Dissertations / Theses on the topic 'Culture biologique'

Le vieillissement cutané se caractérise principalement par l'altération de la texture cutanée et la formation des rides. Dans ce travail, grâce à l'utilisation d'échelles descriptives, photographiques et de la projection de franges, nos résultats ont montré que les rides qui apparaissent le plus tôt et sont les plus marquées sont celles de la patte d'oie (en raison notamment des mouvements musculaires), de la population caucasienne / chinoise, ou d'une population vivant au Sud / Nord (effet des UV). De plus, l'utilisation de colorations immuno-histologiques, de culture fibroblastique en monocouche et sous forme de lattices de collagène nous a permis d'étudier la structure dermique, la prolifération et le métabolisme des fibroblastes de la ride (étude de l'élastine et des collagènes de type I, III, de la capacité de rétraction). Ces connaissances des mécanismes du vieillissement cutané permettent d'envisager de meilleures stratégies dans les traitements dermato-cosmétologiques
Skin ageing is mainly characterized by the deterioration of the cutaneous texture and the formation of wrinkles. Ln this work, the evolution of the microrelief and the wrinkles have been studied using methods of descriptive, photographic scales and projection of fringes. The results show that the earliest and most marked wrinkles are those of the crow's feet as a result of the local muscles repeated movements. They are more marked in the Caucasian population compared with the Chinese population, and in the population of the South compared with the North (effect of UV). Besides, the dermal structure, the proliferation and the metabolism of the fibroblasts of the wrinkle (elastin, collagens I/III, capacity of retraction) were studied by immuno-histological colorings, the technique of monolayer and tri-dimensional culture modal. These investigations in the mechanisms of cutaneous ageing help to design better strategies in dermato-cosmetology treatments

Afin de dégager quelques fondements théoriques et pratiques permettant de procéder de manière efficace à l'épuration biologique d'eaux usées d'origines diverses, un réacteur aérobie à biomasse fixée avec boucle de recirculation et garnissage plastique a été construit au L. C. P. A. E. De l'INSA de Lyon. En cours d'étude et en vue d'une application industrielle, il est en outre apparu réellement indispensable d'envisager très sérieusement l'implantation d'un système de commande automatique de tels réacteurs. Dans un premier temps, les caractéristiques hydrodynamiques du réacteur ont été déterminées avec soin. On a procédé ensuite à une étude approfondie de la cinétique de bio-épuration de deux effluents particuliers à bas. E d'acides gras volatils et de lactose. De la sorte, on a pu, d'une part déterminer les paramètres essentiels de la cinétique de leur biodégradation au moyen d'un modèle conçu au laboratoire et, d'autre part, étudier l'influence sur les performances du_réacteur, de la concentration en substrat à l'entrée et du taux de recyclage. Dans un deuxième temps, l'un des bio-capteurs les plus versatiles du marché ayant été choisi, sa réponse et sa fiabilité vis-à-vis des variations de concentration en A. G. V et en lactose ont été étudiées. On a pu ensuite observer sur le réacteur deux sortes de transitoires, physico-chirnique ou biochimique, selon que l'on procède avec ou sans le bio capteur. On en a conclu qu'il était nécessaire de commander la concentration d'entrée par les débits d'alimentation ou de recirculation pour obtenir une régulation efficace de la concentration à la sortie. Enfin, en utilisant le bio-capteur et des pompes électro-commandées, quelques essais très simples de régulation ont été réalisés à l'aide d'un micro-ordinateur Applelle. Si besoin en était, ces essais justifient tout l'intérêt de la commande en ligne des procédés industriels et plaident ici surtout en faveur du développement et de la mise en œuvre de bio-capteurs bien adaptés à la mesure en continu de la pollution hydrocarbonée des effluents de décharge ou de l'industrie agro-alimentaire.

Des cultures unialgales et axeniques ont ete realisees a partir de plusieurs especes d'algues rouges et brunes. Des cals et des structures calloides ont ete induits de plusieurs especes de rhodophycees et de pheophycees. Chez pterocladia capillacea, des cals ont ete obtenus dans le milieu pes et sur milieu. La solide additionnes de naa, et la regeneration de plantes entieres a ete obtenue. La formation de cals est dependante de la presence d'hormones et de leur concentration dans le milieu la liquide. La frequence de formation des cals augmente avec la concentration d'acide naphtalene acetique ou de kinetine. Trois voies de regeneration ont ete observees dans les cultures de cals de p. Umbilicalis: germination de conchocelis a partir de cellules multispore-like ou de cals, et regeneration de plantes entieres a partir des cals. Les conchocelis produits sont haploides et des cultures en free-living ont ete etablies. L'effet de diverses conditions de culture, des differents systemes de culture et des produits chimiques sur la croissance et le developpement des conchocelis a ete etudie. L'analyse biochimique des pigments et des polysaccharides des conchocelis haploides ne montre aucune difference avec les frondes de porphyra. L'ultrastructure des cellules vegetatives des conchocelis change avec les conditions de culture

Les microalgues forment un groupe varié de microorganismes océaniques ou d’eau douce. Il s’agit d’organismes microscopiques unicellulaires ou pluricellulaires, eucaryotes ou procaryotes. De part de leur diversité biologique, métabolique et reproductive, les microalgues offrent une série d’opportunités pour isoler des substances naturelles qui pourraient être originales pour l’alimentation, la santé ou des applications biotechnologiques.Dans ce contexte, les microalgues représentent un terrain original d’investigation pour la recherche et la découverte de biomolécules antiprolifératives et/ou anticancéreuses. Nos travaux ont ainsi eu pour objectif d’extraire et de purifier des molécules bioactives à partir de l’espèce microalgue N. gaditana qui pourraient agir sur le cytosquelette de cellules mammifères et plus particulièrement sur le réseau de microtubules.Notre démarche associant les procédés de chimie analytique et screening biologique a permis d’extraire et d’identifier trois familles de substances bioactives : des lipides (Triglycérides et Acides gras), des phtalates et des pigments. Les lipides et les pigments sont connus pour leur présence dans les microalgues, en revanche, cette étude est la première à mettre en évidence la présence de phtalates dans des microalgues notamment dans N. gaditana.Dans la suite des travaux, nous avons étudié l’effet d’un type de phtalate (Benzyl butyl phtalate : BBP) sur le réseau de microtubules de cellules HeLa. Ce composé s’est avéré provoquer une altération de microtubules avec un effet plus importante en présence de lipide (Acide linoléique) qui s’accompagne par la formation de gouttelettes lipidiques. Nous nous somme de même intéressé à l’impact d’un pigment (Phéophorbide A) sur la morphologie de cellules et sur le réseau de microtubules. Cette molécule semble avoir un effet direct ou indirect sur la polymérisation de la tubuline.Dans ce travail, nous avons enfin utilisé un procédé biotechnologique pour solubiliser le BBP ou le phéophorbide A qui sont très hydrophobes dans l’eau à l’aide d’un polymère pMeOx-p(THF)-pMeOx. Les résultats montrent un gain d’efficacité qui permet de réduire de manière significative les concentrations bioactives du BBP et du phéophorbide A.L’ensemble des résultats montrent que l’espèce N. gaditana contient des molécules bioactive d’intérêt pour lutter contre la division cellulaire et qui pourraient se révéler être des candidats médicament pour lutter contre le cancer
Microalgae form a group of diverse oceanic or clean water microorganisms. They are unicellular or multicellular, eukaryotic or prokaryotic microscopic organisms. Thanks to their diversity and speed reproduction, microalgae represent an untapped source that offers great opportunities for the isolation of original natural molécules with putative interest for food, health or biotechnological applications.In the recent years, microalgae have been the subject of intensive investigation notably for the discovery of anti-proliferative and candidate anticancer biomolecules. In this context, the present work aimed to extracting and purifying bioactive molecules from the microalgae N. gaditana acting on the cytoskeleton and more particularly on the microtubule network.A combined approach based on analytical chemistry and biological screening led us to extract and identify three families of substances: lipids (Triglycerides and fatty acids), pigments and phthalates. The first two families are known for their presence in microalgae. However, this study is the first one to show the presence of phthalates in microalgae, particularly in the N. gaditana specie.We then investigated the effect of a pure phthalate (Benzyl butyl phthalate: BBP) on the microtubules network of HeLa cells. This compound revealed to induce alterations of microtubules and that this effect became more important in the presence fatty acid (linoleic acid). This effect was associated with an induction of formation of lipid droplets. We also invastigated the impact of a type of pigment, Pheophorbide A, on cell morphology and on the microtubule network. This molecule appeared to have a direct or indirct effect on the polymerization of tubulin.Finally, we evaluated the interest of a biotechnological process based on the solubilization of hydrophobic phthalate and pheophorbide A in water using a synthetic triblock molecules studied in water by a synthetic triblock pMeOx-p(THF)-pMeOx polymer. This process revealed a significant gain of activity of these two molecules.Altogether, our results show that N. gaditana contains active biomolecules with putative interest to block cell division. They may be in the future a candidate molecules notably to fight cancer

Afin de limiter l’impact négatif des ravageurs sur les plantes cultivées, des agents de lutte biologique sont souvent introduits sous abris. Or, des interactions peuvent apparaître entre eux, comme la prédation intraguilde, et modifier l’efficacité de la lutte biologique. De plus, les défenses directes des plantes hôtes peuvent perturber l’efficacité des ennemis naturels. La question se pose donc de savoir s’il est possible de limiter les interactions négatives entre ennemis naturels et l’impact de la plante hôte sur leur développement. Pour répondre à cet objectif, afin d’optimiser la lutte biologique contre l’acarien Tetranychus urticae, ravageur très problématique, nous avons considéré deux cultivars de tomates caractérisés par des densités en trichomes et des concentrations en composés secondaires contrastéesl’acarien prédateur Phytoseiulus macropilis et Macrolophus pygmaeus, punaise prédatrice souvent employée pour lutter contre les aleurodes. Au cours d’essais conduits en serre, P. macropilis a permis de réguler T. urticae sans différence entre les deux cultivars, alors qu’en microcosmes le taux d’oviposition de P. macropilis a été supérieur sur le cultivar ayant la densité en trichomes non glandulaires la plus élevée. La consommation d’œufs de P. macropilis par M. pygmaeus en microcosmes n’a pas été observée en serre. Les interactions entre arthropodes se sont également traduites par une agrégation supérieure des T. urticae en présence des deux prédateurs et de P. macropilis en présence de M. pygmaeus. Avant de proposer P. macropilis comme nouvel agent de lutte bio
To suppress pest populations to such levels that damage to thecrop is minimized, multiple biological control agents are oftenintroduced in greenhouses. However, negative interactionsamong them, such as intraguild predation, might appear thatcan decrease the effi ciency of the plant protection strategy.Furthermore, plant direct (physical or chemical) defenseshave a negative impact on the pests but might also have animpact on the natural enemies. Therefore, the question iswhether it is possible to limit the negative interactions amongbiological control agents and the infl uence of the crop on thebehavior and development of the natural enemies. To optimizebiological control of Tetranychus urticae, a very problematicpest in tomato greenhouses, the effi ciency of the predatorymite Phytoseiulus macropilis was tested on two cultivars withdifferent trichome densities and concentrations of secondarycompounds, in presence or absence of Macrolophus pygmaeus,a mirid often used to regulate whitefl y populations.During two years, under greenhouse conditions, P. macropiliswell-controlled the population of T. urticae. There was no evidenceof intraguild predation between the two predators, butin the presence of M. pygmaeus, P. macropilis tended to havea more clumped spatial distribution. However, in microcosms,M. pygmaeus fed on P. macropilis eggs. Moreover, P. macropilislaid signifi cantly more eggs on the tomato cultivar with thehighest density of non-glandular trichomes, but this resultwas only observed in microcosms. The different dynami

Cette thèse s'attache à la maximisation de la consommation du dioxyde de carbone par les microalgues. En effet, suite aux différentes problématiques environnementales actuelles liées principalement aux émissions importantes de gaz à effet de serre et notamment le CO2, il a été démontré que les microalgues jouent un rôle très prometteur pour la bio-fixation du CO2. Dans cette optique, nous nous intéressons à la mise en place d'une loi de commande robuste permettant de garantir des conditions opératoires optimales pour une culture de la microalgue Chlorella vulgaris dans un photobioréacteur instrumenté. Cette thèse repose sur trois axes principaux. Le premier porte sur la modélisation de la croissance de l'espèce algale choisie à partir d'un modèle mathématique traduisant l'influence de la lumière et de la concentration en carbone inorganique total. En vue de la commande, le deuxième axe est consacré à l'estimation de la concentration cellulaire à partir des mesures disponibles en temps réel du dioxyde de carbone dissous. Trois types d'observateurs ont été étudiés et comparés : filtre de Kalman étendu, observateur asymptotique et observateur par intervalles. Le dernier axe concerne l'implantation d'une loi de commande prédictive non-linéaire couplée à une stratégie d'estimation pour la régulation de la concentration cellulaire autour d'une valeur maximisant la consommation du CO2. Les performances et la robustesse de cette commande ont été validées en simulation et expérimentalement sur un photobioréacteur instrumenté à l'échelle de laboratoire. Cette thèse est une étude préliminaire pour la mise en œuvre de la maximisation de la fixation du dioxyde de carbone par les microalgues.

