Dissertations / Theses on the topic 'SORGHO'

Adapte a la cerealiculture en conditions de secheresse extreme, le sorgho (sorghum bicolor (l. ) moench) est une cereale majeure pour l'agriculture des regions tropicales semi-arides. La collection de sorgho maintenue a l'icrisat (inde) recense 22 473 varietes traditionnelles et pose le probleme de la conservation et de l'utilisation optimale des ressources genetiques. Dans ce travail, mene en collaboration avec l'icrisat, nous apportons des elements de reponse a trois questions : - quelle diversite genetique est conservee a l'iac ? peut-on faciliter l'acces a la collection de ressources genetiques ? - il est impossible de s'interesser de maniere efficace a une grande collection. Quelles strategies peut-on utiliser pour constituer des core collections ? - diversite prise en compte vs. Diversite non prise en compte lors de l'echantillonnage, quel est l'impact de l'une sur l'autre ? dans notre etude nous avons analyse la diversite morpho-agronomique de la collection de base de maniere globale, et en fonction des races et des origines. Differentes strategies de prelevement aleatoires (c, p et l) et non aleatoires (pcs et multi-criteres) ont ete appliquees. Les core collections obtenues ont ete comparees en fonction de la diversite morpho-agronomique et de la diversite moleculaire (15 locus microsatellites) retenues. A l'exception de quelques locus presentant des associations fortes avec les caracteres structurant de la diversite, les diversites moleculaire et morpho-agronomique semblent relativement independantes. Les marqueurs moleculaires peuvent donc etre des outils interessant a considerer pour la constitution de core collections.

La sélectivité de l'adsorption racinaire du sorgho pour les macroéléments a été étudiée en substituant chaque macroélément indispensable (chlore ou sodium) dans les solutions nutritives. L'estimation des phénomènes de complexation et d'interactions entre espèces aqueuses dans une solution nutritive a permis une approche énergétique de la disponibilité des éléments nutritifs pour l'absorption. Le risque de précipitation minerale peut être prévu. La prise en compte des activités des ions et un mode de représentation faisant intervenir les proportions dans le milieu nutritif et dans la plante ont permis de caractériser les aspects suivants de la sélectivité: il existe une forte absorption préférentielle des macroéléments indispensables par rapport aux éléments non indispensables; pour de faibles concentrations en éléments dans la solution nutritive, l'efficacité relative de l'absorption privilégie le potassium par rapport au magnésium et au calcium pour les cations et les phosphates par rapport aux nitrates et aux sulfates pour les anions; pour des concentrations plus favorables a la nutrition et dans un large domaine de variation, la sélectivité se caractérise par une régulation de l'absorption, tendant a maintenir constantes les proportions en éléments. Il a été montré que le mécanisme de régulation est différent pour les cations et pour les anions

Une liaison existe entre l'equipement polyphenolique des semences de sorgho (sorghum bicolor l moench) et leur regularite de levee. Sont etudies, d'une part, le pouvoir pathogene des differents champignons responsables des accidents de levee (fusarium spp. , helminthosporium spp. , alternaria spp. Et pythium spp. ) et, d'autre part, la dynamique d'evolution des composes phenoliques du sorgho, ainsi que leur action sur la croissance mycelienne, la production et l'activite enzymatique du pathogene. Les isolements effectues demontrent la nette predominance fusarium, helminthosporium, alternaria et, dans une moindre mesure, des pythium dont l'action stimulante et/ou inhibitrice s'exprime sur la germination et la croissance de la jeune plantule. L'etude de l'evolution des polyphenols apres l'inoculation artificielle revele deux phenomenes importants: d'une part la diminution des polyphenols de la graine, d'autre part la stimulation d'une production phenolique dans les parties vegetatives de certains genotypes. La mise en evidence du caractere fongitoxique des composes phenoliques du caryopse permet de demontrer le role essentiel du degre de condensation des molecules employees. Ce travail debouche sur une experience originale de pelliculage de semence en incorporant un extrait tannique a la formulation, permettant ainsi d'evaluer l'intervention de ces molecules en reponse a l'attaque simulee d'un pathogene selectionne pour son agressivite (fusarium roseum var. Culmorum)

La valorisation énergétique des tiges de sorgho sucré constitue une opportunité pour ce sous-produit agricole dans un contexte de diminution des ressources fossiles et de réchauffement climatique. Le bioéthanol, le biohydrogène et le biométhane sont des vecteurs énergétiques produits à partir de la bioconversion de tige de sorgho sucré. Toutefois, pris séparément, ces procédés de bioconversion ne permettent d'aboutir qu'à une conversion partielle de cette biomasse. De plus, les procédés actuels de production d'éthanol s'avèrent économiquement peu rentables du fait de l'extraction du jus qui est très consommatrice en eau et en énergie. Cette étude expérimente la coproduction des vecteurs énergétiques par fermentation directe de broyats de tiges entières selon différents schémas de procédé. Les résultats ont démontré la possibilité de s'affranchir de l'étape d'extraction du jus et d'améliorer significativement l'efficacité et la rentabilité du procédé. Ces performances ont été renforcées par une étape de saccharification (Celluclast 1.5 L et Viscozyme L) des broyats avant fermentation par Saccharomyces cerevisiae. Cette approche a permis d'obtenir une augmentation significative (27,50%) des rendements de conversion énergétique. Le couplage des procédés fermentaires (fermentation alcoolique - méthanisation) a conduit à une performance énergétique de 77,63% du potentiel énergétique des tiges brutes, contre 40,37% et 58,40% respectivement pour les procédés de fermentations alcoolique et de méthanisation simples. Les performances énergétiques obtenues par fermentation sombre en utilisant un consortium bactérien étaient de 41,22%. Des meilleures performances énergétiques (88,74%) ont été obtenues par couplage des procédés fermentation sombre - méthanisation. Cette approche durable présente des avantages économiques et écologiques pour la production d'énergies alternatives
Sweet sorghum stalks energy recovery is an opportunity for this agricultural by-product in a context of decreasing fossil resources and global warming. Bioethanol, biohydrogen and biomethane are energy carriers produced from the bioconversion of sweet sorghum stalks. However, taken separately, these bioconversion processes only lead to a partial conversion of this biomass. In addition, the usual ethanol production processes prove to be economically unprofitable due to the very expensive water and energy consuming juice extraction step. This study experimented with the energy vectors co-production by direct fermentation of crushed whole stems following different process flowsheets. The results revealed that the juice extraction step could be dispensed, significantly improving the efficiency and profitability of sweet sorghum stalks energy bioconversion process. These performances were reinforced by a saccharification step (Celluclast 1.5 L and Viscozyme L) of the crushed stems before their fermentation by Saccharomyces cerevisiae. This approach led to a significant increase (27.50%) in energy conversion yield. Ethanol and methane fermentation processes coupling led to an energy performance of 77.63% of raw stems energy potential, compared to 40.37% and 58.40% respectively for single ethanol fermentation and methanization processes. The energy performance of single dark fermentation process using a bacterial consortium was 41.22%. The highest net energy performance (88.74%) was obtained by dark fermentation and methanization processes coupling. This sustainable approach has economic and ecological advantages for alternative energies production

Apres avoir isole et identifie les pathogenes potentiels (fusarium spp. Curvularia spp. Helminthosporium spp. Et alternaria spp. ) associes a la maladie denommee "moisissures" des grains de sorgho (sorghum bicolor (l. ) moench. ) l'auteur etudie d'une part, leur pouvoir pathogene sur plantules et sur panicules en cours de formation et d'autre part une desinfection fongicide des semences prealablement contaminees artificiellement au champ. Cette etude est avantageusement completee par une experimentation en plein champ et en chambre conditionnee d'une gamme de fongicides, permettant la mise au point d'une methode efficace de traitements de semences (application du ferbame du mancozebe, du triacetate de quazatine ou du thiabendazole)

Le Mali, pays sahélien est situé dans un centre de diversité d’espèces telles que les mils et sorghos. Ces deux espèces constituent la base de l’alimentation des populations rurales. La reproduction à la ferme représente la principale source d’approvisionnement en semences du paysan. Diverses raisons font que les paysans sont en permanence à la recherche de nouvelles variétés plus performantes. Pour cela, ils ont recours à deux systèmes semenciers qui coexistent sur le même espace : le SSP, informel et le SSE formel. En général, aucun de ces systèmes ne couvre efficacement et complètement les besoins des paysans en semences. C’est ainsi que l’association des organisations professionnelles paysannes du Mali, après participation à des projets de recherche en sélection variétale a initié son propre programme de production/diffusion de semences certifiées par des coopératives (SS/Aopp). Le résultat de ce travail a montré la multiplicité des acteurs des réseaux de semenciers avec des ressources, des approches et des moyens différents. Dans le SSE, le choix des variétés est fait par les services officiels. Du fait de la grande diversité des environnements et des préférences des producteurs, du nombre restreint de variétés et de centres de multiplication, il ne répond qu’à une minorité de situations. Le SS/Aopp diffuse des variétés améliorées à la satisfaction de ses adhérents. La qualité de ce réseau montre que le paysan n’est pas hostile aux variétés améliorées. Les différentes entités des réseaux en jeu avec leur articulation ont été formalisées pour produire un schéma générique d’analyse de la gestion des variétés de mils et sorghos dans un cadre de conservation in situ
Mali, country sahelian is located in a center of diversity of species among which are listed millet and sorghum. These two species are the main staple food crops. On-farm production represents the main source of seeds for peasants. Various reasons such drought or bad production motivate farmers to look permanently for more productive varieties. For that they have recourse to two seed supply systems which coexist on same space: the peasants’ seed system (PSS) and the formal seed system (FSS). The PSS which informally organized is the principal source of seed supply for peasants and more important than the FSS. In general, none of these systems satisfies the peasants’need seeds. Thus the farmer’s organizations of Mali, after participatory in research projects in varietal selection initiated her program of production and diffusion of certified seeds by co—operatives (FOSS). The result of this work put forward the multiplicity of the actors’ networks the seed systems with different resources, approachs and means. In the FSS, the choice of the varieties is done by the national seed service and the regional agriculture managers. Because of great diversity of the environments and preferences of the peasants, the restricted number of varieties and centers of multiplication it answer only one minority of situations. The FOSS diffuses certified seed to the satisfaction of its members. The full number of seed peasants and members to farmer’s organizations increases year by year. The quality of this network shows that the peasant is not hostile with the improved varieties. The various entities of the networks concerned with their articulation were formalized to produce a generic diagram of the management of the millets and sorghums varieties within in situ conservation

