe méditerranéenne après changements d’usage ainsi que la mise en oeuvre de techniques qui pourraient être appliquées à la restauration de cet écosystème après une perturbation anthropique sévère. La thèse a pour objet d'étude la steppe méditerranéenne de la plaine de Crau, et notamment d’anciennes cultures pour étudier la recolonisation spontanée après perturbation et le projet de réhabilitation à grande échelle de Cossure pour les expérimentations sur les techniques de restauration. En ce qui concerne la dynamique après une perturbation anthropique exogène sévère, nous avons confirmé la faible résilience de la communauté végétale steppique à la fois à moyen (30-40 ans) et long terme (150 ans), tandis que les paramètres du sol et le taux d'infestation des mycorhizes sont résilients sur le long terme. En outre, nous avons confirmé le rôle joué par les trois filtres dans la recolonisation des communautés végétales. En ce qui concerne la steppe de la Crau, la recolonisation est déterminée en premier par le filtre abiotique, puis par le filtre de dispersion et enfin par le filtre biotique. Compte tenu de la faible résilience de la communauté, nous avons testé plusieurs techniques de restauration appliquées à grande échelle au sein du projet de réhabilitation de Cossure: le semis d’espèces nurses, l'étrépage de sol, le transfert de foin et le transfert de sol. Afin d'évaluer l'efficacité des techniques de restauration, nous avons développé des indices pour mesurer « l 'intégrité » de la structure de la communauté permettant de distinguer les abondances inférieures des abondances supérieures par rapport à la communauté de référence. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec le transfert du sol, suivi par l’étrépage de sol, puis le semis d’espèces nurses et enfin le transfert de foin. Ces résultats ont toutefois confirmé la difficulté de restaurer totalement la communauté végétale steppique. Les recherches menées au sein de cette thèse montrent que les connaissances actuelles en matière de restauration écologique permettent de restaurer au moins partiellement certaines composantes de cet écosystème, mais suggèrent de mettre un maximum de moyens pour la conservation in situ des habitats naturels plutôt que de devoir les restaurer après qu'ils aient été détruits / Ecosystem restoration has been identified as one approach to slow down the loss of biodiversity and to protect all the biodiversity-based goods and services from which humankind benefits. Restoration feeds from knowledge coming from both community ecology and restoration ecology. The objectives of the thesis are to provide insights on both the dynamics of a mediterranean steppe after changes in land-use and the implementation of techniques which could be applied to restore this ecosystem after severe anthropogenic disturbances. The thesis takes as a study object the La Crau Mediterranean steppe, and especially former cultivated fields to study the recovery after cultivation and the Cossure large scale rehabilitation project to experiment rehabilitation and restoration techniques. Concerning dynamics after severe exogenous anthropogenic disturbances, we confirmed the low resilience of the steppe plant community both at mid- (30-40 years) and long-term (150 years) while the resilience of soil parameters and mycorrhizal infestation rate are effective on the long-term. Moreover we confirmed the role played by the three filters in the plant community recovery and found that for the La Crau steppe, this is firstly driven by the abiotic filter, then by the dispersion filter and finally by the biotic filter. Given this low resilience, we tested several restoration techniques applied at large-scale within the Cossure rehabilitation project: nurse species seeding, topsoil removal, hay transfer and soil transfer. In order to assess the efficiency of restoration techniques we developed indices to measure the community structure integrity, disentangling lower and higher abundances compared to the reference. The best results were obtained with soil transfer, followed by topsoil removal, then nurse species seeding and finally hay transfer. The research conducted for this thesis shows that current knowledge in ecological restoration makes it possible to restore at least partially some La Crau ecosystem components, but ought to lead us to understand the importance of in situ conservation of natural habitats as a better alternative to restore them after they were destroyed

L'enjeu de la thèse est de proposer une stratégie de gestion durable de la résistance génétique à la rouille brune du blé, basée sur des sources de résistance quantitative. Nous proposons d'identifier des résistances se traduisant par une diminution des performances du pathogène sur les différentes phases du cycle infectieux. Ainsi, l'exercice de contraintes diversifiées sur le pathogène devraient ralentir son adaptation et augmenter la durabilité de la résistance. La confrontation d'un ensemble de génotypes de blé à trois isolats de rouille brune a permis de mesurer le niveau de résistance pour cinq composantes en serre (efficacité d'infection, période de latence, taille de lésion, sporulation par lésion, sporulation par unité de surface sporulante), et à différentes étapes de l'épidémie au champ. Nous avons mis en évidence une grande diversité des composantes affectées, et une variabilité importante pour toutes les composantes. Le développement d'un modèle statistique a permis d'établir que l'ensemble des composantes intervient dans la détermination du niveau de résistance à l'échelle épidémique, mais l'efficacité d'infection et la latence sont les composantes qui jouent le rôle le plus important pour déterminer le niveau de résistance au champ. L'impact d'une composante sur le niveau global de résistance change selon les étapes de l'épidémie. Les trois isolats utilisés ont exprimé un profil d'agressivité contrasté vis-à-vis des différentes composantes. La cartographie des QTLs associés aux différentes composantes de résistance a permis d'établir que la diversité phénotypique observée est liée à une diversité génotypique.