La séparation des solides produits au sein des systèmes de traitement biologique est une étape cruciale ayant un grand impact sur la qualité de l’effluent. Jusqu’à présent, peu d’études se sont attardées aux spécificités que présente la séparation de la biomasse provenant de systèmes à culture fixe. D’une part, les concentrations relativement faibles de solides présents dans l’effluent des réacteurs ne permettent pas une biofloculation aussi efficace que lors de la décantation freinée observée au sein des clarificateurs de filières à boues activées. D’autre part, les solides présents à l’effluent d’un réacteur biologique à biomasse fixe sont principalement composés de fragments desquamés de biofilm possédant des caractéristiques associées à la décantabilité différant significativement de celles des cultures en suspension. L’objectif de l’étude consiste donc en la caractérisation de la décantabilité des solides contenus dans l’effluent de réacteurs équipés de cellules flottantes à microbiote fixe. Les cellules, contenant le support inerte BIONESTMD permettant la fixation d’une biomasse, ont été incorporées dans des réacteurs (échelle pilote) alimentés avec de l’eau usée domestique. Le montage expérimental a permis de mesurer l’influence des conditions d’opération des réacteurs sur la décantabilité des matières en suspension produites. Les variables ayant été modifiées sont la température et la charge organique surfacique. Des échantillons prélevés directement en aval des pilotes ont été analysés dans le but de mesurer l’influence de ces paramètres d’opération sur la décantabilité des boues produites. Des mesures de distributions de la taille des particules et de leur vitesse de sédimentation ainsi que des essais permettant de quantifier les matières en suspension décantables ont été réalisés sur chacun des échantillons. Les résultats obtenus permettent de constater que la charge surfacique appliquée (0,4 à 10 gDBO5Cs/m².d) n’a pas d’influence statistiquement significative sur la décantabilité des solides produits. La température d’opération (0,1 à 16°C) des réacteurs, quant à elle, affecte de manière significative la séparabilité des solides produits (degré de confiance de 95%). Il est possible de constater que les réacteurs pilotes opérés à des températures plus basses que 14°C permettent la production de solides auxquels sont associées les meilleures performances de décantation (pourcentage de matières en suspension décantées et concentration en MeS après décantation). En considérant que la vitesse de sédimentation est fonction de la taille des particules, les mesures de distributions de la taille des particules permettent d’expliquer les résultats obtenus. Il est effectivement possible de constater qu’une proportion plus grande de particules dont la taille est supérieure à 100 µm (décantables) est observée à l’effluent des pilotes opérés à des températures allant de 0,1 à 10°C. Les performances de décantation (tendances centrales) ainsi que la proportion des solides dont la taille est supérieure à 100 µm sont diminuées pour les pilotes opérés à des températures supérieures à cette plage.
Solid-liquid separation represents a crucial step of biological wastewater treatment processes. It has a large impact on the effluent quality of the facilities. Until now, only few studies were conducted focusing on the separation of solids produced in fixed-film processes. First, the relatively low sludge concentrations do not facilitate bioflocculation making separation less efficient than in activated sludge secondary settlers, where hindered settling occurs. Second, the solids produced in fixed-film biological reactors are mostly sloughed biofilm fragments. The settling potential of that type of particulate matter is quite different from the separation potential of activated sludge. The aim of the present study was to characterize the settleability of solids produced in fixed-film biological reactors. Cells containing BIONEST® inert media allowing the attachment of biomass were incorporated in pilot reactors fed with domestic wastewater. The experimental setup allowed the evaluation of the impact of operating conditions on the settleability of the produced solids. The variables studied were the temperature and organic load. Effluent samples were taken directly downstream the pilot reactors in order to measure the influence of those parameters on the solids’ settling potential. Particle size distributions, settling velocity distributions as well as tests allowing quantification of settleable solids were performed on each sample. The obtained results show that the applied organic load (0,4 to 10 gDBO5Cs/m².d) does not have a statistically significant effect on settleability. The operating temperature (0,1 to 16°C), in contrast, significantly affects solids separability (95% confidence level). The reactors operated at temperatures lower than 14°C allowed the production of solids with the best settling performance (percentage of suspended solids settled and suspended solids concentration after settling). Considering the fact that the settling velocity is a function of particle size, particle size distribution measurements were used to explain the obtained results. Indeed, it can be noted that a larger fraction of large particles (>100 µm) is contained in the effluent of the pilots operated at temperatures between 0,1 and 10°C. The settling performance (central tendencies) as well as the fractions of large particles decreased for pilots operated at temperatures above 10°C.

L'utilisation du biochar en agriculture permet une meilleure durabilité et productivité des cultures en améliorant la qualité et la structure du sol propice au développement de la flore microbienne, à une réduction du lessivage des nutriments et à une diminution des émissions de gaz à effet de serre. L'objectif de ce projet était d'évaluer l'impact du biochar (10 % v/v) pour six types de substrats biologiques sur la rétention en nutriments, l'activité biologique du sol et les émissions de gaz à effet de serre pour une culture de tomates (Solanum lycopersicum) sous serre. Les résultats ont montré que l'amendement en biochar a généré une meilleure réserve minérale et activité microbienne du sol, une réduction de 30 % des pertes de NO3-, une diminution des flux de CO2 et aucun impact sur les émissions de N2O. Somme toute, l'amendement en biochar des substrats biologiques a amélioré la durabilité de la culture.

Etude générale bibliographique. Etude de la fatigue des sols dans des systèmes culturaux (monoculture, rotation) : test biologique, simulation sous serre. Etude de la dynamique des nécroses racinaires, de la flore fongique associée, de l'agressivité des isolats fongiques (études au champ et en bac de culture). Essais réalisés pour une collection de sols de différentes régions de France provenant d'expérimentations multilocales de l'ITCF.

L’objectif de cette étude était d’améliorer la distribution de l’eau d’irrigation pour la culture biologique de la tomate de serre. Plus spécifiquement, cette étude visait à comparer, en milieu commercial, deux systèmes d’irrigation (brumisateurs vs. microgoutteurs) en présence ou l’absence de bacs de culture et à évaluer leurs effets sur la croissance des plantes, le rendement et la qualité des fruits. La disponibilité de l’eau et des éléments nutritifs dans le sol en cours de culture ainsi que la respiration du sol (flux de CO2) ont été mesurées à plusieurs reprises tout au long de la saison de production. Nos résultats ont démontré que les potentiels matriciels du sol à trois profondeurs (10, 30 et 50 cm) et la teneur en eau de l’horizon de surface (0-10 cm) étaient similaires entre les deux systèmes d’irrigation. L’utilisation de bacs de culture a augmenté de façon significative le rendement vendable en fruits de 2,8 kg/m2 par rapport à une plantation au sol. Cependant, aucune différence significative de croissance et de rendement n’a pu être observée entre les traitements d’irrigation.

Quatre espèces halophyles, Silene maritima, Carpobrotus edulis, Senecio cineraria et Limonium latifolium, ont fait l’objet d’études phytochimiques en procédant par fractionnement bioguidé. Nous avons ainsi identifié une trentaine de métabolites bioactifs, capables de limiter la production d’espèces réactives de l’oxygène qui interviennent dans le stress radicalaire et/ou inflammatoire et/ou de favoriser la lipolyse adipocytaire. La visualisation de l’impact du biotope sur le métabolome de Silene maritima nous a permis d’identifier des marqueurs jouant un rôle important dans la capacité adaptative de cette halophyte sous l’effet de stress environnementaux. L’analyse de profils métaboliques montre clairement qu’un même individu, récolté à des moments différents et/ou dans des biotopes différents, possède une composition phytochimique variable. Afin de tester l’effet d’éliciteurs sur la capacité biosynthétique de suspensions cellulaires de Silene maritima, nous avons eu recours à la biotechnologie végétale. Nous avons également développé des conditions de culture in vitro permettant l’initiation de cals à partir d’une halophyte protégée, Crambe maritima. Ces cals pourront in fine servir à initier des suspensions cellulaires, valorisables industriellement
Four halophile species, Silene maritima, Carpobrotus edulis, Senecio cineraria and Limonium latifolium have been studied phytochemically by bioguided fractionation. This work led to the discovery of thirty biologically active compounds able to reduce the production of reactive oxygen species that occur during inflammatory and/or radical stress, and to promote the adipocytary lipolysis. The visualization of the biotope’s impact on the halophyte Silene maritima metabolome helped us to identify markers playing an important role in the adaptative capacity of plants under environmental stress. Analysis of metabolite profiles clearly shows that the same individual harvested at a different moment and/or from a different biotope possesses an extremely variable chemical composition. In order to test elicitor effect, we used plant biotechnology. Finally, we were able to develop in vitro culture conditions permitting initiation of callus from the protected halophile Crambe maritima. The obtained callus could serve to initiate cell suspension, which is suitable for industrial purposes

Pseudomonas syringae, bactérie phytopathogène ubiquiste de nombreuses espèces végétales cultivées, est une bactérie épiphyte. Cependant, dans certaines conditions climatiques, cette bactérie provoque des dégâts au niveau des plantes arboricoles et des cultures maraîchères. Sa présence induit des dommages liés à la formation de cristaux de glace dans les espaces intercellulaires végétaux. Cette capacité particulière peut être utilisée à des fins biotechnologiques : neige artificielle, cryséparation, cryocongélation,. . . L'activité de nucléation de P. Syringae dépend des conditions environnementales. Dans cette étude, les paramètres importants pour l'expression de cette activité sont identifiés : conditions physiques, composition du milieu l'importance indéniable des conditions environnementales in vitro nous a amené à envisager le comportement de P. Syringae en présence des souches composant la flore habituelle d'accompagnement. La limitation de la croissance de P. Syringae conduit à l'augmentation de l'activité de nucléation de la souche. Une démarche expérimentale originale nous a permis d'aborder le délicat problème de la quantification du nombre de nuclei par bactérie ce qui conduit à la détection d'un site du type le plus actif par cellule. Ce travail permet de posséder une large gamme de conditions de culture conduisant à l'optimisation de la production de biomasse bactérienne possédant une haute activité de nucléation.

La principale motivation de ce travail est l'étude de l'application de la commande non linéaire géométrique à un réacteur biologique pour la production de Saccharomyces cerevisiae. Ce procédé conduit en mode semi-continu possède un comportement extrêmement non linéaire. Pour l'application de la commande, un modèle mathématique du procédé est nécessaire ; dans ce but, on utilise un modèle physiologique pour la croissance de la levure. Le modèle décrit les trois phases de production de la biomasse qui sont: la fermentation du glucose, la respiration de l'éthanol et la respiration du glucose. Le procédé fonctionne d'abord en mode discontinu, en boucle ouverte, puis en mode semi-continu, en boucle fermée. Les deux techniques de commande non linéaire géométrique, la linéarisation exacte entrée/sortie et la linéarisation exacte entrée/état, ont été appliquées à la poursuite d'une trajectoire de référence. La sortie considérée est la concentration en glucose dans le réacteur. Ces techniques de commande sont basées sur la connaissance de toutes les variables d'état du procédé. Dans notre cas, tous les états ne sont pas disponibles comme mesures et l'utilisation d'un observateur d'état a été indispensable. Le filtre de Kalman étendu (EKF) a été utilisé dans sa version continue/discrète. Pour l'application de l'EKF, trois stratégies ont été développées pour tenir compte de différentes périodes d'échantillonnage et de retards des variables de mesures disponibles. Les résultats ont été obtenus par simulation et par expérimentation. L’implantation sur un bioréacteur pilote a été effectuée et la technique de commande non linéaire a montré en général d'excellents résultats

Face à la pollution généralisée des masses d’eau souterraines par les nitrates et les pesticides, l’agriculture biologique (AB) est présentée comme un outil pertinent pour la reconquête de la qualité des eaux sur les aires d’alimentation de captage (AAC). Ce travail vise à mieux définir l’opportunité d’un développement de l’AB sur des zones à enjeu eau. L’objectif de la thèse est d’évaluer conjointement la faisabilité des conversions sur les exploitations de l’AAC et l’efficacité de ces conversions par rapport aux enjeux de reconquête de la qualité de l’eau.Etudier l’opportunité d’un développement de l’AB à l’échelle territoriale suppose d’instruire la diversité des exploitations et des profils d’agriculteurs sur la zone à enjeu eau. Pour être en mesure de tester l’opportunité des conversions, une méthode typologique permettant d’analyser conjointement la variabilité actuelle des pressions sur les zones à enjeu eau et la propension des agriculteurs conventionnels à la conversion est nécessaire.Pour produire cette typologie, nous avons développé une méthode innovante d’analyse compréhensive des pratiques, centrée sur les principes d’action à l’origine des systèmes de culture. Les principes d’action correspondent à des méta-raisonnements à l’origine de l’organisation concrète des pratiques agricoles sur le territoire d’exploitation. Par l’analyse conjointe du discours des agriculteurs et de la variabilité des règles de décision, nous avons élaboré des typologies basées sur les postures techniques des agriculteurs pour i) identifier des principes d’action associés aux pratiques à risque et ii) dégager des proximités éventuelles entre agriculteurs biologiques et agriculteurs conventionnels. La méthode a été testée sur deux territoires à enjeu eau en Rhône-Alpes, sur lesquels des entretiens semi-directifs ont été réalisés auprès d’exploitants conventionnels et biologiques.Cinq principes d’action génériques à l’origine de l’organisation de l’assolement et cinq principes d’action génériques à l’origine des pratiques culturales ont été dégagés. A partir des différents principes d’action, des typologies des postures techniques ont été produites sur les deux terrains. Les pressions à l’origine de la lixiviation des nitrates et des pesticides ont été évaluées et spatialisées via le recours à des indicateurs agro-environnementaux. Nous avons démontré que la variabilité forte des indicateurs et leur distribution spatiale sur les AAC étaient liées à la diversité des postures techniques entre agriculteurs.Nous avons comparé les principes d’action mobilisés par les agriculteurs conventionnels et les agriculteurs biologiques « références » présents sur les zones à enjeu eau. Par l’étude des spécificités des postures techniques en AB, trois critères de propension à la conversion ont été identifiés. Plusieurs degrés de propension à la conversion ont été dégagés parmi les agriculteurs conventionnels des deux territoires.L’analyse croisée des degrés de propension à la conversion et des différentiels de pressions entre systèmes conventionnels et biologiques nous a permis d’évaluer l’opportunité d’un développement de l’AB sur les deux territoires. Nos résultats ont mis en évidence des niveaux de pression limités quant à la lixiviation des nitrates sur les systèmes biologiques : un développement exhaustif de l’AB à l’échelle des deux AAC entrainerait potentiellement une réduction forte de la lixiviation des nitrates. Néanmoins, l’opportunité d’un tel développement doit être relativisée. Les agriculteurs présentant une propension réelle ou forte à la conversion sont minoritaires sur les AAC. Ensuite, le différentiel des pressions entre systèmes conventionnels et systèmes biologiques diminue à mesure que la propension à la conversion augmente. Pour envisager une diminution forte des pressions sur les zones à enjeu eau, la conversion devrait concerner des exploitants pour lesquels cette conversion est difficilement envisageable à moyen terme
Many problems with nitrate and pesticide contamination from agriculture exist in European drinking water catchments. In France, a new mitigation approach aims at preventing water quality degradation in explicitly targeting agricultural non-point source pollutions associated with leaching of nitrates and pesticides. This work aims at assessing the opportunity to develop organic farming in water catchment areas in order to reduce nitrate and pesticide leaching from root zone. The objective was to analyze both i) feasibility of conversions to organic farming on farms concerned by water preservation and ii) the potential impacts of these conversions in terms of nitrate and pesticide leaching reduction.To explore the potential contribution of organic farming in water catchment areas, we develop an innovative typology approach to characterize farmers’ conceptions and strategies related to cropping systems’ organization on the farm territory. Our method was tested in two French water catchment areas characterized by diversified production systems, where semi-structured interviews were carried out with conventional and organic farmers. Resulting typologies of farmers were used to assess leaching risks variability related with current cropping systems and to identify potential similarities between conventional and organic farmers’ conceptions. Nitrate and pesticide leaching risks for cropping systems were assessed and spatialized by using four agro-environmental indicators. Our results show major variations for all indicators at both study sites, for example N-surpluses which range from -105 to 192 kg N ha-1 year-1. These variations are deeply related with diversity of farmers’ conceptions summarized in typologies. To assess proximity of conventional farmers to organic farming, we used typologies to compare conceptions related to organization of cropping systems between conventional and organic farmers. By analyzing specificities of organic farmers’ conceptions, we determined three main criteria of proximity to organic farming; these criteria were then used to identify various degrees of proximity to organic farming among conventional farmers in the catchment areas.To assess potential contribution of organic farming to water preservation in catchment areas, we firstly compared nitrate leaching risks between conventional and organic cropping systems. Our results reveal low leaching risks from organic systems, characterized by reduced N-surpluses and lower bare soils frequencies in autumn. According to these results, massive development of organic farming should decrease nitrate leaching in our two water catchment areas. However, analysis of similarities between conventional and organic farmers’ conceptions shows that a majority of farmers are characterized by a low level of proximity to organic farming. Moreover, the farmers who show strongest similarities with organic farmers’ conceptions are already those with low leaching risks cropping systems. To significantly lower nitrate leaching risks, conversions should concern conventional farmers with low degree of proximity to organic farming