Dans un contexte où les carences en micronutriments constituent un problème majeur de santé publique touchant particulièrement les jeunes enfants, l'étude de la rétention et de la biodisponibilité du fer et du zinc dans les plats les plus fréquemment consommés peut constituer une stratégie de lutte contre les carences en ces minéraux. Une enquête de consommation alimentaire par pesées auprès de 630 enfants de 6 à 36 mois au Burkina Faso a permis de dégager les principales caractéristiques de l'alimentation de complément des jeunes enfants. Les résultats mettent en évidence une couverture des apports recommandés en fer et en zinc très faible, des apports élevés en fibres et en phytates. Le jour de l'enquête, plus de 90% des enfants avaient consommé du mil, du sorgho ou du maïs, essentiellement sous forme de tô, une pâte très consistante, de bouillie ou de galettes. Des suivis de préparation de ces plats dans les ménages ont permis d'identifier les principales opérations unitaires susceptibles d'avoir un effet sur les teneurs en fer et en zinc et leur biodisponibilité. Le décorticage traditionnel, manuel ou mécanique, entraine d'importantes pertes en fer (50% dans le mil pour 10% de perte de MS) et en zinc (23% dans le sorgho pour 7% de perte de MS). Les variétés biofortifiées présentent un comportement similaire, mais permettent tout de même une amélioration significative du rapport molaire phytate/zinc. La mouture, lorsqu'elle est réalisée à l'aide d'un moulin à meules, entraine une contamination en fer, allant jusqu'à tripler la teneur en fer initiale des grains. Mais la bioaccessibilité de ce fer est extrêmement faible. L'acceptabilité des variétés de mil biofortifiées, testées sur différents plats, reste inférieure à celle de la variété locale. L'amélioration des procédés combinée à l'utilisation de variétés biofortifiées pourrait être promue afin de contribuer à la lutte contre les carences en fer et zinc
In contexts where micronutrient deficiencies are a major public health concern, the improvement of the retention and bioavailability of iron and zinc in dishes frequently consumed by young children could be part of a food-based strategy to combat these deficiencies. A food consumption survey using weighing records was carried out on 630 children from 6 to 36 months in Burkina Faso. This permitted to highlight the main characteristics of the children diet. Iron and zinc intakes were far below the recommended intakes. High fibre and phytate intakes were also observed. More than 90% of the young children consumed millet, sorghum or maize in the day of the survey. A detailed monitoring of the traditional processing of the cereal dishes permitted the identification of the main unit operations that could have an effect on iron and zinc content and bioavailability. Important losses in iron content (50% in millet for 10% DM loss) and zinc (23% in sorghum for 7% DM loss) were observed after traditional dehulling, either manual or mechanical. Biofortified varieties showed similar behaviour but their phytate/zinc molar ratio was still improved. During milling in local mill with grindstones, iron contamination occurred, and tripled the initial iron content. But the bioaccessibility of this contaminant iron was very low. The acceptability of the biofortified varieties of millet, tested on various dishes, was lower than that of the local variety. The improvement of the processing methods combined with the use of biofortified varieties could be advantageously promoted to contribute to alleviate iron and zinc deficiencies

En Afrique, Striga hermonthica constitue un danger majeur pour les cultures vivrières. Le développement de cultivars résistants à Striga est la méthode de lutte la plus adaptée à l'agriculture africaine. Jusqu'à maintenant, la sélection a été basée sur l'évaluation de la résistance en champ infesté. La mise en évidence des mécanismes de résistance impliqués serait un outil pour les sélectionneurs. Nous avons cherché à caractériser les mécanismes intervenant dans la résistance de la variété de sorgho Framida à S. Hermonthica. La comparaison du pouvoir stimulant des exsudats racinaires de la variété Framida avec ceux d'une variété sensible (CK-60B) a montré que cette étape n'était pas déterminante dans la résistance de cette variété. Une méthode de co-culture in vitro du couple striga-sorgho, nous a permis de suivre la cinétique d'évolution du parasite après sa fixation sur les racines
In Africa, Striga hermonthica is the main pest for subsistence cultures. There, the most efficient strategy of control is obtaining resistant crops. Up to now, selection was based on the evaluation of the resistance in infested field. However, the understanding of resistance mechanisms would be useful for breeding resistant crops. We have characterized the resistance mechanisms of the sorghum Framida variety to Striga hermonthica. Comparison between the host root exudates from sorghum Framida and a sensitive one (CK-60B) supported that stimulation of the parasite germination was not a determining point in the resistance mechanism of Framida variety

Dans le cadre d’un projet d’amélioration du sorgho au Nicaragua, nous avons étudié l’efficacité de trois stratégies de sélection participative. En évaluant avec et chez les agriculteurs une large diversité génétique d’origine africaine, la sélection variétale participative a fourni des variétés performantes dans les systèmes de culture paysans, avec les caractères de précocité et qualité de grains requis. L’efficacité de la création variétale participative (PPB) faisant débat, nous avons comparé le progrès génétique obtenu par deux schémas de sélection conduits par des agriculteurs dans leurs champs, avec celui atteint avec les mêmes schémas conduits par un sélectionneur professionnel en station (conditions optimales) et en milieu paysan. Les deux schémas exploitaient en sélection généalogique une variabilité génétique issue de croisements simples ou de populations synthétiques. Les caractères cibles sont le rendement, la précocité, la hauteur de plante, la grosseur des grains ainsi qu’un index de sélection ISFA combinant ces variables et l’appréciation des paysans pour la qualité des grains et des pailles et la valeur phénotypique globale. La sélection du chercheur en station a été plus efficace que la sélection des agriculteurs en champs paysans (FoF) pour produire les lignées de meilleur rendement grains en conditions favorables. Par contre la sélection FoF a produit les lignées à meilleure stabilité de rendement ainsi que la plus grande proportion des lignées préférées ex post par les producteurs. Elle a surtout été plus efficace que la sélection du chercheur en station et en milieu paysan pour générer les lignées de meilleur index ISFA, qui s’approchent le plus des idéotypes recherchés par les agriculteurs. L’étude a mis en évidence des limites pour les deux stratégies PPB décentralisées. Des voies d’amélioration du processus ont été proposées
In the framework of a project on sorghum improvement in Nicaragua, we studied the effectiveness of three strategies of participatory breeding. By assessing a wide range of genetic diversity of African origin together with farmers, participatory varietal selection has provided high-yielding varieties for farmers' cropping systems, which possess the required traits of earliness and grain quality. In order to contribute to the debate on the effectiveness of participatory plant breeding (PPB), we compared the genetic progress obtained by two selection schemes conducted by farmers in their fields, with that achieved by a professional breeder using the same schemes conducted on-station (optimal conditions) as well as in farmer fields. The two schemes utilized the pedigree selection method from genetic variability derived from simple crosses or synthetic populations. The target selection criteria include grain yield, earliness, plant height, grain size and a composite selection index ISFA combining these variables and farmers’ appreciation for grain and fodder quality, in addition to overall phenotypic value. The breeder selection on-station was more effective than the farmers’ selection carried out in their own fields (FoF) for giving the highest-yielding lines under favorable cropping conditions. On the other hand, the FoF selection has produced lines with more stable yield performance and the highest proportion of lines preferred ex post by the farmers. The FoF selection was above all more effective than the breeder selection on-station and on-farm for generating lines of highest ISFA index values, which are closer to the ideotypes sought out by farmers. The study highlighted limitations for both PPB decentralized strategies. Ways of improving the process have been proposed

Les données morphologigues, cytogénétiques et historiques n'ont pas permis d'éclaircir totalement l'organisation génétique et l'évolution des sorghos cultivés. L'électrophorèse enzymatique est, à l'heure actuelle, un des outils les plus performants pour les études de génétique des populations et de phylogénie. Douze systèmes enzymatiques polymorphes ont été mis au point. L'interprétation génétique des zymogrammes fait intervenir 77 allèles pour 24 locus polymorphes. Les hypothèses de déterminisme sont testées et confirmées pour 8 locus sur des descendances F2. Par ailleurs, l'étude des taux de recombinaison met en évidence un groupe de linkage concernant trois locus (PXC3, LAP2, PA2). L'analyse du polymorphisme enzymatique intra et inter-population de 80 variétés prospectées au Burkina Faso témoigne du comportement sélectivement neutre, au niveau allélique, des marqueurs étudiés. La diversité intra-population est élevée (30 % du total) et semble entretenue par la migration, une allogamie relativement forte (10 à 30 %) et des effets d'hétérosis. D'après des simulations informatiques, ces facteurs combinés au mode traditionnel de renouvellement des semences entraînent, pour les guinea, une grande instabilité évolutive de la diversité enzymatique intra-population. L'évaluation génétique de la section Sorghum est basée sur l'étude de la diversité enzymatique de 348 variétés traditionnelles et de 56 écotypes sauvages. Elle met en évidence une structuration génétique des sorghos cultivés autour de trois pôles géographiques. L'analyse morphophysiologique de 158 variétés traditionnelles recoupe en revanche la classification de HARLAN et DE WET (1972). Un schéma de domestication est proposé pour rendre compte de cette organisation. La classification HARLAN et DE WET (1972) apparaît finalement davantage comme une description phénotypique que génétique. Elle pourrait être complétée par une classification polithétique sur les caractéristiques enzymatiques pour obtenir une bonne évaluation génétique des collections de sorghos cultivés. L'ensemble de ce travail ouvre des perspectives prometteuses tant dans le domaine des ressources génétiques que de la sélection.