Parmi les produits frais pouvant être cultivés en milieux urbains ou bâtiments, la production de jeunes légumes-feuilles riches en nutriments, communément appelés verdurettes, est en plein développement. La régie de fertilisation appliquée en culture biologique hors sol reste un déterminant majeur de la performance agronomique des cultures et de la qualité des produits. Par ailleurs plusieurs études rapportent que les biostimulants peuvent entraîner une production de biomasse plus élevée et améliorer la qualité de plusieurs légumes et fruits en augmentant l’absorption des éléments nutritifs ainsi que la résilience des plantes aux stress abiotiques et biotiques. Cependant, on sait peu de choses sur les apports optimaux en fertilisants et les avantages de l’ajout de biostimulants au milieu de culture de verdurettes biologiques. Par conséquent, ce projet visait à évaluer l’effet de (1) 5 concentrations de fertilisation biologique (0 % ; 50 % ; 100 % [14 g N m -2 ] ; 150 % ; 200 %) pour 3 milieux de culture (sans ou avec mycorrhizes et algues et acides humiques) (2) la réutilisation de ces milieux de culture et (3) 11 biostimulants (Bacillus pumilus, algues, Triacontanol, vermicompost, Trichoderma harzianum, acide humique, CaSiO3, engrais d’insectes, frass et farine de Hermetia illucens et témoin) sur la croissance, la productivité et l’activité biologique du sol de 6 espèces de verdurette. Les doses de fertilisation de 100 et 150 % ont été suffisantes pour la production de la chicorée, shiso, basilic et laitue, alors que l’épinard et la bette à carde ont bénéficié d’une fertilisation de 200 %. La teneur en NO3 observée dans les feuilles a été à l’intérieur des normes de la Commission Européenne UE n ° 1258/2011 (2 000 à 7000 mg NO3/kg selon l’espèce et saison. Peu de différences ont été observées entre le milieu de culture témoin et le milieu de culture amendé de mycorhizes. La réutilisation des milieux de culture a permis d’accroître les rendements. Par ailleurs, peu d’effets positifs des biostimulants sur le rendement et les paramètres photobiologiques ont été observés, suite au court cycle de production et l’absence de stress. Les traitements à base de frass ont toutefois augmenté l’activité biologique du milieu de culture. Avec les frass, la baisse du rendement observée pourrait impliquer une éventuelle immobilisation et/ou utilisation des éléments nutritifs dans le milieu de culture par les microorganismes du sol.
Among the fresh produce that can be grown in urban settings or in buildings, the production of nutrient-rich baby leafy vegetables or microgreens is booming. The management of fertilization applied to organic cultivation remains a major determinant of the agronomic performance of greenhouse crops and of product quality. In addition, several studies reported that biostimulants can lead to higher biomass and improve the quality of several vegetables and fruits by increasing nutrient uptake and plant resilience to abiotic and biotic stresses. However, little is known about the optimal fertilization and the benefits of adding biostimulants to organic growing media. Therefore, this project aimed to evaluate the effect of (1) 5 concentrations of organic fertilization (0%; 50%; 100%; 150%; 200%) for 3 growing media (without or with mycorrizae, seaweed and humates), (2) reusing the growing media and (3) 11 biostimulants (Bacillus pumilus, seaweed extract, triacontanol vermicompost, Trichoderma harzianum, humic acid, CaSiO3, insect fertilizer, frass and meal of Hermetia illucens and control) on 6 species of microgreens. The growing media had significant effects on plant biomass. The growing medium amended with mycorrhizae, algae and humic acids increased the total fresh and dry biomass of shiso, basil and lettuce, while no gain in productivity was observed for spinach and Swiss chard. For chicory, only the total dry biomass was increased. Spinach and Swiss chard had the highest biomass with 200% fertilization, while chicory, shiso, basil and lettuce achieved optimal yield with 100 and 150%. In general, a positive correlation was observed between yield, nutrient uptake and mineral availability. However, the nutrient use efficiency decreased with increasing rates of fertilization. The fertilization treatments had a significant effect on leaf NO3 content, which increased with N concentration. However, leaf NO3 content was within the standards of the European Commission EUn°1258/2011; 2000-7000 mg NO3/kg spinach according to species and seasons. When reusing the growing media, similar effects of fertilizer x growing medium treatments were observed. However, biostimulants had few significant effects on yield and the photobiological parameters. This could be explained by the short growth cycle, added to the lack of stress in the plants. Frass resulted in an increase in the biological activity of the growing medium compared with the control without any biostimulant, but reduced yield which could imply a possible immobilization and/or use of nutrients by soil microorganisms, while humic acid decreased the FDA.

Au Québec, les coûts de chauffage représentent jusqu’à 30 % des coûts de production d’une serre. De ces coûts de chauffage, de 13 à 18 % sont nécessaire pour refroidir et déshumidifier la serre (de Halleux et Gauthier, 1997). La méthode traditionnelle de refroidissement et de déshumidification (R/D) utilisée dans une serre est la ventilation-chauffage, qui consiste à remplacer une partie de l’air chaud et humide de la serre par de l’air froid et sec de l’extérieur. Cette méthode limite toutefois l’injection de dioxyde de carbone (CO2). L’objectif du projet est de maintenir les consignes optimales de température et d’humidité dans une serre de tomates biologiques cultivées en plein sol, afin de produire en serre semi-fermée et conserver un taux élevé en CO2 pour stimuler la photosynthèse. Pour ce faire, deux méthodes expérimentales de R/D ont été mises à l’essai. La première méthode étudiée est la R/D par condensation de la vapeur d’eau sur un échangeur de chaleur eau-air. La seconde méthode étudiée est la R/D par condensation de la vapeur d’eau sur un rideau d’eau. Les deux méthodes expérimentales de R/D ont permis de maintenir les températures désirées dans la serre tout en maintenant les volets de la serre en position semi-fermée, ce qui a permis de maintenir des concentrations en CO2 significativement différentes dans la serre comparativement à la méthode de R/D par ventilation naturelle.

L'objectif de la thèse est de caractériser des populations bactériennes susceptibles de dégrader la lignine des résidus de culture afin d'optimiser la biodisponibilité du compartiment holocellulosique. L'originalité du sujet réside dans la recherche de bactéries ligninolytiques en utilisant des approches combinant à la fois de l'isolement de souches, des techniques de biologie moléculaire et de la mise en œuvre de ces micro-organismes à l'échelle de réacteur pilote, dans le cadre de prétraitements des résidus de culture. Les travaux de recherche ont été réalisés pour mettre en évidence et identifier des micro-organismes potentiellement intéressants et caractériser leurs systèmes enzymatiques susceptibles d'intervenir dans la dégradation de la lignine. Suite à l'isolement de plusieurs souches d'intérêts et à la mise en place de réacteurs, des expérimentations ont été réalisées afin de suivre l'effet des prétraitements biologiques sur la dégradation de la biomasse et notamment par l'étude des transformations biochimiques, de l'accessibilité à la cellulose ainsi que de l'évolution des communautés microbiennes. Les résultats de ces travaux ont montré que la communauté endogène joue un rôle primordial dans la biodégradation de la paille de colza. Bien que l'inoculation de bactéries exogènes ait eu peu d'influence, il est possible d'améliorer l'accessibilité à cellulose par un mélange de lignine et des sels minéraux permettant d'enrichir la communauté endogène active. Cette thèse s'articule autour de plusieurs analyses multi-échelles et complémentaires permettant de développer un prétraitement biologique de résidu de culture, d'améliorer sa mise en œuvre et son utilisation pour la digestion anaérobie par voie sèche ou la production de bioéthanol
The aim of the PhD project is to characterize bacterial populations potentially capable of degrading lignin within crop residues to optimize the bioavailability of holocellulose compartment to be valorized by anaerobic digestion. The originality of the subject lies in finding ligninolytic bacteria using approaches combining the isolation of strains and technique of molecular biology, and the application of these microorganisms on a reactor scale, as part of pretreatment of crop residues. Firstly, research work was carried out to find and identify potentially interesting micro-organisms and characterize their specific enzyme systems. Secondly, studies have been conducted on the application of micro-organisms isolated for a biological pretreatment of rape straw. Pretreatments were carried out in a series of laboratory reactors dedicated to follow the effect in real time. A method allowing the quantification of the cellulose accessibility for cellulases in substrate was established. In parallel, high-throughput sequencing analysis was performed to monitor and/or characterize the bacterial and archaeal communities in the reactors. The results obtained have shown that the main factor influencing the degradation of the straw was not the presence of ligninolytic strains which could not influence the development of endogenous community, but the supply of some nutrients included in a mixture with lignin and mineral salts which could enrich a particularly active community. The data obtained in the thesis allowed to capitalize knowledge on the biodegradation of lignocellulosic biomass. This prospective study allowed the consideration of using the biological pretreatments developed at the upstream of biogas and biofuel sectors

La réponse globale de cellules animales à des contraintes hydrodynamiques lors de leur culture en suspension dans des réacteurs agités a été étudiée grâce à une approche intégrative couplant les outils du génie biochimique à ceux de la mécanique des fluides numérique. En premier lieu, la description de l’hydrodynamique moyenne et locale de deux systèmes de culture agités de laboratoire, spinner et bioréacteur, a été réalisée. Puis, l'étude des cinétiques macroscopiques de cellules CHO cultivées en suspension, en milieu sans sérum et sans protéine, a été réalisée avec différentes vitesses d’agitation, pour évaluer l'impact de l'agitation sur les vitesses de croissance et de mort cellulaires, ainsi que de consommation des substrats et de production des métabolites et de l'interféron-gamma recombinant. Des caractérisations supplémentaires des cellules (apoptose, protéines intracellulaires) et de l'interféron ont également été réalisées. Les effets de l'intensification de l'agitation ont été représentés avec plusieurs corrélations globales reliant : (i) en milieu contenant du pluronic, l'intégrale des cellules viables au nombre de Reynolds, et la proportion de cellules lysées à la valeur moyenne de l'énergie de dissipation, <[epsilon]? (ii) en milieu sans pluronic, les vitesses spécifiques de croissance et de mort cellulaires à <[epsilon]. De plus, l'analyse par CFD de la distribution spatio-temporelle des contraintes indique que la lyse cellulaire, observée dans le réacteur aux conditions extrêmes d'agitation, serait plutôt liée à des valeurs locales très élevées de [epsilon], ainsi qu’à la fréquence d'exposition des cellules dans ces zones énergétiques. Un modèle hydro-cinétique original, couplant l’hydrodynamique locale aux cinétiques cellulaires de croissance et de mort, et basé sur l’intermittence de la turbulence permet la prédiction de la lyse massive observée en réacteur sous certaines conditions. Pour confirmer le fait que les effets liés à l'intensification de l'agitation sont bien le résultat d'une augmentation des contraintes hydrodynamiques, et non d'une amélioration du transfert d'oxygène, ce dernier a été mesuré et modélisé par couplage avec une simulation numérique de type Volume Of Fluid , concluant en une absence de limitation d'oxygène. Enfin, la conception, le dimensionnement et la caractérisation hydrodynamique d'un réacteur innovant de type Couette-Taylor, sont proposées pour la mise en œuvre de cultures perfusées dans un environnement hydrodynamique mieux contrôlé
The global response of animal cells to hydrodynamic stress when cultivated in suspension in stirred tank reactors was studied. To do this, an integrative approach coupling biochemical engineering and fluid mechanics tools were used. First, the description of the global and local hydrodynamics of two bench-scale agitated reactors, a spinner flask and a bioreactor, was carried out. Then, macroscopic kinetics of CHO cells cultivated in a serum and protein-free medium were obtained at various agitation rates, in order to evaluate the impact of agitation on cellular growth and death, as well as substrates consumption and metabolites and recombining IFN-[gamma] production. IFN-[gamma] and cells physiological state were more precisely characterised by glycosylation, apoptosis state and intracellular proteins measurements. The effects of the agitation increase were represented by several global correlations that related: (i) in a medium containing Pluronic F68, the Integral of the Viable Cells Density to the Reynolds number, and the proportion of lysed cells with the average value of energy dissipation rate <[epsilon]? (ii) in a medium without pluronic, specific cell growth and death rates to <[epsilon]. Moreover, CFD analysis of the stress distribution indicated that the cellular lysis observed in the bioreactor at the highest agitation rate, would be related to very high local values of [epsilon], and to the exposure frequency of the cells in these energetic zones. An original hydro-kinetic model based on the intermittency of turbulence and coupling the local hydrodynamics with cell growth and death kinetics, allowed the prediction of the massive cell lysis observed in the bioreactor under some mixing conditions. To decouple shear stress effects from oxygen transfer improvement, the oxygen transfer coefficient was experimentally measured and modelled using a Volume Of Fluid numerical simulation. Our results indicated the absence of an oxygen limitation, which confirmed that this cell response resulted from the hydrodynamic stress increase alone. Lastly, an innovative continuous and perfused Couette-Taylor reactor, allowing a better-controlled hydrodynamic environment was designed and sized. Its hydrodynamic description was carried out using CFD calculations

Pour une culture biologique de tomate de serre, l'enrichissement en oxygène de la solution nutritive, associé à l'utilisation d'agents bénéfiques a eu un effet positif sur le rendement en fruits de classe 1 de la tomate. Les rendements en fruits totaux et vendables les plus importants ont été obtenus chez les plantes inoculées avec Trichoderma harzianum (Rootshield®) et recevant une solution nutritive enrichie en oxygène. Les fruits de ces plantes présentaient également moins de désordres physiologiques en termes de microfendillement et de pourriture apicale. Cependant, la combinaison de l'enrichissement en oxygène de la solution nutritive et des agents bénéfiques n'a eu aucun effet significatif (P<0,05) sur les paramètres de croissance des plantes par rapport aux traitements témoins. Aucun effet marqué de l'oxygène et des agents bénéfiques n'a été observé, non plus, sur l'infection par Pythium ultimun dont la présence, en revanche, a été notée chez tous les traitements.

En culture hors-sol de concombre, les pythium sont responsables de pourritures racinaires et conduisent a des baisses de rendement. Afin de proposer une methode de lutte contre pythium a l'aide de pseudomonas fluorescents, il etait necessaire de caracteriser les pythium presents en culture hors-sol et de developper un test sur plantes permettant d'evaluer leur pouvoir pathogene et d'apprecier la protection exercee par les bacteries. La caracterisation des especes de pythium sur les profils de restriction de la region its1 de l'adnr a permis de confirmer la caracterisation morphologique de ces especes et de rattacher certains isolats non caracterisables sur le plan morphologique a des especes connues. Differentes especes de pythium sont responsables de fontes des semis mais seule l'espece p. Aphanidermatum est pathogene en culture hydroponique et sur substrat de laine de roche. Dans ces conditions et parmi les 76 isolats de pseudomonas fluorescents testes, 16 sont capables de reduire le pourcentage de plantes malades dues a p. Aphanidermatum avec une efficacite variable selon les souches. Les souches efficaces contre p. Aphanidermatum presentent des caracteres phenotypiques (galerie api) et genotypiques (profils rflp sur l'adnr 16s) differents. De plus, certaines souches efficaces presentent des genotypes et phenotypes identiques a des souches non efficaces. Ces differents resultats suggerent une diversite des mecanismes responsables de la protection des plantes contre pythium. La cinetique de colonisation racinaire par p. Aphanidermatum en presence et en absence des bacteries a ete quantifiee par utilisation d'anticorps polyclonaux. Deux souches de pseudomonas capables de proteger les plantes contre pythium ont entraine une inhibition des premieres phases de l'infection puis une diminution de la vitesse de croissance du champignon dans les racines. En conditions de production, pythium aphanidermatum entraine une diminution de la consommation de solution nutritive puis une baisse du rendement et une souche de pseudomonas fluorescent efficace contre pythium sur jeunes plantes permet d'obtenir apres 6 semaines de production un rendement en fruits equivalent a celui des plantes saines

Les effluents de sites d'enfouissement technique doivent, avant de retourner dans le milieu naturel subir un traitement permettant l'élimination de la majeur partie de la pollution. Des études ont été engagées par le LCPAE de l'INSA de Lyon sur le traitement biologique par lits bactériens à ruissellement. Nous avons, dans un premier temps, étudié la traitabilité du lixiviât du site d'enfouissement technique de Menneville (Pas-de-Calais) appartenant à la Société FRANCE-DECHETS. Ce travail effectué sur un pilote semi-industriel a permis de confirmer l'efficacité des lits bactériens à ruissellement pour l'épuration de ces lixiviâts contenant une pollution carbonée généralement due aux Acides Gras Volatils (AGY). La seconde partie du travail a consisté à appréhender les limites de concentration que pouvaient supporter de tels traitements. Nous avons testé quatre séries de produits : des sels de sodium, des chlorures, des produits soufrés et des métaux( lourds. Cette recherche s'est effectuée sur des maquettes au 1/100ème du pilote précédent. Nous avons conçu un lixiviât synthétique de composition parfaitement définie. Le paramètre suivi a été la dégradation des AGY. La cinétique suivant un ordre apparent 1, nous avons déterminé pour chaque expérience kt, constante de la manipulation témoin et kp constante avec perturbateur. La comparaison des produits est basée sur la C0,5 concentration pour laquelle le rapport kp/kt = 0,5. Notre étude a confirmé la toxicité de certains produits et a remis en cause la notion de toxique de référence pour CdCl2, 2,5 H20. Elle a de plus mis en avant la nécessité de parler de la toxicité d'un produit et non d'un ion seul. Un développement de cette étude pourrait permettre une meilleure connaissance de la capacité des lits bactériens à supporter des toxiques
The waste water from landfills must be treated in order to eliminate a maximum of pollutants prior to returning to nature. Research areas have been carried out by the LCPAE of INSA Lyon on trickling filter treatments. First, we studied the treatability of the landfill leachate from Menneville (Pas-de-Calais) owned by FRANCE-DECHETS. This work carried out on a semi-industrial pilot, allowed us to established the efficiency of the trickling filters in treating leachates which contain a pollution generally due to volatile fatty acids (VFA). The second part of this work consists in an approach to estimate the concentration limits supported by biological treatment. We tested four types of products: sodium salts, chlorides, sulphured products and heavy metals. This research was carried out on laboratory scales pilots. Their. Their size is one hundredth of the semi-industrial pilot. We designed a synthetic leachate of well defined composition. We followed the VFA graduation. The kinetic is an apparent order 1. We determine for each experiment kt, the no perturbation constant, kp, the perturbation experiment constant. The comparison of the different products is based on C0,5 concentration for which kp/kt=0,5. Our study confirms the toxicity of certain products but the notion of reference toxic substances for ClCd2, 2,5 h2o must be revised. This work emphasizes the fact that we have to speak of the toxicity of a product but not only of the ion one. By developing this research, we hope to obtain a better knowledge of the ability of trickling filter to support toxic substances

Description du cycle saisonnier de presence dans le champ de ble. Etude de l'activite diurne de c. S. : type d'activite, lieu d'activite selon la saison et le deplacement des proies, niveau d'activite selon la temperature et le jeune alimentaire. Etude des besoins trophiques: ils sont eleves, aussi bien pour la croissance que pour la reproduction. Des liaisons entre consommation alimentaire et poids des larves et ponte ont ete mises en evidence. Elles permettent de quantifier l'efficacite predatrice de la coccinelle

De nombreux etats pathologiques, tels le diabete, les maladies cerebrales, l'ischemie myocardique et le cancer, sont associes a des troubles dans le transport ou le metabolisme intracellulaire du glucose. L'appreciation in vivo chez l'homme des variations pathologiques de la captation du glucose revet donc une grande importance en medecine. Pour ces raisons nous avons oriente notre travail vers la recherche de nouveaux analogues du glucose marques a l'iode 123, un radioelement emetteur et utilisables dans tous les services de medecine nucleaire. Pour proceder a l'evaluation biologique de ces analogues iodes du glucose nous avons choisi deux modeles experimentaux: la culture primaire de cardiomyocytes de rats nouveau-nes et la souris in vivo. Ces modeles experimentaux ont ete valides et des protocoles experimentaux pour l'etude des nouveaux analogues du glucose ont ete etablis avec l'aide de trois traceurs de reference de la captation du glucose par les cellules: le #1#4c2-deoxy-d-glucose, le #1#4c3-o-methyl-d-glucose (3-omg) et le #1#4cl-glucose. Dix analogues du glucose, marques a l'iode 123 en position 1, 2, 3 ou 6 de la molecule du glucose ont ete synthetises et etudies sur nos differents modeles experimentaux. Parmi ces analogues trois ont montre des proprietes interessantes. Le 6-deoxy-6-iodo-d-glucose (6dig) a montre un comportement tres proche de celui du 3-omg et s'est donc revele etre un excellent traceur du transport net du glucose par l'intermediaire du transporteur du glucose. Le -methyl-6-deoxy-6-iodo-d-glucose (mdig) a aussi montre un comportement semblable a celui du 3-omg, mais cependant, la specificite de son interaction avec le transporteur du glucose semble plus faible comparee a celle du 6dig. Le 2,3,4,6-tetra-o-acetyl-2'iodoethyl -d-glucopyranoside (1paig1) a montre des caracteristiques laissant supposer qu'il pourrait etre un bon marqueur des transporteurs du glucose, se fixant sur ceux-ci probablement du cote intracellulaire. Son comportement biologique a ete compare a celui de la cytochalasine b, un marqueur des transporteurs du glucose, et les deux molecules ont montre un comportement biologique similaire. Les resultats obtenus avec ces trois molecules sont tres encourageants puisque c'est la premiere fois que l'on observe une interaction specifique entre un analogue iode du glucose et le transporteur. De plus, injectees chez le chien in vivo, ces molecules permettent l'acquisition d'images scintigraphiques de bonne qualite