Les organes du sporophyte du sorgho cultives in vitro montrent une grande aptitude a regenerer des plantes et revelent ainsi une totipotence. Celle-ci se presente cependant avec des degres differents selon la nature et l'age des organes. C'est ainsi que les scutellums d'embryons immatures et les axes d'inflorescences tres jeunes qui produisent directement des embryons somatiques presentent le degre le plus eleve de totipotence. Les embryons et les inflorescences plus ages ainsi que les bases de jeunes feuilles et occasionnellement le mesocotyle recouvrent une totipotence indirecte se manifestant par la formation d'abord de cal blanc compact sur lequel se differencient ensuite des embryons somatiques. Dans le cas des racines ou lorsque les organes sont plus ages le totipotence est generalement incomplete et se limite a la production de cal jaune friable uniquement capable de regenerer des structures radiculaires. Enfin les organes ayant acheve leur developpement perdent irreversiblement toute aptitude a la callogenese; un tissus mousseux produit dans ce cas temoigne du degre de totipotence le plus degrade. La dynamique de recouvrement de totipotence ainsi observee peut varier egalement en fonction du genotype. L'une des principales causes dans ce cas semble etre la presence, chez certaines varietes, de tannins dont l'oxydation in vitro rend tres difficile, voir meme impossible, toute callogenese ou organogenese. Des tentatives d'elimination de l'oxydation ont montre que la plupart des facteurs qui reduisent le brunissement du a l'oxydation sont en meme temps indispensables a l'initiation et la proliferation des cals. L'utilisation de substances anti-oxydante a permis d'obtenir une legere amelioration mais ces substances, lorsqu'elles sont efficaces, deviennent toxiques. Seules des techniques physiques comme le lavage prealable a l'ethanol, l'utilisation de papier filtre comme support de culture ou le

Une etude de l'heterosis a ete realisee a l'aide d'un demi-diallele d'ecotypes representatifs des races cultivees importantes de sorgho. L'analyse genetique du diallele montre une preponderance assez generale des effets d'agc sur ceux de l'asc dans l'etablissement du niveau des hybrides. Cette preponderance traduit un comportement de type plutot additif des genes impliques dans l'expression des caracteres etudies. Les effets de dominance ne sont toutefois pas negligeables. Leur role est evalue au moyen de la distance de hanson et casas. La distance de mahalanobis revele la tendance depressive qu'exerce une trop grande divergence des caracteres biometriques entre ecotypes sur l'heterosis. Les indices de distances parentales exploitant differents types de marqueurs genetiques peuvent aboutir a des correlations positives significatives avec les mesures d'heterosis. Les plus nombreuses sont obtenues a partir des marqueurs rflp. Les distances genetiques usant de marqueurs enzymatiques viennent en second. Les moins bons resultats sont obtenus avec des marqueurs morphologiques. Ce classement est lie a l'importance du nombre de marqueurs exploitables et a celle du polymorphisme revele par chaque type de marqueurs. Les indices de distances ne revelent toutefois leur valeur predictive de l'heterosis que pour les ecotypes provenant d'un meme ensemble adaptatif. Ce resultat parait du a des desequilibres intra-groupes specifiques de liaison ainsi qu'a une coherence adaptative des ecotypes d'un meme ensemble preservant leurs croisements de disfonctionnements

Le sorgho est une cereale tres importante dans la zone intertropicale semi-aride de l'afrique et de l'asie. Dans cette etude, deux cartes genetiques du genome du sorgho ont ete etablies a partir des segregations de marqueurs rflp etudiees dans deux populations de lignees recombinantes. La cartographie a ete realisee exclusivement avec des sondes heterologues de mais et de canne a sucre. Une carte composite a ete etablie a partir des informations combinees des deux populations ; elle couvre une distance cartographique de 1095 cm. Une carte genetique consensuelle des principales etudes cartographiques du sorgho realisees a ce jour est egalement presentee. Les cartes genetiques ont ete utilisees pour identifier des regions genomiques (qtl) impliquees dans la variation de caracteres quantitatifs se rapportant au grain. Les correlations phenotypiques observees entre les caracteres ont generalement ete confirmees par des colocalisations de qtl. Nos resultats ne permettent pas d'expliquer simplement l'antagonisme observe en selection entre qualite et productivite. Cependant, ils indiquent que des genes controlant l'expression des caracteristiques de la panicule, des composantes du rendement et de la faculte germinative sont lies ou sous le controle de determinants genetiques communs. L'utilisation de sondes heterologues de mais et de canne a sucre dans la cartographie du sorgho, a permis d'initier une etude comparative des genomes des trois andropogonees. Une forte colinearite des marqueurs a ete observee dans des segments chromosomiques homeologues. La cartographie comparee a montre la nature dupliquee et remaniee du genome du mais, traduisant probablement une origine tetraploide. Nous avons observe que la syntenie peut aussi concerner les genes d'interet agronomique. Les resultats indiquent que les poacees a genomes complexes ou les especes mineures devraient beneficier des recherches menees sur des plantes modeles telles que le riz ou le sorgho

En 1996, la FAO a reconnu le rôle des agriculteurs dans la construction des ressources génétiques. Dans ce contexte, l'objectif général du projet PLANTADIV, dans lequel s'inscrit cette thèse, est d'appréhender comment les facteurs anthropiques et biologiques interagissent et façonnent la diversité génétique des plantes cultivées dans le bassin du lac Tchad. Dans cette région, les populations ont mis au point une innovation agricole originale : l'utilisation en contre-saison de terres argileuses inondées pour repiquer du sorgho. Les variétés de sorgho repiqué sont capables de puiser dans les réserves hydriques du sol pour accomplir leur cycle végétatif en saison sèche sans autre apport d'eau. Le sorgho repiqué connaît un large développement dans la région depuis la moitié du XXe siècle. Le projet de thèse se focalise sur l'estimation de la diversité génétique des sorghos repiqués et sur les mécanismes biologiques et génétiques qui ont pu contribuer à sa structuration intra et inter variétale. Nous avons également entrepris de retracer l'histoire évolutive des sorghos repiqués en nous appuyant essentiellement sur des outils de génétique des populations pour discuter les hypothèses géographiques et historiques existantes. Cette étude a mis en évidence qu'au moins deux événements de dessaisonalisation avaient eu lieu à partir de sorghos pluviaux provenant de deux groupes génétiques différents. Les sorghos repiqués sont plus différenciés que les sorghos pluviaux. Ceci peut s'expliquer en partie par les pratiques paysannes : les sorghos pluviaux sont échangés plutôt via les amis, la famille et les voisins, alors que les sorghos repiqués le sont plutôt via les marchés. De par les nombreux échanges de semence entre les différentes populations humaines dans cette région, l'étude phylogénétique n'a pas permis de mettre en évidence le(s) lieu(x) d'origine de dessaisonalisation.La seconde partie de ce travail a été consacré à la biologie de la reproduction du sorgho repiqué. Les méthodes de calcul indirectes et directes ont montrées que le sorgho repiqué est, comme le sorgho pluvial, préférentiellement autofécondé. Le taux moyen chez le sorgho repiqué est cependant plus faible (1,8%) que pour le sorgho pluvial (12%). De même, les variations d'allofécondation entre des panicules d'un même type nommé semblent plus faibles que pour le sorgho pluvial. La dernière partie de la thèse est consacrée aux impacts des pratiques agricoles sur la structuration de la diversité génétique des sorghos repiqués à une échelle locale. Les analyses génétiques ont montré, que ce soit pour le village de Djongdong ou celui de Bouzar, situés à l'extrême Nord du Cameroun, que pour un agriculteur donné, chaque type nommé correspond à une entité génétique. De plus, un même morphotype chez différents agriculteurs correspond aussi à une entité génétique. Les modes de gestion des semences et les pratiques culturales ont été analysés, elles influencent peu la structuration de la diversité génétique du sorgho repiqué
In 1996, FAO has recognized the role of farmers in building and managing genetic resources. This work is part of the project PLANTADIV which main objective is to understand how biological and anthropogenic factors interact and shape diversity of cultivated plants in the Lake Chad Basin. In this region, people have developed an original agricultural innovation: the use in dry-season of flooded clay soils for transplanting sorghum. Transplanted sorghum varieties are able to tap into soil moisture reserves to complete their growth cycle in the dry-season without any water supply. Transplanted sorghum cultivation undertook a large development in the region since the middle of the XX century.The thesis project focuses on the estimation of the genetic diversity of planted sorghum and on biological and genetic mechanisms that may have contributed to its structuration both within and between landraces. We also undertook to trace the evolutionary history of planted sorghum by relying primarily on population genetics approaches to elaborate over geographical and historical hypotheses.This study revealed that at least two events of deseasonalization occurred from rain- sorghum pools from two different genetic groups. Differentiation of dry-season sorghum is stronger than that of rain-sorghum. This may be partially due to social practices: rainy sorghum are mainly exchanged through friends, families and neighbors as planted sorghum seeds are often obtain from markets. Extensive seed exchange between different human populations across the region may have blurred the geographical pattern of the genetic diversity, not allowing us to identify potential sites for deseasonalization.The second part of this work is devoted to the reproductive biology of dry-season sorghum. Direct and indirect estimation methods have shown that dry-season sorghum is, as rain sorghum, preferably selfing. Average level of out crossing is nevertheless lower in dry-season sorghum (1.8%) than it is in rain-sorghum (12%). Within landraces, variations are also smaller for dry-season sorghum than for rain-sorghum.The last part of the thesis is devoted to the impacts of agricultural practices on the structure of the genetic diversity of dry-season sorghum at a local scale. Genetic analyzes have shown that in both studied villages of Djongdong and Bouzar, located in the extreme north of Cameroon, each landrace named by a farmer corresponds to a genetic entity. In addition, the same morphological type among different farmers corresponds to a genetic entity. Modes of seed management and cultural practices were analyzed; they seem to have little influence on the structure of the genetic diversity of dry-season sorghum