Devant la complexité du cycle de l’azote (N) et la variété de ses formes disponibles dans le sol, la planification de la fertilisation de cet élément repose sur des calculs et considérations complexes. La fertilisation biologique a de particulier que l’N est apporté sous forme organique, alors que les plantes le prélèvent principalement sous forme minérale. La disponibilité de l’N repose donc sur une minéralisation efficace des amendements. Cette situation peut mener des producteurs à surfertiliser, entraînant des pertes financières et d’N dans l’environnement. Parvenir à une meilleure synchronisation de la minéralisation de l’N avec les besoins de la plante est donc crucial pour le développement de la serriculture biologique, où les besoins en azote des cultures sont de loin plus élevés qu’au champ. De plus, la capacité de certaines plantes à prélever directement l’N sous forme organique est souvent considérée négligeable en agriculture, mais pourrait être plus importante qu’on ne le croit, contribuant ainsi substantiellement au bilan d’N de la plante. Les objectifs généraux de ma thèse étaient de : (1) évaluer les taux de minéralisation de fertilisants biologiques couramment utilisés en culture légumière sous serre au Québec ; (2) étudier l’impact de différentes sources fertilisantes sur la biodiversité des bactéries du sol ; (3) étudier la capacité du concombre à prélever l’N directement sous forme organique ; et (4) développer et valider un outil de gestion de la fertilisation biologique azotée. Une expérience d’incubation de cinq fertilisants biologiques d’usage commun en serriculture biologique a été menée. La minéralisation de l’N a plafonné dans un sol minéral et un substrat tourbeux à, respectivement, 41 et 63 % de l’N appliqué pour le fumier de poule granulé, 56-93 % pour la farine de sang, 54-81 % pour la farine de plume, 34-43 % pour la farine de luzerne et 57-73 % pour la farine de crevette. Dans un sol minéral, la biodiversité bactérienne alpha (indice Shannon) a été augmentée par l’apport de farine de luzerne, alors que dans un substrat organique à base de tourbe, ce sont la farine de crevette et le fumier de poule granulé qui l’ont le plus augmentée. En se basant sur ces résultats, le modèle NLOS a été adapté à la serriculture biologique pour produire le nouveau modèle NLOS-OG. Cet outil a été validé en serres expérimentales et commerciales et a permis une prédiction satisfaisante de la disponibilité d’N minéral pour une culture en sol minéral, ainsi que de la minéralisation cumulative de fertilisants appliqués dans un sol ou un substrat tourbeux. Par contre, de la recherche spécifique à la dynamique de l’eau dans les cultures biologiques en contenants sera nécessaire afin de prédire adéquatement la disponibilité de l’azote dans ce système. Une interface web est disponible pour les agronomes et producteurs (https://exchange.iseesystems. com/public/pierrepauldion/nlos-og/). Le contenu en C et N solubles du substrat biologique d’une culture de concombre en serre biologique a été positivement corrélé au contenu en C et N organiques de la sève du xylème et aux solides solubles du fruit, suggérant un prélèvement et un transfert de C et N organiques vers les parties aériennes et les fruits. Dans une seconde expérience, en milieu contrôlé, de jeunes plants de concombre ont été exposés à une solution d’alanine enrichie en 13C et 15N. En combinant l’utilisation de molécules marquées à une position spécifique (Position-specific labelling) et l’analyse isotopique spécifique au composé (Compound-specific isotopic analysis), nous avons développé une approche innovatrice permettant de suivre le métabolisme de l’assimilation de l’N issu d’un acide aminé prélevé par les racines. Nous avons ainsi démontré que les racines peuvent prélever et assimiler l’N sous forme organique, surtout en situation de rareté de l’N. Elles ont toutefois une nette préférence pour les formes inorganiques (nitrate et ammonium). Les contributions scientifiques découlant de cette étude doctorale sont : (1) une meilleure connaissance de la minéralisation des fertilisants biologiques azotés ; (2) l’intégration de ces taux de minéralisation dans un outil de gestion de l’N applicable en serriculture biologique; et (3) une meilleure compréhension du prélèvement et de l’assimilation de l’azote organique par des plants de concombre. Ces connaissances permettront une meilleure planification de la fertilisation à base de matière organique, et par conséquent un accroissement de la durabilité de la serriculture biologique.
Devant la complexité du cycle de l’azote (N) et la variété de ses formes disponibles dans le sol, la planification de la fertilisation de cet élément repose sur des calculs et considérations complexes. La fertilisation biologique a de particulier que l’N est apporté sous forme organique, alors que les plantes le prélèvent principalement sous forme minérale. La disponibilité de l’N repose donc sur une minéralisation efficace des amendements. Cette situation peut mener des producteurs à surfertiliser, entraînant des pertes financières et d’N dans l’environnement. Parvenir à une meilleure synchronisation de la minéralisation de l’N avec les besoins de la plante est donc crucial pour le développement de la serriculture biologique, où les besoins en azote des cultures sont de loin plus élevés qu’au champ. De plus, la capacité de certaines plantes à prélever directement l’N sous forme organique est souvent considérée négligeable en agriculture, mais pourrait être plus importante qu’on ne le croit, contribuant ainsi substantiellement au bilan d’N de la plante. Les objectifs généraux de ma thèse étaient de : (1) évaluer les taux de minéralisation de fertilisants biologiques couramment utilisés en culture légumière sous serre au Québec ; (2) étudier l’impact de différentes sources fertilisantes sur la biodiversité des bactéries du sol ; (3) étudier la capacité du concombre à prélever l’N directement sous forme organique ; et (4) développer et valider un outil de gestion de la fertilisation biologique azotée. Une expérience d’incubation de cinq fertilisants biologiques d’usage commun en serriculture biologique a été menée. La minéralisation de l’N a plafonné dans un sol minéral et un substrat tourbeux à, respectivement, 41 et 63 % de l’N appliqué pour le fumier de poule granulé, 56-93 % pour la farine de sang, 54-81 % pour la farine de plume, 34-43 % pour la farine de luzerne et 57-73 % pour la farine de crevette. Dans un sol minéral, la biodiversité bactérienne alpha (indice Shannon) a été augmentée par l’apport de farine de luzerne, alors que dans un substrat organique à base de tourbe, ce sont la farine de crevette et le fumier de poule granulé qui l’ont le plus augmentée. En se basant sur ces résultats, le modèle NLOS a été adapté à la serriculture biologique pour produire le nouveau modèle NLOS-OG. Cet outil a été validé en serres expérimentales et commerciales et a permis une prédiction satisfaisante de la disponibilité d’N minéral pour une culture en sol minéral, ainsi que de la minéralisation cumulative de fertilisants appliqués dans un sol ou un substrat tourbeux. Par contre, de la recherche spécifique à la dynamique de l’eau dans les cultures biologiques en contenants sera nécessaire afin de prédire adéquatement la disponibilité de l’azote dans ce système. Une interface web est disponible pour les agronomes et producteurs (https://exchange.iseesystems. com/public/pierrepauldion/nlos-og/). Le contenu en C et N solubles du substrat biologique d’une culture de concombre en serre biologique a été positivement corrélé au contenu en C et N organiques de la sève du xylème et aux solides solubles du fruit, suggérant un prélèvement et un transfert de C et N organiques vers les parties aériennes et les fruits. Dans une seconde expérience, en milieu contrôlé, de jeunes plants de concombre ont été exposés à une solution d’alanine enrichie en 13C et 15N. En combinant l’utilisation de molécules marquées à une position spécifique (Position-specific labelling) et l’analyse isotopique spécifique au composé (Compound-specific isotopic analysis), nous avons développé une approche innovatrice permettant de suivre le métabolisme de l’assimilation de l’N issu d’un acide aminé prélevé par les racines. Nous avons ainsi démontré que les racines peuvent prélever et assimiler l’N sous forme organique, surtout en situation de rareté de l’N. Elles ont toutefois une nette préférence pour les formes inorganiques (nitrate et ammonium). Les contributions scientifiques découlant de cette étude doctorale sont : (1) une meilleure connaissance de la minéralisation des fertilisants biologiques azotés ; (2) l’intégration de ces taux de minéralisation dans un outil de gestion de l’N applicable en serriculture biologique; et (3) une meilleure compréhension du prélèvement et de l’assimilation de l’azote organique par des plants de concombre. Ces connaissances permettront une meilleure planification de la fertilisation à base de matière organique, et par conséquent un accroissement de la durabilité de la serriculture biologique.
Because of the complexity of the nitrogen (N) cycle and the diversity of its molecule forms in the soil, N fertilization management is based on complex calculations and considerations. For organic farming, N is provided via organic amendments and biological fixation. However, lack of precise tools that predict the N mineralization rate of N sources leads some producers to over-fertilize, resulting in the buildup of salinity, N leaching and possible loss of profits. Consequently, better knowledge of N availability following organic fertilization, to improve synchronization of N supply with crop N demand, is crucial to advance sustainable organic horticulture. In addition, the capacity of plants to take up N directly as organic molecules is seldom considered in agriculture and could be higher than previously thought, contributing significantly to the plant’s N budget. The objectives of this thesis were to: (1) evaluate the mineralization rates from organic fertilizers commonly used in greenhouse vegetable horticulture in Quebec; (2) study the impact of different fertilizer sources on soil bacterial diversity; (3) study the capacity of cucumber plants to take up and assimilate N directly as organic molecules; and (4) develop and validate a N management tool for organic fertilization. An incubation experiment with five organic fertilizers commonly used in organic greenhouse horticulture was performed. Nitrogen mineralization plateaued for a mineral soil and a peat substrate at respectively 41 and 63% of applied N for pelleted poultry manure, 56-93% for blood meal, 54-81% for feather meal, 34-53% for alfalfa meal, and 57-73% for shrimp meal. Organic fertilizers supported markedly contrasted bacterial communities, closely linked to soil biochemical properties, especially mineral N, pH and soluble C. Alfalfa meal promoted the highest alpha diversity (Shannon index) in the mineral soil, whereas shrimp meal and pelleted poultry manure increased it in the peat-based growing medium. Based on those results, we adapted the NLOS model to organic greenhouse horticulture and developed the new model NLOS-OG. This tool was validated in commercial and experimental greenhouses. It yielded a satisfying prediction of mineral N availability in a greenhouse crop grown in native mineral soil, and for the cumulative mineralization of fertilizers applied in a soil or organic substrate. However, further research should focus on water dynamics in containerized organic crops in order to achieve a precise prediction of N availability in that cropping system. A free web interface for NLOS-OG is now available for agronomists and growers (https://exchange. iseesystems.com/public/pierrepauldion/nlos-og/).In a greenhouse experiment, the C and N content of soil solution was positively linked to the xylem sap C and N content of mature cucumber plants and appeared to contribute to the accumulation of soluble solids in cucumber fruits, suggesting uptake and transfer of soil soluble organic N and C to the shoot and fruits. In a second experiment, in a growth chamber, young cucumber plants were exposed to 13C- and 15N-labelled alanine. By combining two methods, i.e., the use of Position-specific labelling (PSL) of alanine and Compound-specific isotopic analysis (CSIA) of free amino acids, we developed a novel approach allowing the study of the mechanism of the assimilatory metabolism of an amino acid taken up by the roots. We demonstrated that their roots can take up and assimilate N as organic molecules, although they showed a preference for inorganic N forms (nitrate and ammonium). The scientific contributions from this doctoral study are: (1) a better knowledge of the nitrogen release from nitrogen organic fertilizers; (2) the integration of mineralization rates into a N management tool adapted to organic greenhouse horticulture; and (3) a better understanding of the uptake and assimilation of organic N by cucumber plants. This knowledge will contribute to a better planning of N fertilization based on organic matter, thus increasing the sustainability of organic greenhouse horticulture.
Because of the complexity of the nitrogen (N) cycle and the diversity of its molecule forms in the soil, N fertilization management is based on complex calculations and considerations. For organic farming, N is provided via organic amendments and biological fixation. However, lack of precise tools that predict the N mineralization rate of N sources leads some producers to over-fertilize, resulting in the buildup of salinity, N leaching and possible loss of profits. Consequently, better knowledge of N availability following organic fertilization, to improve synchronization of N supply with crop N demand, is crucial to advance sustainable organic horticulture. In addition, the capacity of plants to take up N directly as organic molecules is seldom considered in agriculture and could be higher than previously thought, contributing significantly to the plant’s N budget. The objectives of this thesis were to: (1) evaluate the mineralization rates from organic fertilizers commonly used in greenhouse vegetable horticulture in Quebec; (2) study the impact of different fertilizer sources on soil bacterial diversity; (3) study the capacity of cucumber plants to take up and assimilate N directly as organic molecules; and (4) develop and validate a N management tool for organic fertilization. An incubation experiment with five organic fertilizers commonly used in organic greenhouse horticulture was performed. Nitrogen mineralization plateaued for a mineral soil and a peat substrate at respectively 41 and 63% of applied N for pelleted poultry manure, 56-93% for blood meal, 54-81% for feather meal, 34-53% for alfalfa meal, and 57-73% for shrimp meal. Organic fertilizers supported markedly contrasted bacterial communities, closely linked to soil biochemical properties, especially mineral N, pH and soluble C. Alfalfa meal promoted the highest alpha diversity (Shannon index) in the mineral soil, whereas shrimp meal and pelleted poultry manure increased it in the peat-based growing medium. Based on those results, we adapted the NLOS model to organic greenhouse horticulture and developed the new model NLOS-OG. This tool was validated in commercial and experimental greenhouses. It yielded a satisfying prediction of mineral N availability in a greenhouse crop grown in native mineral soil, and for the cumulative mineralization of fertilizers applied in a soil or organic substrate. However, further research should focus on water dynamics in containerized organic crops in order to achieve a precise prediction of N availability in that cropping system. A free web interface for NLOS-OG is now available for agronomists and growers (https://exchange. iseesystems.com/public/pierrepauldion/nlos-og/).In a greenhouse experiment, the C and N content of soil solution was positively linked to the xylem sap C and N content of mature cucumber plants and appeared to contribute to the accumulation of soluble solids in cucumber fruits, suggesting uptake and transfer of soil soluble organic N and C to the shoot and fruits. In a second experiment, in a growth chamber, young cucumber plants were exposed to 13C- and 15N-labelled alanine. By combining two methods, i.e., the use of Position-specific labelling (PSL) of alanine and Compound-specific isotopic analysis (CSIA) of free amino acids, we developed a novel approach allowing the study of the mechanism of the assimilatory metabolism of an amino acid taken up by the roots. We demonstrated that their roots can take up and assimilate N as organic molecules, although they showed a preference for inorganic N forms (nitrate and ammonium). The scientific contributions from this doctoral study are: (1) a better knowledge of the nitrogen release from nitrogen organic fertilizers; (2) the integration of mineralization rates into a N management tool adapted to organic greenhouse horticulture; and (3) a better understanding of the uptake and assimilation of organic N by cucumber plants. This knowledge will contribute to a better planning of N fertilization based on organic matter, thus increasing the sustainability of organic greenhouse horticulture.

Dans le contexte actuel de changements globaux, faire face au défi multiple et interconnecté de la sécurité alimentaire et des impacts environnementaux s’avère fondamental pour la durabilité des systèmes agricoles. La thèse s’attache ainsi à évaluer les performances agronomiques et environnementales des systèmes en AB, en couplant un suivi expérimental réalisé sur un réseau de 35 parcelles agricoles dans la région Hauts-de-France, avec la modélisation du continuum sol-plante-atmosphère afin de mieux comprendre les processus expliquant les dynamiques de l’eau et de l’azote dans ces systèmes, en vue de promouvoir des pratiques de gestion durables.Dans un premier temps, le drainage d’eau et la lixiviation d’azote ont été quantifiés en couplant les données sol-culture-climat et le modèle LIXIM. L’analyse de la lixiviation des parcelles agricoles a permis de déterminer que les facteurs qui expliquent la variabilité. Outre le fort effet sol et l’importance des conditions climatiques sur le drainage, ils sont principalement liés à la combinaison de précédent cultural et de gestion de la couverture du sol en automne. Ces deux derniers jouent en effet sur la quantité d’azote minéral présent avant la période de drainage et expliquent la position du nitrate dans le profil de sol. Nos résultats ont montré le rôle dichotomique des légumineuses dans les systèmes de grandes cultures en AB, et la faible performance des cultures intermédiaires car semées tardivement en automne dans ce contexte.Dans un second temps, le diagnostic des déterminants de l’écart au rendement des cultures ou yield gap a été réalisé via une approche par modélisation déterministe. Le modèle sol-culture STICS a servi à estimer les différents niveaux de rendement potentiel et décomposer le yield gap, en s’appuyant sur le cas du blé tendre et du triticale. Les résultats montrent que le stress en azote permet d’expliquer la majeure partie du yield gap survenant en AB, et dans une moindre mesure les facteurs liés à la pression biotique, pour des systèmes recourant à peu ou pas d’apport azoté exogène.Finalement, le défi de la fourniture en azote dans les systèmes de grandes cultures en AB a été abordé afin de contribuer à une meilleure efficience d’utilisation de l’azote et une amélioration de la productivité des parcelles. Le modèle STICS a permis de simuler l’impact de pratiques de gestion alternatives de l’azote, par expérimentation numérique menée dans le cadre d’une approche participative, mobilisant les agriculteurs, les conseillers techniques et les chercheurs. Les résultats indiquent l’importance de la succession et des pratiques culturales, en particulier la mise en place de cultures intermédiaires et la gestion du retournement des luzernières. L’optimisation des pratiques des agriculteurs restent ainsi possible, en réduisant les émissions potentielles d’azote par lixiviation ou par pertes gazeuses, sans léser la fourniture en N pour les cultures.Dans les contextes pédo-technico-climatiques étudiés, les systèmes de grandes cultures en AB peuvent ainsi combiner performance agronomique et faibles impacts environnementaux, lorsque la gestion de l’azote est bien maîtrisée
Nowadays, in a context of global changes, addressing the interlinked challenges of food security and environmental impacts is fundamental for the sustainability of agricultural systems. Therefore, the thesis aimed to assess agronomic and environmental performances of organic systems, by coupling the experimental monitoring of a 35 organic fields network in the Northern region of France with modeling the soil-crop continuum, to better understand the underlying processes in water and nitrogen dynamics within those systems, and to promote a more sustainable management.Water drainage and nitrate leaching were assessed by coupling soil, crop and climate data within LIXIM model. Then we analyzed N leaching pattern under diverse organic arable fields to explain its main driving factors. Leaving aside the strong soil type effect and the importance of climatic conditions on drainage, the combination of previous crops and autumn field management appeared to be a key determinant of nitrate leaching in the studied organic systems, as they both drive the amount of soil mineral nitrogen before draining period and explain the position of nitrate in the soil profile. We also showed the dichotomous role of legumes as preceding crop in organic cropping systems and the poor performance of the standard catch crops, sown in late summer in this context.Yield gap of cereals was investigated using a deterministic modeling approach as a diagnosis tool, to contribute in improving the productivity of organic agriculture. The soil-crop model STICS was used to estimate the potential yields of each studied winter wheat and winter triticale crop fields in their given soil and climate conditions. Our results reasserted how nitrogen stress could explain a major part of the yield gap occurring in organic crops and outweigh biotic limiting factors impacts, for cropping systems relying on few or no manures for nitrogen supply.Lastly, we aimed to address the challenge of nitrogen supply in organic arable systems for a better nitrogen use efficiency and improved crop yields. We used the model STICS to simulate the impact of alternative nitrogen management practices by carrying out a numerical experiment in a participatory approach involving farmers, technical advisors and researchers. The findings emphasized the importance of crop succession design and management practices, particularly the implementation of catch crops and the timing of the destruction of perennial legume crops. Optimizing the farmer’s actual practices could then be possible, reducing the potential emissions of nitrogen via leaching or gaseous losses, without decreasing the nitrogen supply for the following crop.Organic arable cropping systems, within the studied soil, technics and climate contexts, can achieve agronomic performances combined with low environmental impacts, with well-managed nitrogen practices

Le puceron de la digitale Aulacorthum solani (Kaltenbach) et le puceron du melon Aphis gossypii (Glover) sont parmi les pucerons les plus nuisibles pour les cultures en serre. La lutte biologique microbienne pourrait constituer une voie efficace contre ces insectes. La combinaison de différents agents microbiens peut augmenter leur efficacité. Ce travail évalue l’efficacité de Beauveria bassiana ANT-03, Bacilluspumilus PTB180 et B. subtilis PTB185, utilisés individuellement ou mélangés, pour contrôler A. gossypii et A. solani sur concombre et tomate, respectivement. En laboratoire, dix larves L2 de chaque puceron ont été placées dans des plats de Petri contenant une feuille de tomate ou une rondelle de feuille de concombre fixée dans la gélose. Ces larves ont été pulvérisées avec 1 mL de suspensions préparées selon le traitement (Témoin , B.pumilus, B. subtilis, B. bassiana, B. pumilus + B. subtilis, B. bassiana + B. pumilus, B. bassiana +B. subtilis, B. bassiana + B. pumilus + B. subtilis). Les mêmes traitements utilisés en laboratoire ont été appliqués en serre, mais des pucerons adultes ont été utilisés. Les résultats des essais en laboratoire et en serre ont révélé qu’en causant la mortalité de A. solani et en affectant la reproductionde A. gossypii, les deux bactéries (B. pumilus PTB180 et B. subtilis PTB185) ont pu démontrer un effet aphicide comparable à celui du produit commercial (Bioceres) contenant le champignon. Lorsqu’utilisé en mélange, aucun effet additif entre les trois microorganismes étudiés n’a été observé. Les essais de suivi de la survie des spores de deux bactéries et du champignon conduits en serre ont démontré qu’ils gardent un niveau de population de 106 CFU/g de feuilles fraîche jusqu’à neuf jours après leur application, même quand ils ont été mélangés. Ainsi, sur plantes, les deux Bacillus n’exposent pas un effet antifongique envers B. bassiana ANT-03
The foxglove aphid Aulacorthum solani (Kaltenbach) and the melon aphid Aphis gossypii (Glover) are among the most harmful aphids for greenhouse crops. Microbial biological control may be an effective method against these insects. The combination of different microbial agents can increase their efficiency. This work evaluates the efficacy of Beauveria bassiana ANT-03, Bacillus pumilus PTB180 and B. subtilis PTB185, used individually or in combination, to control A. gossypii and A. solani on cucumber and tomato, respectively. In the laboratory, ten L2 larvae of each aphid were placed in Petri dishes containing a tomato leaf or a cucumber leaf disc fixed in the agar plate. These larvae were sprayed with 1 mL of suspensions prepared according to the treatment (Control, B. pumilus, B. subtilis, B. bassiana, B. pumilus+ B. subtilis, B. bassiana+ B. pumilus, B bassiana+B. subtilis, B. bassiana+ B. pumilus+ B. subtilis). The same treatments used in the laboratory were applied in the greenhouse, but adult aphids were used. Laboratory and greenhouse test results revealed that by causing A. solani mortality and by affecting A. gossypii reproduction, both bacteria (B. pumilus PTB180 and B. subtilis PTB185) were able to demonstrate aphicide effect equivalent to that of the commercial product (Bioceres) containing the fungus. When used as a mixture, no additive effect between the three microorganisms studied was observed. Spore survival tests of the two bacteria and the fungus conducted in a greenhouse have shown that they retain a high level of population 106CF U/g fresh leaves up to nine days after the application when used alone or as a mixture. Thus, on plants, the two bacilli do not exhibit antifungal effect against B. bassiana ANT-03.
puceron de la digitale, puceron tacheté de la pomme de terre, puceron du melon, puceron du cotonnier

Comparaison de divers isolats. Distinction des races t et o. Mise en evidence des souches depourvus du gene ht pour h. T. Recherche des modes de conservation dans la nature (debris vegetaux, sol hotes intermediaires). Modalites d'infection et contamination. Role des facteurs climatiques dans la manifestation des mycoses

Cette thèse transdisciplinaire réalisée en collaboration avec le laboratoire SPCTS (Sciences des Procédés Céramiques et Traitement de Surface) et l’EA 3842 (Homéostasie cellulaire et pathologies) de l’université de Limoges est un projet de recherche à l’interface entre la biologie et la chimie et a été consacrée à l’étude de l’influence des propriétés physico-chimiques de biocéramiques de phosphate de calcium sur leur comportement biologique in vitro.L’exploration des processus d’interaction entre matériaux et cellules reste une problématique scientifique de premier plan tant d’un point de vue fondamental qu’appliqué pour la mise au point de biomatériaux performants. L’objectif final est d’optimiser l’efficacité thérapeutique des céramiques phosphocalciques comme matériaux de substitution pour la régénération osseuse. La première partie de la thèse est une revue bibliographique générale présentant la problématique actuelle abordée en lien avec les besoins cliniques et les limitations des études actuelles. Les connaissances sur la biologie du tissu osseux sain ainsi que les aspects de régulation du processus de remodelage osseux ont également été abordés dans ce chapitre. Ce chapitre se termine par une synthèse bibliographique sur les biomatériaux et la régénération osseuse. Le chapitre 2 est relatif à la synthèse puis à la caractérisation physico-chimique des matériaux céramiques. Des céramiques de trois compositions chimiques : HA (hydroxyapatite : Ca10(PO4)6(OH)2 , SiHA (hydroxyapatite silicatée : Ca10(PO4)5,6(SiO4)0,42(OH)1,6 et CHA (hydroxyapatite carbonatée : Ca9,5(PO4)5,5(CO3)0,48(OH)1,08(CO3)0,23 , chacune avec deux microstructures différentes : dense ou poreuse, ont été élaborées et rigoureusement caractérisées (porosité, topographie de surface, mouillabilité, potentiel zêta, taille des grains, distribution et taille des pores, surface spécifique). Le chapitre 3 décrit l’approche expérimentale employée pour l’évaluation biologique des interactions matériaux/cellules explorées dans ce travail. Les analyses biologiques ont été réalisées avec deux lignées cellulaires différentes. La lignée cellulaire pré-ostéoblastique MC3T3-E1 et la lignée cellulaire de monocytes/macrophages, précurseurs des ostéoclastes RAW 264.7, (très importantes pour les aspects osseux, mais moins souvent explorées que les lignées ostéoblastiques dans la littérature). Enfin, le chapitre 4 reporte et commente les résultats biologiques obtenus dans ce travail. Tous les biomatériaux évalués dans cette étude sont biocompatibles, néanmoins, le biomatériau poreux CHA s’est avéré le plus prometteur des six variantes de biomatériaux testés
This transdisciplinary thesis, carried out in collaboration with the SPCTS laboratory (sciences of ceramic processes and surface treatment) and EA 3842 (Cellular homoeostasis and pathologies) of the University of Limoges, is a research project at the interface between biology and chemistry and was devoted to the study of the influence of the physico-chemical properties of calcium phosphate bioceramics on their biological behavior in vitro.The exploration of the processes of interaction between materials and cells remains a major scientific issue, both from a fundamental and applied point of view for the development of highperformance biomaterials. The ultimate objective is to optimize the therapeutic efficiency of phosphocalcic ceramics as substitute materials for bone regeneration.The first part of the thesis is a general bibliographic review presenting the current issues tackled with the clinical needs and limitations of current studies. Knowledge of the biology of healthy bone tissue as well as the regulatory aspects of the bone remodeling process was also discussed in this chapter. It includes also a bibliographic overview of biomaterials and bone regeneration.Chapter 2 relates to the synthesis and the physico-chemical characterization of ceramic materials. HA (hydroxyapatite: Ca10 (PO4) 6 (OH) 2, SiHA (silicated hydroxyapatite: Ca10 (PO4) 5.6 (SiO4) 0.42 (OH) 1.6 and CHA (carbonated hydroxyapatite: Ca9.5 (PO4) 5.5 (CO3) 0.48 (OH) 1.08 (CO3) 0.23, ceramics each with two different microstructures : dense or porous, have been elaborated and thoroughly characterized (porosity, surface topography, wettability, zeta potential, grain size, pore size and distribution, specific surface area). Chapter 3 describes the experimental approach used for the biological evaluation of the interactions between materials and cells. Biological analyzes were performed with two different cell lines. The pre-osteoblastic MC3T3-E1 cell line and the RAW 264.7cell line of monocytes / macrophages, precursors of the steoclasts, (very important for the bone aspects, but less often explored than the osteoblastic lines in the literature). Finally, Chapter 4 reports and comments on the biological results obtained in this work. All biomaterials evaluated are biocompatible, nevertheless, the porous CHA biomaterial was the most promising of the six variants of biomaterials tested

Les etudes pharmacologiques, sur membranes striatales et sur neurones en cultures primaires, ont montre que la btcp, derive de la phencyclidine (pcp), se lie avec une haute affinite sur le complexe de recapture de la dopamine, dont elle inhibe selectivement le transport. L'utilisation de la btcp, comme outil de marquage des sites de recapture de la dopamine, a permis de localiser ces derniers dans les zones de l'encephale de rat adulte riches en elements dopaminergiques (striatum et substance noire) et sur l'ensemble du neurone exprimant la dopamine en culture (au niveau des membranes terminales, neuritiques et somatiques). Un traitement chronique, par la btcp, entraine des modifications metaboliques (reduction de la synthese et accumulation accrue de la dopamine), qui influencent le developpement des neurones dopaminergiques in vitro. Ces effets sont modules par la presence de cellules striatales cibles dans la culture, qui previent les effets de la drogue. En outre, la btcp protege les neurones dopaminergiques de la toxicite de la 6-hydroxydopamine et du 1-methyl-4-pyridinium (mpp+), en bloquant leur transport dans la cellule

Dans un contexte mondial caractérisé par une crise systémique très complexe, il est évident qu'aux changements structurels (changements climatiques, pression croissante sur les ressources renouvelables, accroissement démographique), on a associé une crise économique dramatique dont les conséquences ne sont pas encore tout à fait prévisibles en termes d'aggravation de la pauvreté, de contraction des marchés internationaux et du crédit et des perspectives de développement. L'agriculture est ainsi confrontée à des défis décisifs, dont l'issue est incertaine, en particulier dans certaines régions du monde; les modèles de développement qui émergent sont différents et se projettent, d'un côté, dans un secteur agricole «familial» encore très fragile et, de l'autre, dans une agriculture de type «capitaliste» de plus en plus dominante. Cependant, dans un tel contexte de crise, il semble que d'autres nouvelles opportunités peuvent naître, bien que dans le long terme; la coupure qui s'est créée et la rupture des schémas ont révélé la vulnérabilité des systèmes agricoles et agroalimentaires en plaçant en premier plan l'exigence d'innovation et de remise en question des modèles de développement. Dans un contexte de grande incertitude, selon les variations des valeurs et des normes à la base des sociétés, ces dernières doivent se montrer créatives et réinventer les modalités de production, de transformation et de distribution des produits agricoles dans une perspective à long terme qui tienne en compte des territoires et des communautés qui y vivent, tout en focalisant l'attention sur le concept de durabilité. En ce qui concerne le développement durable, les différents systèmes agricoles et agroalimentaires ont déplacé leur intérêt vers une perspective agroécologique, en soutenant les systèmes alimentaires locaux. Ceux-ci évoluent en parallèle, en concurrence ou en complémentarité avec les systèmes de production dominants, et prennent des formes différentes selon qu'ils viennent de pays où l'agriculture est à un taux élevé de consommation de capital, d'intrants chimiques et d'énergie fossile, ou de pays où l'accès à ces ressources est insuffisant et, par conséquent, la productivité du travail est faible. Au niveau mondial, il est essentiel de développer une prise de conscience majeure sur l'existence de ces systèmes innovants, de capitaliser ces expériences, dont certaines à l'état embryonnaire, et de faire ressortir un nouveau paradigme conceptuel de développement dans l'agriculture, qui ne soit pas uniquement du point de vue de la technologie et de l'organisation. Il faut s'interroger sur le degré des connaissances nécessaires pour promouvoir le développement durable, remettre en question la primauté de la connaissance scientifique par rapport aux autres types de connaissances et créer de nouveaux liens entre la recherche, les acteurs économiques, les acteurs de la société civile et les décideurs politiques. C'est dans cette perspective que la recherche agricole joue un rôle de premier plan dans la voie de l'innovation, sachant que l'agriculture ne doit plus exercer un rôle uniquement de production, mais d'interaction complexe avec l'environnement et la société dans son ensemble. Dans un débat scientifique qui s'anime de plus en plus, grâce aussi à l'ouverture imminente de l'Expo 2015 à Milan, on veut souligner le rôle que, dans ce processus d'innovation, chaque acteur peut jouer, ainsi que la caractérisation des facteurs qui déterminent les innovations mêmes, dans un contraste et une comparaison de positions sur les processus innovants réellement nécessaires pour le développement durable. Ce travail de thèse vise à enquêter sur certains aspects de l'innovation dans l'agriculture et à fournir également des points de réflexion en ce qui concerne le rôle que l'agriculture peut jouer dans le cheminement vers un développement réel des communautés rurales, qui vivent dans des territoires où l'agriculture même trouve sa raison d'être
In a global context characterized by a systemic and multi-faceted crisis, it is clear that the changes that could be defined structural and continuous (climate change, increasing pressure on renewable resources, population growth) are associated with a dramatic economic crisis whose consequences are still not entirely predictable in terms of deepening poverty, contraction of international markets, credit crunch and prospects for development. In this context, agriculture is facing decisive challenges, of uncertain outcome, especially in some regions of the world; the development patterns that emerge are different and are combined, on the one hand, in an agricultural sector "family" still very fragile and, on the other hand, in a capitalist-like farming more and more dominant. However, just by the crisis situation mentioned, it seems that new opportunities can be born, although in the long run; the rift that has arisen and the breaking of the schemes have revealed the vulnerability of agricultural and agro-food systems placing its focus on the need for innovation and on questioning the development models. In a context and in a time of enormous uncertainty, varying the values and norms underlying the society, they must show creative and reinvent the way of producing, processing and distribution of agricultural products in the long period that takes into account the territories and the communities that live there, all focusing attention on the concept of sustainability. In the framework of sustainable development, different farming and agro-food systems moved in an agro-ecological perspective, promoting local food systems. These ones are evolving in parallel, in competition or in complementarity with the dominant production systems, and take different forms depending on whether they themselves emerge in countries where agriculture is at high rate of capital consumption, chemical inputs and fossil energy, or in those countries where the access to such resources is scarce and, consequently, the labor productivity is low. At a global level, it is essential to increase the awareness of the existence of such innovative systems, to capitalize on these experiences, some of which in the embryo, and to bring out a new conceptual paradigm of development in agriculture, all this not only in a technological and organizational perspective. It is necessary to wonder about the state of knowledge necessary to promote sustainable development, calling into question the primacy of scientific knowledge in relation to other types of knowledge and creating new links between research, economic actors, civil society actors and policy makers. Accordingly, it is the agricultural research to play a leading role on the path to innovation, with the understanding that agriculture is no longer called to exercise only a purely productive role, but of complex interactions with the environment and with society as a whole. In a scientific debate that becomes increasingly lively, also thanks to the imminent opening of the event Expo 2015 in Milan, the role is highlighted that, in this process of innovation, each actor can play as well as the characterization of the factors that determine the innovations themselves, in a contrast and comparison of positions on which are the innovative processes really needed and useful for sustainable development. Without any claim of being exhaustive, the present work aims at investigating some aspects of innovation in agriculture and at providing some food for thought about the role that it can play in the journey towards a real development of rural communities , those who live in the territories where agriculture itself finds its “raison d'etre”