Le sorgho est une céréale importante de l'Afrique sub-saharienne, adaptée aux régions limitées en ressources hydriques. De nombreux ravageurs attaquent cette culture et parmi ceux-ci les Lépidoptères foreux des tiges sont les plus importants. Au cours des trois années (1997 à 1999) des parcelles expérimentales, en conditions de culture pluviale et de décrue ont été suivies aux environs de N'Djamena (Tchad). La phénologie du végétal a été précisée. Les insectes foreux ont été récoltés, élevés et identifiés. La relation entre le stade phénologique du végétal et le ravageur a été étudiée sous différents aspects. Les principales espèces appartiennent à la famille des Noctuidae : Sesamia calamistis Hampson, S. Cretica Lederer, S. Poephaga Tams et Bowden et S. Penniseti Tams et Bowden. Une analyse fine du déroulement des stades larvaires a permis de caractériser le nombre de générations se succédant sur le végétal. Les parasitoi͏̈des issus des ravageurs récoltés et élevés au laboratoire sont peu nombreux ; et les captures au piège lumineux restent limitées. Enfin les pertes de rendement liées aux Lépidoptères foreurs des tiges du sorgho ont été estimées. Le sorgho pluvial est peu attaqué par les Lépidoptères. Le sorgho repiqué se révèle dans la région de N'Djaména particulièrement sensible aux conditions climatiques et est généralement beaucoup attaqué par les Lépidoptères foreurs des tiges
Sorghum is an important Cereal crop in sub-saharian Africa, well adapted to regions with limited water resources. Many pests thrives on this culture, and among them, stem borers are the most active pests. During the 3 years (1997 to 1999) experimental plots in ra in-fed or post-season conditions were studied in the surroundings of N'Djamena (Chad). Plant phenology was precised. The stem borers were collected raised to adult stage in the laboratory and identified. The relationships between phenological stage and pests were studied from different point ofview. The main species belong to the Noctuidae family: Sesamia calamistis Hampson, S. Cretica Lederer, S. Poephaga Tams & Bowden et S. Penniseti Tams & Bowden. A sharp analysis of the development stages allowed the characterization of the number of generations present on the culture. Parasitoids emerging in the laboratory from the field collected borers were not abundant and, the captures from light traps stayed at a low level. At last, yield lasses were estimated. In the N'Djamena area, the rain-fed sorghum presented few damages by Lepidoptera, but the post-rainy -season transplanted Sorghum revealed very sensitive to climatic conditions and suffered of heavy stem borers attacks

Les hemicelluloses, polysaccharides en majorite de type xylanique, sont les constituants principaux de nombreuses plantes annuelles. Leur hydrolyse conduit au xylose dont l'hydrogenation produit le xylitol. Apres avoir presente dans un premier temps les proprietes et les debouches du xylose et de l'arabinose ainsi que ceux du xylitol, nous nous sommes attaches a etudier la repartition des hemicelluloses dans les vegetaux. Apres avoir etudie la composition en hemicelluloses, cellulose et lignine de differentes varietes de plantes et en particulier de sorghos a differents stades de leur maturite, nous avons choisi ce vegetal meridional comme source riche en xylose. Les conditions generales de l'hydrolyse des hemicelluloses ont ete etudiees au travers de leurs principaux facteurs grace a la realisation d'un plan d'experience. La connaissance de la cinetique et du mecanisme de la reaction nous a conduit a la definition et l'optimisation d'un procede multireacteur qui repond aux principaux criteres de la faisabilite industrielle de production du xylose: haute concentration, rendement eleve, bonne purete. Il se base sur un recyclage des jus et une adaptation des conditions operatoires en fonction de la concentration des jus. Enfin la definition complete du procede a ete faite a travers les technologies mises en uvre pour les reacteurs d'hydrolyse et pour les differentes etapes du traitement des hydrolysats pour la production de xylose et/ou de xylitol

Notre étude a consisté d'abord, en un travail de caractérisation moléculaire du gène SBNRT1.1 codant pour un transporteur de nitrate et présent en 3 copies chez le sorgho. Nous avons donc analysé leur structure et leur expression dans différents organes de la plante. Une analyse de leurs séquences nucléotidiques et protéiques a été également conduite. Notre étude a montré que les 3 co-orthologues (SBNRT1.1A, B et C) sont exprimés aussi bien dans les feuilles que dans les tiges et les racines du sorgho. Par ailleurs, nous avons révélé, pour la première fois, l'existence de 5 transcrits, de taille variable pour le gène SBNRT1.1B. Dans un autre volet, l'analyse des paramètres de croissance et d'activités enzymatiques clés dans les métabolismes azoté et carboné chez deux écotypes de sorgho connus pour leur différence de croissance dans des conditions de cultures différentes en apport azote, a montré que ces plantes de sorgho se caractérisent par une capacité à croitre à des niveaux élevés d'apports en azote, avec une réponse différentielle des deux écotypes. Cette tolérance s'est manifestée par une accumulation de chlorophylle, d'acides aminés et de protéines. D'autre part, les activités enzymatiques d'enzymes clés des métabolismes azoté et carboné, semblent être liées a la capacité des plantes de sorgho à faire face au stress azoté. Nos résultats pourraient ainsi fournir un cadre initial pour l'identification de marqueurs biochimiques qui pourraient contribuer utilement à la sélection des génotypes utilisant l'azote plus efficacement et donnant un rendement en biomasse et /ou grain, plus élevé, même dans des conditions de stress azoté
Our study consisted firstly, in the molecular characterization of SbNRT1.1 gene, coding for a nitrate transporter and present in three copies in sorghum plants. We report here their structure and expression patterns in different organs of sorghum. We have also conducted a comparison of their nucleotide and polypeptide sequences with orthologous sequences from other species. Our study showed that the 3 co-orthologous (SbNRT1.1A, B and C) are expressed in leaves, stems and roots of sorghum. Moreover, we have for the first time revealed the existence of 5 alternative transcripts for the SbNRT1.1B gene. In another component of our research program, biochemical and physiological traits of two sorghum ecotypes differing in sensitivity to nitrogen were investigated and have shown that these sorghum plants are able to grow at high levels of nitrogen inputs, with differential response to nitrogen sources and rates. This tolerance was manifested by accumulation of high accumulation of chlorophyll, amino acids and protein. On the other hand, the enzymatic activities of certain key enzymes of nitrogen and carbon metabolisms, seem to be related to the capacity of sorghum plants to deal with nitrogen stress. Hence, our findings could provide an initial framework for the identification of biochemical markers for the selection of genotypes using nitrogen more efficiently and giving high yield of biomass and/or grain even under nitrogen stress conditions

Dans les feuilles de sorgho, la phosphoenolpyruvate carboxylase (e. C. 4. 1. 1. 31, pepc, forme photosynthetique) est regulee par l'action de metabolites photosynthetiques (l-malate, retro-inhibiteur, glucose-6p et trioses-p, activateurs allosteriques) et par une modification post-traductionnelle qui opere par phosphorylation diurne sur le residu serine no 8 du domaine n-terminal de la proteine. La phosphorylation de la pepc entraine une augmentation de son activite catalytique et de son ki apparent pour le l-malate. Cette phosphorylation est induite par une proteine serine-kinase, dont l'activite est fortement stimulee a la lumiere par une neo-synthese proteique qui fait intervenir la chaine de transfert electronique dans les thylacoides et le cycle de benson-calvin. Nos resultats suggerent qu'un metabolite photosynthetique declencherait la synthese de la proteine kinase dont l'activite depend de l'intensite lumineuse. L'inhibition de la phosphorylation de la pepc in vivo, a la lumiere diminue fortement la capacite de fixation photosynthetique du co#2 par la feuille. La phosphorylation de la pepc constituerait un mecanisme de protection de l'enzyme contre les concentrations particulierement elevees de malate a la lumiere dans la feuille. De plus, en s'ajustant au niveau de l'energie lumineuse, elle contribuerait a la coordination des cycles c#4 et de benson-calvin et ainsi a l'homeostasie photosynthetique c#4

Cette thèse développe un cadre conceptuel de modélisation formalisant les composantes environmentales (E) et génétiques (G) du contrôle du tallage par la disponibilité en assimilat carboné (C) chez le sorgho (rapport offre/demande, S/D). Ce concept a été élaboré et testé au travers de cinq expérimentations et six génotypes aux capacités de tallage différentes. Les résultats ont démontré que la régulation du tallage est étroitement liée à sa compétition avec le développement et la morphogenèse des feuilles du brin maître, affectant notamment la fréquence d'apparition des talles précoces. Un indicateur de compétition en C dans la plante, S/Dindex, permettant d'expliquer le tallage au travers de la gamme étudiée de G et E, a ainsi pu être développé. Une fois confirmé par l'analyse de la distribution des sucres dans la plante, cet indicateur a été appliqué (i) pour appuyer une étude génétique ayant permis d'identifier trois QTLs associés au tallage, dont deux spécifiquement associés avec des composantes génétiques du S/Dindex (relatives à la largeur des feuilles et à un seuil S/D de tallage) ; (ii) initier l'amélioration d'un modèle existant (EcoMeristem). Certains résultats de ce travail restent à approfondir: (i) les bases G et E de la relation entre la dynamique des sucres dans la plantes et la capacité de tallage, (ii) la robustesse dans d'autres situations des QTLs de modèle détectés, (iii) l'amélioration du modèle Ecomeristem mais aussi APSIM pour leur connexion à de l'information génétique et définition d'idéotypes de sorgho
This thesis develops a conceptual modelling framework formalizing the environmental (E) and genetic (G) components of tillering control by carbohydrate (C) assimilate availability in sorghum (supply/demand ratio, S/D). This concept was elaborated and tested across five experiments and six contrasting genotypes in terms of tillering ability. The results showed that regulation of tillering was strongly related to its competition with main stem development and leaf morphogenesis, by influencing the appearance frequency of the lower-rank tillers. An indicator of internal competition for C, S/Dindex, was developed and allowed to explain tillering response across the range of G and E investigated. Once confirmed by analysis of sugar distribution within the plant, this indicator was applied (i) to support a genetic study, which identified three quantitative trait loci (QTLs) associated with tillering ability, two of which could be specifically associated with genetic components of S/Dindex (related to leaf width and a S/D threshold for tillering); and (ii) to improve and evaluate an existing plant model (EcoMeristem). Results of this study open new opportunities to investigate the following: (i) G and E bases of the relationship between C dynamics and tillering ability, (ii) the stability of model-based QTLs and (iii) further improvement of EcoMeristem and other models such as APSIM to connect them to genetic information and help develop new sorghum ideotypes