A l'échelle de l'agro-écosystème, la productivité primaire est sous la dépendance du recyclage des matières organiques du sol (MOS) par l'action des organismes indigènes décomposeurs, qui minéralisent les composés organiques libérant ainsi les nutriments nécessaires à la croissance végétale. A une échelle plus globale, le recyclage des MOS détermine les flux de carbone entre le sol et l'atmosphère, avec des conséquences majeures sur la qualité de l'environnement et les changements globaux. Malgré le rôle central des microorganismes indigènes dans ces processus, la composante microbienne est encore mal connue et souvent considérée comme une boîte noire en termes de diversité et de fonctionnalité. Par conséquent, pour mieux comprendre et prédire l'évolution des MOS et donc les flux de carbone (C) dans les agro-écosystèmes, il est nécessaire de mieux connaitre les populations et les mécanismes microbiens impliqués dans leur dégradation et transformation. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse était de progresser dans la connaissance de la réponse des communautés microbiennes telluriques à l'apport de résidus de culture. Cette réponse des communautés microbiennes a été abordée en termes de (i) succession des populations impliquées dans les processus de dégradation de ces MOF (matières organiques fraîches), (ii) lien avec leur fonction de dégradation et répercussion sur la dynamique des matières organiques, et (iii) rôle dans les processus de stockage/déstockage du carbone via les processus de " priming effect ". Différents paramètres pouvant moduler la dégradation des résidus et la dynamique des communautés ont été pris en compte : modalité d'apport des résidus (pratiques culturales), qualité biochimique des résidus (différentes espèces végétales), et température. La stratégie globale de recherche développée repose sur des expérimentations de terrain et au laboratoire impliquant différentes échelles spatiales (du microcosme de sol à la parcelle agronomique) et temporelles (du temps de génération microbien aux cycles culturaux). La réponse des communautés microbiennes à l'apport de résidus a été évaluée par l'utilisation de méthodes moléculaires permettant de caractériser sans a priori la diversité des microorganismes du sol (empreintes moléculaires, clonage/séquençage, séquençage haut débit). En parallèle, un suivi quantitatif et qualitatif de la matière organique du sol, par des méthodes de biochimie ou de spectroscopie, a été réalisé afin d'établir le lien entre la dynamique des communautés microbiennes et le devenir de la matière organique dans le sol. Les deux premiers chapitres du manuscrit portent sur des expérimentations réalisées au terrain (conditions naturelles) afin d'évaluer l'influence de la localisation des résidus (résidus de blé incorporés vs. laissés en surface ; site expérimentale INRA Mons) d'une part et d'autre part de la qualité biochimique des résidus (résidus de blé, colza et luzerne incorporés, site expérimentale INRA Epoisses) sur la dynamique des communautés microbiennes du sol. Les résultats obtenus mettent en évidence une forte influence de la localisation comme de la qualité biochimique des résidus sur les successions de populations microbiennes induites suite à l'apport. Des populations/groupes microbiens stimulés spécifiquement dans chaque modalité ont été identifiés. Les résultats de diversité ont été mis en regard des dynamiques de décomposition des résidus, afin de faire le lien entre les successions de populations et l'évolution des ressources trophiques. La troisième partie du travail correspond à une expérimentation en conditions contrôlées (microcosmes de sol) nous permettant de coupler des outils moléculaires et isotopiques (ADN-SIP) pour cibler spécifiquement les populations microbiennes activement impliquées dans la dégradation des résidus de culture - etc

Depuis quelques années, le monde agricole s’oriente vers une agriculture durable et raisonnée afin de préserver l’environnement et améliorer la sécurité alimentaire en développant le concept de protection biologique intégrée (prophylaxie/lutte biologique). Dans ce contexte, nous avons initié une étude sur le potentiel de P. Oligandrum comme agent de lutte biologique en cultures hors-sol de tomates. Notre objectif était de vérifier la capacité de P. Oligandrum à coloniser le système racinaire des plants de tomates et de préciser les relations établies entre cet antagoniste, la plante et certains micro-organismes de la rhizosphère. Les résultats de cette étude mettent en évidence que P. Oligandrum est capable de coloniser le rhizoplan des plants de tomates et démontre que la dynamique des populations de cet antagoniste varie en fonction du nombre d’apport de l’inoculum et du système de culture mais ne semble pas influencée par la variété de tomates. L’apport de P. Oligandrum diminue la réceptivité des plantes aux agents pathogènes tels que Pythiuni spp. Et F. O. R. L. Et est susceptible de se traduire en fin de saison par une augmentation du rendement. Cet antagoniste semble agir principalement en induisant des réactions de défense chez la plante. Effectivement, il est observé chez des plants traités avec P. Oligandrum et infectés avec F. O. R. L. , la formation de barrières chimiques au niveau des vaisseaux du xylème qui limitent la pénétration de F. O. R. L. Afin de préciser la séquence des événements impliqués dans l’interaction entre P. Oligandrum et certains champignons du sol dont P. Parasitica, une étude ultrastructurale et cytochimique a été réalisée. Elle démontre la vulnérabilité des Oomycètes à P. Oligandrum qui se traduit, chez le champignon hôte, par des altérations cytoplasmiques associées à la mise en place de barrières structurales (phénomène rarement observé chez les champignons). Lors de cette interaction, plusieurs mécanismes d’action sont mis en oeuvre par P oligandrum mycoparasitisme, antibiose et induction de réaction de défense. Ces résultats démontrent la complexité des interactions entre les champignons et mettent en évidence que P. Oligandrum comme chez les plantes est capable d’induire des réactions de défense chez les champignons. Une molécule élicitrice, appelée oligandrine, a été isolée du filtrat de culture de P. Oligandrum. Cette protéine possède des propriétés biochimiques et moléculaires à la fois semblables aux élicitines et aux pythines mais également différentes. L’oligandrine par ses propriétés particulières au niveau biochimique et moléculaire constitue une nouvelle famille d’élicitines. Appliquée au sommet d'une tige décapitée, l’oligandrine est capable de migrer dans la plante par les vaisseaux du xylème et d’induire une protection contre P. Parasitica. La stratégie de défense élaborée par les plants de tomate traités à l’oligandrine en réponse à une infection de P. Parasitica se fait en 2 étapes; (i) activation des réponses ayant un effet direct sur le champignon ; (ii) induction des barrières structurales au niveau du site de pénétration du champignon. Cependant, les réactions de défense induite chez la tomate par l’oligandrine sont différentes que lorsque la plante est inoculée avec P. Oligandrum. Ceci révèle que l’oligandrine n’est pas la seule molécule impliquée dans l’induction de résistance observée chez la tomate lors d’un traitement par P. Oligandrum. Néanmoins, l’innocuité de l’oligandrine sur plante en fait donc un candidat de choix pour comprendre la mise en place de la résistance naturelle des plantes à leurs agresseurs. L’utilisation de cette protéine comme inducteur de réactions de défenses peut être envisagée à l’avenir.

La differenciation lymphocytaire t obeit a des mecanismes complexes faisant extervenir des interactions cellulaires de contact et des facteurs solubles. Les techniques de clonage lymphocytaire t en milieu semi solide ont permis de mettre en evidence un facteur doue d'une activite differenciatrice vis a vis de prothymoxytes medullaires humains (ptda). Ce facteur est produit, par les cellules b + nulles du sang peripherique stimulees par la phytohemagglutinine. Des etudes sequentielles suggerent que la ptda agit non comme un facteur de proliferation mais comme un signal de differenciation des prothymocytes et de preactivation des lymphocytes t cd4+

Les principaux resultats obtenus sur l'incidence de la fertilisation de l'aubergine (solanum melongena) et de la tomate (lycopersicum esculentum), cultivees hors sol, sur la fecondite du puceron macrosiphum euphorbiae sont les suivants: 1) la fecondite de m. Euphorbiae est plus importante lorsque l'apport de nitrates dans la fertilisation de l'aubergine passe de 10 a 16 meq. /l. Par contre, la variation du rapport k+/mg++ de 1,5 a 5,5 n'a aucun effet sur la fecondite de cet aphide. 2) la modification du rapport nh4+/n total de 0 a 0,35 dans la fertilisation de la tomate n'a aucune influence sur la fecondite du puceron. Cependant, et pour l'ensemble des plantes en experience irriguees par les differentes solutions, la reproduction est plus elevee sur les feuilles du bouquet floraison que sur celles des bouquets nouaison, grossissement, et maturite des fruits. 3) la suppression des feuilles et des fruits des plants de tomate, ainsi que la presence de l'inflorescence terminale augmente d'une facon significative, la fecondite des pucerons se trouvant sur les feuilles terminales. 4) l'interruption de la fertilisation minerale des plants de tomate pendant quatre jours, aux stades 4 et 8 bouquet floral, et son remplacement par une irrigation exclusivement hydrique a diminue la fecondite des pucerons. Cependant, l'arret de toute alimentation pendant 8, 16, 24 et 32 heures n'a eu aucune incidence sur la fecondite du puceron

Aux Antilles, dans les plantations de bananes en monoculture mécanisée, l'un des principaux problèmes à résoudre est le contrôle des populations de nématodes phytoparasites. Dans cette thèse, les effets d'apports de différentes matières organiques (MO), brutes ou compostées, sur la régulation biologique des nématodes ont été étudiés, cet effet suppresseur ayant déjà été montré sur d'autres cultures. L'analyse de la littérature sur le sujet montre que les effets d'un apport de MO sur les populations de nématodes phytoparasites et sur leurs dégâts sont complexes et varient fortement en fonction de la nature biochimique du produit et de l'espèce de nématode. Ainsi, les matières organiques qui libèrent beaucoup d'azote minéral en se décomposant favorisent la croissance des racines, ce qui peut augmenter la ressource alimentaire des nématodes phytoparasites et/ou la tolérance des plantes à leurs attaques. La décomposition des matières apportées peut libérer des composés nématotoxiques. Enfin, l'apport de carbone peut entrainer une diversification des communautés de nématodes, une complexification des réseaux trophiques et, par la suite, favoriser la régulation biologique des nématodes phytoparasites par les espèces appartenant aux niveaux trophiques supérieurs et par la microflore. Nous avons, par une étude fine de la structure des communautés de nématodes et le suivi de la croissance des jeunes plants de bananier, cherché à évaluer l'induction de la régulation biologique des nématodes parasites du bananier dans une sole bananière par un apport de MO, au moyen de deux expérimentations en pots conduites pendant 13 semaines. Les MO testées étaient quatre MO brutes et quatre MO compostées. L'expérience sur les MO brutes a montré que trois des quatre MO (bagasse, écumes de sucrerie et déchets verts) ont entrainé une diminution des populations de nématodes parasites dans les racines du bananier, l'intensité de cette régulation dépendant de l'espèce. En revanche, le quatrième type de MO, des boues de station d'épuration, n'a pas permis de diminuer la pression parasitaire. Les différences de croissance des systèmes racinaires n'ont pas été un facteur explicatif des régulations observées et les meilleures conditions de croissance observées n'ont pas réduit les impacts des nématodes phytoparasites sur les racines. Seules les écumes de sucrerie ont entrainé un impact positif global sur la plante, en diminuant la pression parasitaire tout en augmentant sa croissance. La bagasse et les déchets verts, principalement composés de lignines et de cellulose, ont entrainé une modification significative de la structure des communautés de nématodes, avec un fort accroissement des populations de nématodes fongivores et, avec la bagasse, de nématodes carnivores. L'expérience en pot sur les MO compostées a montré que les trois composts commerciaux produits par SITA VERDE (Biogwa, Ecogwa B, Ecogwa D) et l'amendement organique commercial Vegethumus (de Phallipou-Frayssinet) avaient engendré une diminution du parasitisme et que ce contrôle dépendait de l'espèce de nématodes phytoparasites. Dans cet essai, le contrôle des nématodes parasites du bananier est apparu lié à la biomasse racinaire totale des bananiers. L'apport des composts Ecogwa D et Vegethumus a augmenté la taille des populations de nématodes microbivores, mais seul Vegethumus a accru la voie de décomposition fongique. [...] Suite et fin du résumé dans la thèse.

Le travail présenté s'inscrit dans une double préoccupation de protection intégrée des cultures et de sécurité sanitaire. L'objectif est d'étudier comment les pratiques culturales dans les champs de blé influent sur le développement de la fusariose de l'épi et la production de mycotoxines fusariennes. Les procédures d'échantillonnage pour le dosage des toxines ont d'abord été évaluées. Puis, nous avons analysé les corrélations éventuelles entre pratiques culturales, symptômes de fusariose sur l'épi, contamination en mycotoxines des grains, et infection de la parcelle par telle ou telle combinaison des différentes espèces (ou souches) de pathogènes. Deux dispositifs ont été suivis: un réseau comparant 30 parcelles cultivées en agriculture biologique dans des milieux différents, pendant deux ans, et un essai comparant différents systèmes de culture (biologique, conventionnel, intégré, et sans travail du sol avec couverture permanente) dans un même lieu, pendant quatre ans. Pour que les prélèvements au champ permettent de caractériser de façon fiable le niveau de contamination de la parcelle, nous avons établi quelques règles concernant la procédure de prélèvement: prélever une quantité suffisante d'épis (au moins 1 kg de grains), bien répartis dans la parcelle (quadriller la parcelle, par 10 botillons par exemple), broyer les grains pour homogénéiser au mieux l'échantillon sur lequel les toxines seront analysées. Avant même le broyage, une séparation soigneuse des grains et des organes végétatifs est essentielle pour que le niveau de contamination en toxines des premiers ne soit pas surévalué à cause de la présence de résidus des seconds, beaucoup plus fortement contaminés en termes de µg de toxine par kg de matière végétale. Aucune relation stable entre les symptômes visibles sur les épis et la contamination des grains par les mycotoxines n'a été observée dans nos conditions expérimentales, où les niveaux d'attaque et de contamination de nos parcelles sont restés en moyenne relativement modérés. Il ne semble donc pas possible d'établir un modèle prédisant la teneur en mycotoxines à la récolte à partir des symptômes observés auparavant sur les épis. Aucune des hypothèses simples de la littérature concernant un effet des pratiques culturales sur la fusariose de l'épi n'a été vraiment validée. En revanche, une corrélation positive a été observée entre un paramètre nutritionnel du blé, le rapport des quantités d'azote sur celles de fructose dans les épis à la floraison, et le taux d'infection des grains par les agents du complexe fusarien ou les symptômes visibles de la fusariose (intensité ou gravité). En ce qui concerne la production de mycotoxines fusariennes (et non plus les symptômes visibles de la maladie), nous avons trouvé qu'elle était corrélée à la présence de résidus de la culture précédente -pour autant que cette culture précédente soit sensible elle-même à la fusariose-, et à des valeurs faibles du rapport du taux d'azote sur celui de potassium dans les épis à la floraison. F. culmorum semble être une espèce très importante tant pour la production de déoxynivalénol que de nivalénol; sa plus forte présence dans les systèmes sans travail du sol pourrait expliquer les plus forts taux de contamination dans ce système. Cependant, la production de mycotoxines semble en partie résulter d'interactions complexes, de compétition ou de synergie, entre les différentes espèces de Fusarium productrices de toxines, ou entre elles et les espèces non productrices de toxines (faisant ou non partie du complexe fusarien); ces interactions probables contribuent à minimiser l'effet d'éventuels traitements fongicides de cultures. Ce travail suggère l'intérêt d'un travail à l'interface de l'agronomie et de la pathologie, à l'échelle du champ comme à l'échelle de la souche de pathogène, et appelle des études complémentaires à l'interface de ces champs d'activité.

Les consommateurs cherchent de plus en plus à intégrer à leur diète des aliments nutritifs et produits en respectant l’environnement. C'est pourquoi les pratiques agricoles durables comme l’agriculture biologique sont en expansion. L'utilisation d'azote organique en fertilisation biologique y représente une distinction fondamentale, puisqu'il est généralement minéralisé avant d'être assimilé par la plante. Puisque le type de fertilisant influence la dynamique plante-sol-microorganismes, l'objectif de cette étude était d'évaluer l'effet de la source et de la dose d'azote sur l'activité du milieu de culture, la performance agronomique et la qualité des fruits produits pour deux cultures biologiques en serre. Deux expériences factorielles en blocs complets aléatoires ont été réalisées en serre. Pour la culture de concombre, le dispositif comprenait trois sources (organique, mixte et inorganique) et trois doses (50 %, 75 % et 100 %) d'azote ainsi qu’un traitement témoin ne recevant aucun apport azoté, et ce, en trois répétitions. Le dispositif de la culture de tomate comprenait deux sources (organique et inorganique) et trois doses (50 %, 100 % et 150 %) d'azote, et ce, en six répétitions. La croissance des plantes, les rendements et dix paramètres de qualité des fruits ont été suivis. Pour la culture de tomate, l'activité microbienne, la respiration du milieu de culture, la biomasse de vers de terre ainsi que la composition et l'abondance microbienne ont été mesurées. Les traitements issus d'une fertilisation organique normale (dose de 100 %) ont présenté une augmentation significative de l'activité biologique du milieu de culture. Ces derniers ont montré une augmentation de 88 % de la respiration du sol, de 42 % de l'activité enzymatique microbienne, de 238 % de l'abondance en champignons et de 31 % de l'abondance en bactéries par rapport aux traitements issus d'une fertilisation inorganique à dose normale (100 %). Aucune différence significative n'a été observée au niveau de la croissance, des rendements et de la qualité des fruits. Cette étude renforce l'hypothèse selon laquelle la qualité nutritionnelle des fruits produits biologiquement ne serait pas différente de celle des fruits produits conventionnellement, lorsque les plantes sont soumises aux mêmes conditions de culture. De plus, l'utilisation d'azote sous forme organique pourrait présenter un avantage, puisque cela stimule l'activité biologique du milieu de culture.

La culture de la fraise est l’une des productions fruitières les plus répandues dans le monde. Ce petit fruit se cultive dans toutes les provinces du Canada et le Québec est considéré comme le leader canadien en matière de production de fraises. En revanche, la présence récurrente de maladies telluriques, comme le flétrissement verticilien (Verticillium dahliae), limite la productivité des fraisiers en plein champ. Les fumigants constituent à ce jour, la solution la plus efficace pour lutter contre cet agent pathogène. Ces biocides affectent toutefois l’équilibre biologique du sol et peuvent être nocifs pour l’environnement et les populations avoisinantes. Afin de surmonter ce problème, la production du fraisier dans des systèmes de culture hors-sol avec des substrats appropriés pourrait permettre d’éliminer l’utilisation de fumigants. Cette étude a été réalisée afin d’évaluer la performance de trois substrats tourbeux pour la culture des fraisiers remontants en hors-sol au champ et de comparer la croissance et la productivité du fraisier cultivé en hors-sol au champ à celles en plein sol après une et deux années d’utilisation du substrat. Les résultats ont démontré qu’il est possible de doubler les rendements pour tous les traitements en horssol comparativement au traitement témoin en sol fumigé. Des différences significatives entre les traitements hors-sols et le témoin ont également été observées pour la croissance des plants de fraisiers. Cependant, aucune différence de croissance n’a été observée entre les trois substrats tourbeux. Des diminutions du rendement total, vendable ainsi que du calibre de fruits ont été mesurées pour les substrats réutilisés plus d’une fois par rapport aux substrats vierges. Cette différence s’explique principalement par des changements des propriétés physiques des substrats. Une diminution de la macroporosité et une augmentation de la capacité en contenant ont été observées avec les substrats réutilisés. Finalement, les substrats utilisés pour la culture hors-sol ont présenté une différence significative par rapport à la culture traditionnel en plein sol pour la majorité des paramètres mesurés.

Ce projet visait à comparer les effets agronomiques d’une serre de tomates biologiques semi-fermée utilisant un système de climatisation par géothermie comparativement à une serre ouverte. Deux serres de 228 et 230 m2 ont été équipées d’un système d’échangeur d’air avec géothermie qui refroidissait et déshumidifiait l’air (serre semi-fermée) et d’un système de ventilation naturelle (serre témoin). Ces dernières ont été comparées au cours des années 2012 et 2013 entre lesquels les traitements ont été permutés. Les variables mesurées étaient les paramètres de croissance des plants ainsi que le rendement, le calibre des fruits et les propriétés physico-chimiques des tomates. Les résultats ont démontré que le système de climatisation n’a pas eu d’effets significatifs sur la croissance des plants, la qualité des fruits ainsi que le rendement. Les deux serres avaient des cibles de concentration en CO2 comprises entre 450 µL L-1 et 1000 µL L-1 selon l’ensoleillement. Les quantités de CO2 injectées ont été de 11 kg/m2 et 15 kg/m2 respectivement en 2012 et 2013 dans la serre semi-fermée alors qu’elles ont été de 24 kg/m2 et 25 kg/m2 dans la serre témoin. Bien qu’ayant nécessité moins d’injection, la serre semi-fermée a permis de conserver des concentrations en CO2 de 638 µL L-1 en 2012 et de 593 µL L-1 en 2013. Ces concentrations sont plus élevées que celles obtenues dans la serre témoin qui étaient respectivement de 385 µL L-1 et 486 µL L-1 en 2012 et 2013. De ce fait, le coût monétaire associé à l’enrichissement carboné a été de 1,6 à 2,0 fois plus élevé dans la serre témoin que dans la serre semi-fermée.
This project aims to compare the agronomic effects of an organic tomato semi-closed greenhouse that was fitted with a geothermal air conditioning system to a naturally ventilated greenhouse. Two greenhouses of 228 and 230 m2 were equipped with an air exchanger system using geothermal to cool and dehumidify greenhouse air (semi-closed greenhouse) and natural ventilation (open greenhouse). Comparisons were made during 2012 and 2013 when treatments were permutated. Parameters such as plant growth, yield, fruit caliber and physico-chemical properties were measured. The results demonstrated that the geothermal system has no significant effect on these parameters. The two greenhouses had CO2 concentration targets between 450 µL L-1 and 1000 µL L-1 depending on solar radiation. The quantity of CO2 injected was 11 kg/m2 and 15 kg/m2 in 2012 and 2013 in the semi-closed greenhouse respectively as compared to 24 kg/m2 and 25 kg/m2 in the open greenhouse for the same period. Although CO2 is less injected in the semi-closed greenhouse, concentrations were kept at 638 µL L-1in 2012 and 593 µL L-1in 2013. These concentrations were higher than those obtained in the open greenhouse which were respectively 385 µL L-1and 486 µL L-1in 2012 and 2013. Associated cost of carbon enrichment, was therefore 1,6 to 2,0 higher in the open greenhouse than the semi-closed greenhouse.

Le maïs sucré requiert de nombreuses applications d’insecticides pour lutter contre son principal ravageur : la pyrale du maïs (Ostrinia nubilalis) (Lepidoptera: Crambidae). La lutte biologique à l’aide de trichogrammes s’avère une alternative efficace afin de réduire l’usage excessif des pesticides dans la culture du maïs sucré. Toutefois, l’introduction manuelle des trichocartes nécessite beaucoup de temps lorsqu’elle est utilisée à grande échelle et son usage demeure marginal au Québec. La mécanisation des introductions de pupes de trichogrammes à l’aide d’un pulvérisateur à rampe constitue une solution innovatrice et avantageuse pour les producteurs agricoles. L’objectif de cette étude était de concevoir et de mettre à l’épreuve un pulvérisateur pour l’introduction de pupes de Trichogramma ostriniae (Hymenoptera: Trichogrammatidae) sous des conditions réelles au champ. Pour ce faire, des pupes de T. ostriniae ont été pulvérisées à une dose de 800 000 pupes par hectare à l’aide d’un pulvérisateur à rampe conçu au Département des sols et de génie agroalimentaire de l’Université Laval. Des trichocartes ont également été introduites à une dose de 500 000 pupes par hectare. Huit lâchers ont été effectués durant la saison 2016. Les résultats des essais au champ ont démontré une réduction du taux d’émergence des trichogrammes pulvérisés de 17,21% par rapport à celui des trichocartes. La fécondité totale et la longévité des femelles T. ostriniae n’ont pas été négativement affectées par la pulvérisation, ce qui indique que la pulvérisation n’a aucun impact sur leur qualité. Les taux de parasitisme sur les masses naturelles et sur les masses sentinelles ont été comparables pour les deux méthodes d’introduction. Dans les parcelles pulvérisées, toutes les masses naturelles dépistées à partir du cinquième lâcher ont été parasitées tandis qu’aucune masse dépistée avant le cinquième lâcher n’a été parasitée. À la récolte, les traitements par pulvérisation et par trichocartes ont permis un contrôle adéquat de la pyrale du maïs pour la saison 2016 démontrant que les doses utilisées étaient appropriées. De plus, l’introduction de pupes de trichogrammes a été 1,7 fois plus rapide que celle des trichocartes. Toutefois, le coût de pulvérisation par hectare par introduction était 30% plus élevé que celui de l’introduction manuelle de trichocartes en raison des coûts reliés aux gommes de guar et de xanthane qui composent la solution de pulvérisation. En somme, les résultats indiquent que la pulvérisation est une technique prometteuse pour une introduction efficace et viable des pupes de trichogrammes. Des recherches subséquentes sur de plus grandes parcelles avec un fort historique de pyrale du maïs sont recommandées pour optimiser davantage les paramètres de pulvérisation et ainsi rendre son utilisation plus économique. Le système de pulvérisation de pupes de trichogrammes utilisé avec succès dans la culture du maïs sucré pourrait être adapté à d’autres cultures aux prises avec la pyrale telles que celles du poivron, des haricots et de la pomme de terre.
Sweet corn requires many applications of insecticides to control its main pest: the European corn borer (Ostrinia nubilalis) (Lepidoptera: Crambidae). The biological control using Trichogramma is an effective alternative to reduce excessive use of pesticides in sweet corn. However, manual introduction of trichocards is time consuming when used at a large scale and its use remains marginal in Quebec. The mechanized introduction of Trichogramma pupae using a boom sprayer is an innovative and advantageous solution for growers. The objective of this study was to design and test a boom sprayer to introduce Trichogramma ostriniae (Hymenoptera: Trichogrammatidae) pupae under real field conditions. For this purpose, T. ostriniae pupae were sprayed at a rate of 800,000 pupae per hectare using a boom sprayer designed at the Department of Soils and Agri-Food Engineering of Université Laval. Trichocards were also introduced at a rate of 500,000 pupae per hectare. Eight releases were made during the 2016 season. Field trials results showed a reduction of 17.21% in the emergence rate of sprayed Trichogramma pupae compared to that of trichocards. Total fertility and longevity of sprayed T. ostriniae females were not negatively affected by spraying; indicating that spraying does not have any impact on their quality. The parasitism rates observed on natural and on sentinel masses were comparable for both methods. In the sprayed plots, all natural masses detected starting from the fifth release were parasitized whereas no mass detected before the fifth release was parasitized. At harvest, spray and trichocards treatments resulted in an adequate control of the European corn borer during the 2016 season. In addition, spraying was 1.7 times faster than the manual introduction of trichocards. However, the spraying cost per hectare per release was 30% higher than that of the use of trichocards due to the costs associated with the guar and the xanthan gums, the main components of the spray solution. Overall, the results indicate that spraying is a promising technique for an efficient and viable introduction of Trichogramma pupae. More research on larger plots with a strong history of European corn borer is recommended to further optimize the spraying parameters and thus make this technique more affordable. The spraying system successfully used in sweet corn could also be adapted to other crops such as pepper, beans, and potatoes to control the European corn borer.

Dans l'optique de mieux cerner le mécanisme moléculaire des désaturases, une étude consistant à incuber des cellules entières en présence d'analogues soufrés d'acides gras a été menée sur la microalgue verte Chlorella sorokiniana. L'analyse de la régiocryptochimie des D9 et D12-désaturases a permis de mettre en évidence l'implication d'un mécanisme séquentiel. L'utilisation d'analogues soufrés adéquats a également permis de démontrer la présence d'un transfert d'oxygène hautement stéréosélectif du site actif vers l'atome de soufre pour la D12-désaturase. La détermination des configurations absolues des sulfoxydes obtenus a été envisagée par l'intermédiaire de la résonance magnétique nucléaire à l'aide de réactifs de déplacement chimique. La validité de cette approche a été vérifiée sur des sulfoxydes synthétisés sous forme énantiomériquement pure. Enfin, l'aptitude de cellules entières à oxyder des thioéthers prochiraux a été déterminée en terme de rendement et d'énantiosélectivité.