Résumé Le rôle du photopériodisme dans l'élaboration du rendement de trois variétés de sorgho cultivées en Afrique de l'Ouest Les sorghos d'Afrique de l'Ouest sont très photopériodiques parce que ce caractère leur confère un important avantage évolutif en raison du climat continental de la zone, caractérisé par de fortes variations inter-annuelles du régime pluviométrique. Cette adaptation doit être maintenue dans les variétés améliorées pour la région. Mais en dehors de la variation de la durée du cycle de la phase végétative, les réponses physiologiques à la photopériode ont été peu quantifiées chez les céréales chez lesquelles ce caractère a été contre-selectionné jusqu'à présent. Une étude écophysiologique a été conduite sur 3 variétés de sorgho représentatives du matériel cultivé en Afrique de l'Ouest afin de quantifier la physiologie du photopériodisme. Les expérimentations ont été réalisées en conditions naturelles à Samanko, Mali, pendant 2 années et demi. Plusieurs conclusions originales sur le développement et la croissance des sorghos photopériodiques ont pu être tirées, grâce en particulier aux réponses très marquées de la variété de race guinea, originaire de la région, dont les principales sont : - Le déclenchement de l'initiation paniculaire est sous la double dépendance de la photopériode et du sens de variation de la durée du jour ou de ses composantes, les heures de lever et de coucher du soleil. - Le rythme de production des feuilles par l'apex varie en relation avec la photopériode et ses variations quotidiennes au moment de la levée, durée ou heures de l'aurore et du crépuscule. Il conserve ensuite la valeur initialement acquise jusqu'à un brusque ralentissement aux environs de la date de production de la 23ème feuille, lorsque débute la montaison spontanée en l'absence d'initiation paniculaire. - Le déclenchement de l'élongation des entre-nœuds à cette date est probablement la conséquence de la rapide augmentation du LAI et par conséquent de la biosynthèse. Tous les autres rythmes de développement et de croissance ralentissent simultanément en raison de la concurrence trophique et des relations de coordination entre phytomères qui organisent la cohésion architecturale de la plante. - Lorsque plus de 23 feuilles sont produites la concurrence trophique entre organes est minimale et la répartition de la biomasse est pilotée par la demande potentielle de chacun d'eux. En revanche, en dessous de 23 feuilles la panicule est en concurrence avec la tige pendant son développement et une part de sa croissance. - La taille de la panicule est peu variable en raison de l'évolution antagoniste de la durée et de la vitesse de son développement sur lesquels la photopériode exerce une influence inverse. Un modèle de croissance synthétisant ces connaissances et hypothèses a été calibré et testé pour chacune des variétés. Son utilisation couplée aux connaissances physiologiques acquises permet de conclure à destination des équipes de sélection que le tallage et la réduction de taille ne sont probablement pas de bonnes voies vers l'amélioration du potentiel de rendement des sorghos photopériodiques. L'effort doit essentiellement porter sur la décorrélation de la relation qui lie actuellement la taille potentielle de la panicule à la date de floraison de la variété.

L'objectif de ces travaux est d'étudier les effets du niveau d'oxydation du carbone (Cx) des substances humiques sur la croissance des plantes, notamment le sorgho, en culture hydroponique. Les composés humiques sont remplacés par les acides formique (Cx=+2), acétique (Cx=0) et heptanoi͏̈que (Cx=-1,43). L'analyse élémentaire des plantes permet de calculer les groupements fonctionnels fictifs CH2O, CO, CH2, C"libre", leurs rapports et le Cx du carbone. Les relations entre ces valeurs et le Cx des acides organiques, ainsi que l'application de raisonnements identiques aux substances humiques montrent les points suivants. Lorsque le milieu est oxydé, le C des racines est oxydé (C+x), hydraté (CH2O/Ct plus ou moins élevé) et dépolymérisé (existence de CO/Ct). Ces résultats correspondent à la synthèse de cellulose dans les racines, à l'augmentation du poids sec et de la consommation d'eau avec peu de besoins en N de la plante. A l'inverse, quand le milieu est réduit, le C des racines est réduit (C-x), déshydraté (CH2O/Ct faible) et polymérisé (existence de CH2/Ct) avec C"libre"/Ct et C"libre"/CH2O plus ou moins élevé. Ces résultats correspondent à la synthèse de la lignine dans les racines, à la diminution du poids sec et de la consommation d'eau et à des besoins en N plus forts. La partie aérienne donne des résultats différents de ceux obtenus pour les racines
The aim was to study the effects of the carbon oxidation level (Cx) of humic compounds on plant growth, notably sorghum, in hydroponic culture. The humic compounds were replaced by formic acid (Cx=+2), acetic acid (Cx=0) and heptanoic acid (Cx=-1,43). Elemental analysis of the plants was used to calculate the fictitious functional groups CH2O, CO, CH2, C"free", their ratios and the level of oxidation Cx of the carbon. The following points were apparent from the relationships between these values, the Cx of the initially added organic acids and applying the same reasoning to humic compounds: A positive Cx in the environment leads to the oxidation, hydration and slight polymerization of the C in the roots, corresponding to cellulose synthesis. So, there is an increase both in dry weight and water consumption with a relatively low N requirement. In contrast, a negative Cx in the environment induces phenomena of reduction, dehydration and polymerization of the root C, which means lignin formation. In these conditions, less dry matter is produced, the plant consumes less water and requires more N. Aerien parts of plant has different results

On se propose d'etudier les effets des basses temperatures non drastiques sur quatre genotypes de sorgho: - on a pu noter que les genotypes ages de deux a trois semaines et n'ayant pas subi de traitement au froid, presentent des differences significatives dans leurs teneurs en lipides membranaires (galactolipides et phospholipides). Les quatre genotypes ont donc des potentialites de depart differentes. - les traitements au froid de une ou trois semaines a 10**(o)c conduisent a un endurcissement a cette contrainte par des modifications des teneurs en galactolipides et phospholipides, allant dans le meme sens pour les quatre genotypes

Chez le sorgho, la malate deshydrogenase a nadp (mdh a nadp, ec 1. 1. 1. 82) est un enzyme clé de la voie d'incorporation du co#2 atmosphérique. Le sujet de cette thèse a consisté à étudier son site actif par mutagenese dirigée et par dérivation chimique. Le site de fixation du nadph a été étudié par une approche chimique en utilisant des analogues arylazido-aminobutyryl du cofacteur. Les expériences réalisées ont montré que ces analogues sont des inhibiteurs compétitifs du nadph et que, après une forte irradiation, ils se fixent de façon covalente au site du cofacteur. Des expériences préliminaires de localisation de ce site de fixation ont été réalisées. L'effet du diethylpyrocarbonate (depc) a été testé sur l'activité de la mdh a nadp de sorgho. Les résultats obtenus montrent qu'une histidine est localisée au site actif cet enzyme. Apres coupure trypsique de la protéine traitée au depc, des analyses par séquençage et par spectrométrie de masse ont permis d'identifier l'histidine dérivée (his229). Afin de préciser le rôle de ce résidu dans l'activité de l'enzyme, il a été remplace par mutagenèse dirigée. Les protéines mutées sont totalement inactives démontrant que l'his229 joue un rôle primordial dans la catalyse de la mdh a nadp de sorgho. Une interaction de l'histidine du site actif avec un aspartate ayant été suggérée par analogie avec les mdh a nad, le résidu candidat a ce rôle (asp201) a été remplace par une alanine ou une asparagine. Les protéines mutées ont des paramètres cinétiques fortement modifies, indiquant que l'asp201 participe a la catalyse en interaction avec l'his229. Par ailleurs, il avait été propose que la cystéine 175 forme une triade catalytique avec l'his229 et l'asp201. Une mdh mutée dans laquelle la cys175 a été remplacée par une alanine a donc été produite, mais elle présente des paramètres cinétiques peu différents de ceux de l'enzyme non mute, ce qui indique que ce résidu ne participe pas à la catalyse

L’extraction des cires végétales est fréquemment réalisée en utilisant des solvants tels que l’hexane, le cyclohexane, le méthanol, etc. Ces solvants sont très efficaces pour dissoudre les lipides. Cependant, ils sont aussi inflammables, très volatils et toxiques. Récemment, des recherches ont montré que les fluides cryogéniques peuvent aussi servir à cette fin. Par exemple, l’immersion cyclique des fruits entiers dans l’azote liquide (bleuet, argousier, raisin vert) a permis de diminuer les cires cuticulaires jusqu’à 50%. Le but de ce travail est donc d’étudier l’immersion dans l’azote liquide comme méthode ‘verte’ pour extraire la cire des grains. Du sorgho, du blé et du riz brun ont été immergés dans l’azote liquide en 1 à 3 cycles à différentes durées. L’impact du temps de repos entre les cycles (1-5 minutes à température ambiante) sur le rendement d'extraction a aussi été analysé. La performance d’extraction a été comparée à celle par le n-hexane avec la méthode reflux. La microscopie électronique à balayage (SEM) a permis de visualiser l'effet de l'immersion dans l'azote liquide et dans l’hexane sur la surface des grains. La chromatographie en phase gazeuse couplée à un spectromètre de masse (GC-MS) et à un détecteur à ionisation de flamme (GC-FID) a été utilisée pour la détermination de la composition chimique des extraits obtenus par les deux méthodes. Les résultats ont montré que le rendement d’extraction le plus élevé était de 0.026% (g pds cire/100g pds grain) (riz-11minutes d'extraction), 0.032% (sorgho-4 minutes) et 0.025% (blé-13 minutes). En comparaison, le rendement des cires extraites par le n-hexane (70oC) a été de 0.196% (riz-60 minutes d'extraction), 0.298% (sorgho-45 minutes) et 0.126% (blé-30 minutes). Pour le blé et le riz, une augmentation significative du rendement a été observée pour des temps de repos entre 3 et 5 minutes entre les cycles par rapport à celui de 1 minute. Les résultats de GC-MS et GC-FID nous ont confirmé que de la cire a bien été extraire par l’azote liquide et le n-hexane, dont la composition est similaire dans les deux cas. Ces résultats montrent que la méthode d’extraction par l'azote liquide est réalisable malgré son rendement plus faible que celle par l'n-hexane mais avec un temps d’extraction plus court. L’azote liquide n’est pas toxique et c’est un solvant « vert » qui peut être éliminé du produit très facilement par simple évaporation, sans laisser aucune trace problématique. L'utilisation de l'azote liquide comme solvant d'extraction s'avère une méthode prometteuse pour la séparation des composés cireux des grains. La qualité des céréales traitées par l’azote liquide demeure inchangée donc elle pourra être considérée comme une étape secondaire dans le processus de polissage.
Wax extraction from plants is conventionally carried out by using organic solvents such as n-hexane, cyclohexane and methanol. Although, those solvents are very effective in dissolving lipids, they are flammable, toxic and highly volatile. Recent studies show that cryogenic fluids could also be used for wax extraction. For instance, cyclic immersion of whole fruits (blueberry, seabuckthorn, grapes) in liquid nitrogen has significantly reduced cuticular waxes up to 50%. So, the main aim of this work is to use liquid nitrogen as a “green method” to extract waxes from cereals. Several approaches were used to evaluate the extraction method by liquid nitrogen. Sorghum, wheat and brown rice were treated in liquid nitrogen in 1 to 3 cycles with different time intervals. The impact of rest time between cycles (1-5 minutes at room temperature) on the extraction yield was also reported by weighing waxes. The extraction efficiency of the method was compared to that of n-hexane which was referred as the control one. The surface of the grains treated by liquid nitrogen and n-hexane was visualized by the scanning electron microscopy (SEM). Finally, the gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) and flame ionization detector (GC –FID) was used to determine the composition in the extracts resulted from the two methods. Our results showed that the highest extraction efficiency was 0.026% (g cire/100g grain) (rice - 11 extraction minutes), 0.032% (Sorghum - 4 minutes) and 0.025% (wheat -13 minutes). Compared to the extraction by n-hexane method, its efficiency was 0.196% (rice – 60 extraction minutes), 0.298% (sorghum - 45 minutes) and 0.126% (wheat - 30 minutes). For wheat and rice, a significant increase in yield between 3 and 5 rest minutes with respect to the one of 1 minute was observed. The results of GC-MS and GC –FID confirmed that the waxes were extracted out of the grains by both liquid nitrogen and n- hexane. The wax composition of the extract is similar in both cases. These results conclude that the wax extraction method by liquid nitrogen is feasible despite it extracts waxes less than that of n-hexane, but the method benefits for the shorter extraction time. Liquid nitrogen is not toxic and is a "green" solvent which can be easily removed from the products by spontaneously simple evaporation leading no leftover residues. Therefore, using liquid nitrogen as the extraction solvent might be a promising way for separating waxes from waxy grains. The quality of grain processed by liquid nitrogen remains unchanged, thus it may be considered a sub-step in the milling process.

Durant aquesta tesi es va estudiar la contaminació de 64 mostres de sorgo recollides de diversos punts de venda a la regió de Sahel tunesenc per aflatoxina B1, ocratoxina A i zearalenona. L'extracció de les micotoxines en les mostres es va realitzar amb dissolvents orgànics i la determinació es va realitzar amb HPLC. Els resultats van mostrar que 59,37%, 37,5% i 32,81% de la mostres estaven contaminades per aflatoxina B1, ocratoxina A i zearalenona, respectivament. La co-contaminació per les tres micotoxines es va detectar en el 12,5% de totes les mostres. La identificació de la micobiota present en aquestes mateixes mostres de sorgo es realitzo en tres fases: a) Recompte quantitatiu mitjans de cultiu del nombre de fongs continguts en cada mostra; b) Determinació/identificació de la micobiota interna de sorgo mitjançant observació macroscòpica i microscòpica de colònies de floridures comparant amb guies de classificació i finalment, c) Confirmació de la identitat de les floridures per tècniques de biologia molecular. La capacitat de produir micotoxines dels ceps aïllats es va realitzar per extracció de la colònia fúngica amb metanol i determinació per HPLC. Els resultats obtinguts en les mostres de sorgo estudiades van mostrar el predomini dels gèneres Fusarium, Aspergillus i Alternaria. Entre les espècies del gènere Fusarium, van destacar les pertanyents a la secció Liseola i al complex Fusarium incarnatum-equiseti. Pel que fa al gènere Aspergillus, A. flavus va ser l'espècie més comuna en la secció Flavi, mentre que les espècies de l'agregat de Aspergillus níger van ser els més dominants en la secció Nigri, destacant el Aspergillus tubingensis. L'avaluació de la capacitat de producció de micotoxines dels ceps fúngics aïllats de les mostres estudiades va mostrar que 40,24% dels aïllats de Aspergillus flavus, 4,61% dels aïllats de Aspergillus secció Nigri i 11,09% dels aïllats pertanyents al gènere Fusarium van ser productors d’aflatoxina B1, ocratoxina A i zearalenona, respectivament. Alternaria tenuis va destacar també per la seva alta incidència en les mostres investigades. Es van estudiar els perfils ecofisiològics d’ Aspergillus flavus, Aspergillus tubingensis i Fusarium incarnatum amb la finalitat de buscar mètodes per a la prevenció i la minimització de la contaminació del sorgo per micotoxines. Per a això es van realitzar estudis sobre la influència de la temperatura, l'activitat d'aigua (aw) i el temps d'incubació sobre el creixement i la producció de micotoxines en mostres de sorgo. Els resultats van mostrar que Aspergillus flavus va proliferar i produir més aflatoxina B1 a 37 °C i a una aw de 0,99. El creixement òptim de Aspergillus tubingensis va tenir lloc a 0,99 aw i 37 °C, mentre que la producció màxima de ocratoxina A se va produir a 0,97 aw i 25 °C. Amb respecte a Fusarium incarnatum el creixement major es va observar a 25 °C i 0,99 aw, però no es va poder determinar les condicions òptimes per a la producció de la zearalenona. El present treball pretén estudiar l’ecofisiología de tres de les principals espècies fúngiques en les mostres amb la finalitat de prevenir i controlar el seu creixement en sorgo i evitar la bioaccumulación d’aflatoxina B1, ocratoxina A i zearalenona en aquest cereal de gran importància per a l'alimentació humana i animal a Tunísia.
Durante esta tesis se estudió la contaminación de 64 muestras de sorgo recogidas de varios puntos de venta en la región de Sahel tunecino por aflatoxina B1, ocratoxina A y zearalenona. La extracción de las micotoxinas en las muestras se realizó con disolventes orgánicos y la determinación se realizó con HPLC. Los resultados mostraron que 59,37%, 37,5% y 32,81% de la muestras estában contaminadas por aflatoxina B1, ocratoxina A y zearalenona, respectivamente. La co-contaminación por las tres micotoxinas se detectó en el 12,5% de todas las muestras. La identificación de la micobiota presente en estas mismas muestras de sorgo se realizo en tres fases: a) Recuento cuantitativo medios de cultivo del número de hongos contenidos en cada muestra; b) Determinación/identificación de la micobiota interna de sorgo mediante observación macroscópica y microscópica de colonias de mohos comparando con guías de clasificación y finalmente, c) Confirmación de la identidad de los mohos por técnicas de biología molecular. La capacidad de producir micotoxinas de las cepas aisladas se realizó por extracción de la colonia fúngica con metanol y determinación por HPLC. Los resultados obtenidos en las muestras de sorgo estudiadas mostraron el predominio de los géneros Fusarium, Aspergillus y Alternaria. Entre las especies del género Fusarium, destacaron las pertenecientes a la sección Liseola y al complejo Fusarium incarnatumequiseti. Con respecto al género Aspergillus, A. flavus fue la especie más común en la sección Flavi, mientras que las especies del agregado de Aspergillus níger fueron los más dominantes en la sección Nigri, destacando el Aspergillus tubingensis. La evaluación de la capacidad de producción de micotoxinas de las cepas fúngicas aisladas de las muestras estudiadas mostró que 40,24% de los aislados de Aspergillus flavus, 4,61% de los aislados de Aspergillus sección Nigri y 11,09% de los aislados pertenecientes al género Fusarium fueron productores de aflatoxina B1, ocratoxina A y zearalenona, respectivamente. Alternaria tenuis destacó también por su alta incidencia en las muestras investigadas. Se estudiaron los perfiles ecofisiológicos de Aspergillus flavus, Aspergillus tubingensis y Fusarium incarnatum con el fin de buscar métodos para la prevención y la minimización de la contaminación del sorgo por micotoxinas. Para ello se realizaron estudios sobre la influencia de la temperatura, la actividad de agua (aw) y el tiempo de incubación sobre el crecimiento y la producción de micotoxinas en muestras de sorgo. Los resultados mostraron que Aspergillus flavus proliferó y produjó más aflatoxina B1 a 37 °C y a una aw de 0,99. El crecimiento óptimo de Aspergillus tubingensis tuvo lugar a 0,99 aw y 37 °C, mientras que la producción máxima de ocratoxina A se produjo a 0,97 aw y 25 °C. Con respesto a Fusarium incarnatum el crecimiento mayor se observó a 25 °C y 0,99 aw, pero no se pudo determinar las condiciones óptimas para la producción de la zearalenona. El presente trabajo pretende estudiar la ecofisiología de tres de las principales especies fúngicas en las muestras con el fin de prevenir y controlar su crecimiento en sorgo y evitar la bioaccumulación de aflatoxina B1, ocratoxina A y zearalenona en este cereal de gran importancia para la alimentación humana y animal en Túnez.
In this thesis, we have studied the occurrence of aflatoxin B1, ochratoxin A and zearalenon in 64 sorghum samples purchased from Tunisian market. Mycotoxins extraction was carried with organic solvents and their determination was achieved by HPLC. The results showed that 59.37%, 37.5% and 32.81% of samples were contaminated with aflatoxin B1, ochratoxin A and zearalenone, respectively. The co-occurrence of these three mycotoxins was observed in 12.5% of total samples. The mycobiota of sorghum samples was determined in three times. The first step was the quantitative fungal count using “Direct Plating” method, later the internal mycobiota was determined by microscopic observation of colonies mold and finally, fungal identity was confirmed by molecular characterization. The mycotoxinproducing ability was verified by extraction of the mold colonies with methanol and detection by HPLC. The results showed the predominance of the genera Fusarium, Aspergillus and Alternaria. Aspergillus flavus was the most common species in sorghum grain among the section Flavi, while Aspergillus niger aggregates were the most dominant in the section Nigri. Among Fusarium species, Fusarium section Liseola and the Fusarium incarnatum-equiseti complex were the most dominant in sorghum. The study of the mycotoxin-producing ability showed that 40.24% of Aspergillus flavus, 4.61% of Aspergillus section Nigri and 11.09% of Fusarium isolates produce aflatoxin B1, ochratoxin A and zearalenon, respectively. To develop mycotoxin minimization and prevention procedures, ecophysiological profils of Aspergillus flavus, Aspergillus tubingensis and Fusarium incarnatum were studied. The effects of water activity, temperature and incubation time on mycelia growth and mycotoxin production were studied. According to our results, Aspergillus flavus grew and produced more aflatoxin B1 at 37 °C and 0.99 aw. Optimal conditions for Aspergillus tubingensis were 0.99 aw and 37 °C, but maximum production of ochratoxin A occurred at 0.97 aw and 25 °C, while Fusarium incarnatum grew more at 25 °C and 0.99 aw but optimal conditions for zearalenone accumulation cannot be determined. However, we did not find publications on ecophysiological profile of Fusarium incarnatum species. This study is an approach that seeks to understand the physiology of fungal species producing mycotoxins under different climatic conditions in order to set limits for the control fungal spoilage and mycotoxin accumulation in cereals.
Au cours de ce travail, nous avons étudié la contamination de 64 échantillons de sorgho, prélevés de plusieurs points de vente de la région du Sahel Tunisien, par l’aflatoxine B1, l’ochratoxine A et la zéaralénone. L’extraction des mycotoxines a été effectuée par des solvants organiques et leur détermination a été réalisée par HPLC. Les résultats ont montré que 59,37%, 37,5% et 32,81% des échantillons sont contaminés respectivement par l’aflatoxine B1, l’ochratoxine A et la zéaralénone. La co-contamination par les trois mycotoxines a été détectée dans 12,5% de la totalité des échantillons. L’identification de la mycobiota (flore fongique) des mêmes échantillons de sorgho est effectuée en trois parties : énumération quantitative du nombre de champignons contenu dans chaque échantillon, détermination de la flore interne du sorgho par observation au microscope des colonies de moisissures et enfin confirmation de l’identité des moisissures par biologie moléculaire. La capacité des isolats de produire l’une des trois mycotoxines étudiées a été réalisée par extraction de la colonie avec du méthanol et détermination par HPLC. Les résultats ont montré la prédominance des genres Fusarium, Aspergillus et Alternaria. Aspergillus flavus est l’espèce la plus courante parmi la section Flavi dans les grains de sorgho, alors qu’Aspergillus niger aggregates sont les plus dominants de la section Nigri. Parmi les espèces appartenant au genre Fusarium, Fusarium section Liseola et le complexe Fusarium incarnatum-equiseti sont les plus dominants dans le sorgho. L’évaluation de la capacité de production des mycotoxines des champignons a montré que 40,24% d’Aspergillus flavus, 4,61% d’Aspergillus section Nigri et 11,09% des isolats appartenant au genre Fusarium sont producteurs de l’aflatoxine B1, l’ochratoxine A et la zéaralénone, respectivement. Afin d’établir des approches visant la prévention et la minimisation de la contamination des grains de sorgho par les mycotoxines, les profils écophysiologiques des espèces Aspergillus flavus, Aspergillus tubingensis et Fusarium incarnatum ont été étudiés. Des études de l’influence de la température, la disponibilité de l’eau et le temps d’incubation sur la croissance mycélienne et la production des mycotoxines ont été effectuées. Les résultats ont révélé que : Aspergillus flavus prolifère et produit plus d’aflatoxine B1 à 37°C et 0,99 aw, la croissance optimale d’Aspergillus tubingensis a lieu à 0,99 aw et 37°C alors que la production maximale de l’ochratoxine A se situe à 0,97 aw et 25°C. Fusarium incarnatum prolifère plus à 25°C et 0,99 aw et les conditions optimales à la production de la zéaralénone ne sont pas bien définies. Nous n’avons pas trouvé des publications sur le profil écophysioloque de l’espèce Fusarium incarnatum. Notre étude est une approche qui vise à comprendre la physiologie des espèces fongiques productrices de mycotoxines vis-à-vis du climat tunisien afin de fixer des niveaux limites à ne pas dépasser permettant de contrôler leur prolifération dans les céréales.

Les mecanismes fondamentaux de la fermentation alcoolique par saccharomyces cerevisiae sont actuellement bien connus. Cependant, la mise en uvre a l'echelle industrielle de ce procede se heurte souvent a certaines difficultes liees a une mauvaise connaissance du comportement des levures sur des milieux complexes et non steriles. Cette etude aborde ces deux types de problemes, dans le cadre de la valorisation energetique du sorgho sucrier. Dans une premiere partie, le comportement de saccharomyces cerevisiae sur divers sucres pris separement ou un melange est analyse. Il est mis en evidence que l'hydrolyse du saccharose peut constituer une etape limitante du procede lorsque sa concentration initiale est elevee. Les problemes lies au levain sont egalement abordes: il est montre que le recyclage de la biomasse peut etre envisage sans perte de viabilite sur quatre cycles successifs. La deuxieme partie est consacree a l'etude d'une contamination du procede de fermentation alcoolique souvent observee sur sites industriels. L'agent contaminant est identifie comme une levure brettanomyces, et ses conditions de developpement sont analysees. L'etude de laboratoire permet de reproduire la contamination et d'analyser les mecanismes (effet killer, role de l'acide acetique, competition) regissant les relations entre les deux genres levuriens saccharomyces et brettanomyces. Deux hypotheses sont finalement proposees et debouchent sur des regles de conduite du procede

Ce travail de thèse présente une synthèse de 5 expérimentations qui ont été réalisées afin d’évaluer les possibilités techniques (essais 1 et 4), l’intérêt zootechnique (essais 2, 3 et 5) et les conséquences sur la durabilité d’une substitution du maïs par du sorgho dans la ration alimentaire des oies en phase de croissance-finition et pendant le gavage. Le mode d’alimentation (entièrement granulée ou sous la forme d’un mélange de graines de céréales entières et de granulés riches en protéines) a également été étudié. Nous avons mesuré les performances des animaux (gain de poids, IC, consommation, développement corporel comportement alimentaire) ainsi que la qualité des produits (magret et foie gras) obtenus après gavage. Nous avons évalué in fine les conséquences de ces innovations sur la durabilité du système de production du foie gras à l’échelle de l’atelier de production (méthode S+Durable?) et sur le cycle de production d’un kilo de foie gras (méthode des ACV). Nos résultats montrent que la nature de la céréale (maïs vs. sorgho) utilisée pendant la phase de croissance-finition (6 à 14 semaines) n’a aucune influence sur les performances des animaux. Cependant, nous avons observé que la consommation d’aliments (+ 5% ; P < 0,05), le poids vif (+ 4% ; P < 0,05) et le développement des intestins (+ 9% ; P < 0,05) en phase de croissance-finition étaient plus élevés lorsque le régime alimentaire contenait des graines entières. L’incorporation de sorgho pendant la phase de gavage, entraine une augmentation du poids des foies gras (+ 11% ; P < 0,05) et une diminution de l’intensité de la couleur jaune du foie gras (- 25% ; P < 0,05). Une substitution totale du maïs par du sorgho pendant les phases d’élevage et de gavage réduit les impacts environnementaux de la fabrication d’1 kg de foie gras et améliore les performances de durabilité économique et sociale de l’atelier de production. L’ensemble des résultats suggère que l’utilisation de sorgho dans l’alimentation des oies est techniquement possible pendant les phases de croissance-finition et de gavage, prometteuse zootechniquement et intéressante pour améliorer la durabilité du système de production
This thesis presents a summary of five experiments which were conducted to evaluate the technical feasibility (studies 1 and 4), zootechnical inetrest (studies 2, 3 and 5) and consequences on sustainability performance of the substitution of corn by sorghum in the diet of geese in growing-finishing period and during overfeeding. The form of diet presentation (totally pelleted or in form of a mixture of cereal whole seeds and protein rich pellets) was also studied. We measured animal performance (weight gain, FCR, feed intake, body characteristics, feeding behavior) and product quality (magret and foie gras) obtained after overfeeding period. We evaluated ultimately the consequences of these innovations on the sustainability of the foie gras production system at the level of rearing unit (S + Durable? method) and over the production cycle of 1 kg of foie gras (LCA method). Our results showed that the type of cereal (corn vs. sorghum) used during the growingfinishing period (6-14 weeks) has no effect on animal performance. However, we observed that feed intake (+ 5%; P < 0.05), body weight (+ 4%; P < 0.05) and the gut development (+9%; P < 0.05) during the growing-finishing period were higher when the diet contained whole grains. The use of sorghum during the overfeeding resulted in an increased weight of fatty liver (+11%; P < 0.05) and a decreased in the intensity of its yellow color (-25%; P < 0.05). A total substitution of corn by sorghum during both growing and overfeeding periods reduced the environmental impacts of 1 kg of foie gras production and increased the economic and social performance of the rearing unit. These results suggest that the use of sorghum in the diet of geese is feasible both during the growing-finishing and overfeeding period, promising from a zootechnical point of view and interesting to improve the sustainability of production system

Les parois secondaires (PS) des plantes représentent la majorité de la biomasse renouvelable et participent à des fonctions physiologiques des plantes comme le transport des nutriments, la résistance à la verse et aux stress. Le sorgho est une graminée en C4 bien adaptée aux conditions limitantes en nutriments et en eau. L’amélioration des connaissances relatives à la mise en place des PS chez le sorgho a pour objectif de contribuer au développement de variétés adaptées aux filières de valorisation de la biomasse incluant l’alimentation animale, la production énergétique et le développement de bio-matériaux. Les objectifs de la thèse présentée ici sont de contribuer à la compréhension des mécanismes moléculaires de la mise en place des PS par l’identification des réseaux de gènes impliqués et la validation de leur rôle par génétique inverse. Dans un premier temps, une analyse phylogénétique comprenant 9 espèces, nous a permis d’identifier les liens d’homologies au sein des familles de facteurs de transcription (FT) NAC et MYB, qui sont les principaux régulateurs de la mise en place des PS chez Arabidopsis et d’autres espèces. Nous avons ensuite construit les réseaux de co-expression géniques impliqués dans la mise en place des entre-nœuds en développement du sorgho et nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux réseaux comprenant des NAC et des MYB ainsi qu’à ceux présentant des enrichissements en gènes liés aux PS. Puis les gènes identifiés par ces approches ont été comparés à ceux situés dans les zones chromosomiques impactant la variabilité de la composition des PS. Dans un deuxième temps, nous avons développé des approches de transformation génétique afin de caractériser le rôle des gènes mis en évidence par génétique inverse.Nous avons identifié 6 modules de gènes co-exprimés enrichis en gènes et en ontologies géniques liés aux parois et en particulier 2 modules dont les gènes sont potentiellement impliqués dans la mise en place des PS. En outre, 122 NAC et 135 MYB ont été identifiés chez le sorgho. Parmi eux, 14 NAC et 25 MYB sont impliqués dans les 6 réseaux de co-expression de gènes fortement enrichis en gènes de paroi. Dix-neuf sont des homologues de gènes déjà validés chez d’autres espèces pour leur rôle dans la mise en place des PS et 20 n’ont pas de rôle connu. La comparaison des gènes faisant partie des 6 modules impliqués dans la mise en place des parois et des régions chromosomiques associées à la composition de la biomasse a mis en évidence 70 gènes en commun et quelques gènes de structure impliqués dans la biosynthèse des parois mais peu de convergence concernant les FT NAC et MYB.Bien que l’optimisation des protocoles de transformation génétique stable n’ait pas abouti, un protocole efficace de transformation transitoire basée sur des protoplastes a été optimisé. Cet outil sera notamment mobilisé pour tester les rôles des FT identifiés dans les réseaux enrichis en gènes de parois
Plants Secondary Cell Walls (SCW) represent most of the renewable biomass and participate in some plant physiological functions such as nutrient transport, stress resistance and stiffness. Sorghum is a C4 grass well adapted to nutrient and water limiting conditions. Improving knowledge SCW establishment in sorghum aims at contributing to the development of varieties adapted to biomass sector including animal feed, energy production and the development of bio-materials. The objectives of the thesis presented here are to contribute to the understanding of the molecular mechanisms of SCW regulation and biosynthesis by identifying genes networks involved in this process and validating their role using reverse genetics. As a first step, a phylogenetic analysis including 9 species, allowed us to identify homologies within families of NAC and MYB TF, which are the main regulators of SCW establishment in Arabidopsis and other species. We then built gene co-expression networks of sorghum developing internode and focused on NAC and MYB networks as well as on networks with enrichment in SCW related genes Then, genes identified by these approaches were compared to those located in the chromosomal regions impacting the variability of SCW composition. In a second step we have developed genetic transformation approaches to characterize the role of identified genes by reverse genetics.We have identified 6 modules of co-expressed genes enriched with genes and gene ontologies related to cell walls and in particular 2 modules whose genes are potentially involved in the establishment of SCW. In addition, 122 NAC and 135 MYB were identified in sorghum. Among them, 14 NAC and 25 MYB are involved in the 6 co-expression networks highly enriched in cell wall genes. Of these, 19 are homologues of genes already validated in other species for their role SCW establishment and 20 have no known role. The comparison of the genes belonging to the 6 modules involved in cell wall establishment and chromosomal regions associated with the composition of the biomass revealed an intersect of 70 genes and some structural genes involved in the biosynthesis of the walls but little convergence concerning NAC and MYB TF.Although the optimization of stable genetic transformation protocols was unsuccessful, an efficient protoplast-based transient transformation protocol was optimized. This tool will be mobilized to test the roles of identified TF in networks enriched with cell wall genes

L'absorption du calcium, du fer et du zinc de régimes camerounais a été déterminée chez le rat. Le régime comprend 70% d'un aliment de base (taro dans le régime TA igname D. Dumetorum dans le régime IDU ; plantain dans le régime PL ; sorgho dans le régime SO) ; 10% d'arachide ; 5% de farine de poisson; des feuilles vertes, de l'huile de palme et du sel. Les régimes expérimentaux sont comparés à un régime témoin, semi-synthétique équilibré (T). Les critères utilisés sont la croissance pondérale, la rétention apparente, les concentrations minérales des tissus (foie, fémur, rein, sérum). Tous les régimes expérimentaux sont pauvres en calcium (275 à 520 mg/100 g ms) et conduisent à une diminution des concentrations du calcium sérique et du fémur. Le régime PL, également pauvre en protéines (11%) et en zinc (9 ppm), avec un rapport molaire (ca) (phytate): (zn) élevé (278) entraine un ralentissement de la croissance, un bilan négatif en zinc et une diminution des concentrations en zinc du foie (21%; p(0,05) et du fémur (14% exprimé en log du zinc total du fémur; P(0,001). L'absorption apparente mesurée indique que ces régimes sont suffisamment riches en fer pour couvrir les besoins. La supplémentation en caséine du régime PL entraine une amélioration significative de tous les paramètres : la croissance pondérale (+62%; P(0,01); les quantités de zinc retenues (+96% ; P(0,01) ; les concentrations en zinc du foie et du fémur (+61%; P(0,001; et +10%; P(0,05 respectivement). L'addition ultérieure de zinc est sans effet.

Sept accessions représentant la diversité génétique du Sorgho (Sorghum bicolor) ont été cultivées dans une condition de carence (N⁻) et une condition non-limitante (N⁺) en nitrate. Les paramètres de croissance (taille de la plante et le nombre de feuilles), les paramètres physiologiques (teneur en nitrate, teneur en protéines, concentrations totales en carbone et azote) et l'activité de la glutamine synthétase (GS) ont été mesurés dans les feuilles et les racines des plantes de sorgho à trois stades précoces de développement végétatif (2, 4 et 6 semaines après germination). Les résultats montrent que : i) les valeurs obtenues pour l’ensemble des paramètres sont généralement plus faibles en situation de carence en nitrate ; ii) la taille des plantes et le nombre de feuilles sont plus grands sous un régime non-limitant ; iii) tous les paramètres étudiés sauf la teneur en Carbone, étaient sensibles à la disponibilité en azote. Cependant, les différents génotypes étudiés affichent de grandes variations dans leurs réponses aux deux conditions de cultures. On observe une variation de la taille des plantes entre les génotypes au cours du développement végétatif précoce, mais pas pour le nombre de feuilles. De même, on observe une grande variation dans les réponses physiologiques entre les différents génotypes. Des corrélations fortes et significatives ont été détectées entre la taille des plantes et la teneur en nitrate. Cependant ces corrélations varient selon les conditions de cultures et les génotypes étudiés. En outre, la teneur en nitrate et l'activité GS mesurés aux stades précoces de croissance, semblent être de bons marqueurs pour discriminer entre les différents génotypes pour leur aptitude à absorber ou assimiler les nitrates dans les deux conditions de cultures. L’expression dans les feuilles et racines de deux génotypes de sorgho, de deux copies d’un gène candidat pour l’efficacité d’utilisation d’azote, SbNRT1.1 codant pour un transporteur de nitrate, varie en fonction de la disponibilité en nitrate, de l’organe et de l’âge de la plante. Notre étude constitue une première contribution à l’analyse de l’efficacité d’utilisation d’azote chez le sorgho par une approche physiologique et une approche génétique. Les résultats obtenus ouvrent des perspectives pour de futures études fondamentales mais aussi des recherches finalisées qui conduiront à l’identification de génotypes valorisant mieux l’azote
Seven accessions of Sorghum bicolor were grown with low (N⁻) and optimal (N⁺) nitrate supply. Growth parameters (plant height and leaf numbers), physiological parameters (nitrate, protein, total N and total C contents) and the activity of glutamine synthetase (GS) were studied in leaves and roots of sorghum plants at three time points of early vegetative growth (2, 4 and, 6 weeks post emergence). Plant height and leaf number were higher with nitrate supply. Except for carbon, all studied parameters were sensitive to N availability and values were typically lower when nitrate supply was low. However, different genotypes displayed considerable variation in their response to N regimes. Variation among genotypes during early vegetative development was observed for plant height, but not for leaf number. Likewise, physiological parameters varied among accessions. A significant and strong correlation, N- and accession-dependent, was detected between plant height and nitrate content. Moreover, nitrate content and GS activity at early growth stages appeared to be good markers to discriminate between nitrate uptake and assimilation capacities of different accessions under both N conditions. In some sorghum accessions, protein and total N content were indicative of high nitrate reduction and assimilation even under N limitation. Chlorophyll content was also sensitive to N availability. Furthermore, expression studies of SbNRT1.1gene copies in leaves and roots of two accessions reflected variability in expression dependent on nitrogen condition, plant organ, plant age, and gene of interest. This study is helpful to characterize different aspects of the N metabolism in sorghum and may aid in the identification of sorghum genotypes with enhanced nitrogen use efficiency, a trait that is of key interest in one of the most important crop plants in arid and semi-arid regions

Face à l’enjeu de la transition énergétique, l’utilisation de la biomasse végétale ligno-cellulosique pour produire des énergies et matériaux ‘bio-sourcés’, est l’une des alternatives au pétrole ciblées. Le sorgho (Sorghum bicolor) est à ce titre de plus en plus étudié. Sa diversité génétique est une richesse considérable pour concevoir des variétés à forte production de biomasse de tige, de composition biochimique adaptée à divers usages et adaptées à des agroenvironnements limités en eau. Cette thèse s’inscrit dans deux projets d’amélioration variétale du sorgho biomasse, Biomass For the Future (ANR) et BioSorg (Agropolis-Cariplo). Son objectif est de comprendre les traits phénotypiques, de nature morphologique, biochimique, histologique, et leurs interactions, expliquant à l’échelle de l’organe (entrenœud) la production de biomasse de tige du sorgho, sa variabilité génotypique et en réponse à l’environnement climatique notamment hydrique. Pour cela une approche combinant expérimentations et modélisation écophysiologique a été adoptée.Trois saisons d’expérimentation ont été organisées au champ (plateforme DIAPHEN, Mauguio, France), afin de comparer des génotypes sous condition irriguée et déficitaire en eau durant la phase d’allongement des tiges. Deux hybrides de sorgho biomasse ont été étudiés (2013-2014) pour mettre en évidence les traits contribuant à la régulation par la disponibilité en eau de l’accumulation de la biomasse de tige. Une dynamique de développement commune à tous les entrenœuds d’un génotype a été mise en évidence pour les traits histochimiques étudiés ; les entrenœuds d’âge différent sur la tige d’une même plante peuvent donc être utilisés pour le phénotypage de cette dynamique. Ainsi, les traits fixés progressivement durant le développement de l’entrenœud s’avèrent les plus sensibles au déficit hydrique. La quantité de biomasse de tige produite a été réduite par le déficit hydrique et sa composition biochimique modifiée. Ceci s’explique par une réduction du nombre d’entrenœuds allongés, de leur longueur et teneur en ligno-cellulose, mais une augmentation de leur teneur en sucre soluble. Les entrenœuds développés après ré-irrigation ont montré une récupération remarquable à l’inverse des entrenœuds développés durant la période de stress. Ainsi, à la récolte, l’effet du déficit hydrique sur la production de la biomasse de tige était très atténué. Ces mêmes traits ont été étudiés sur 8 génotypes de morphologie et biochimie de tige contrastées (2014-2015). Les résultats ont montré une forte variabilité génotypique de sensibilité au déficit hydrique et de capacité de récupération. Les traits de croissance et histochimie de l’entrenœud ont montré des réponses au statut hydrique partiellement corrélées. La faible corrélation entre traits biochimiques et histologiques suggère que la variabilité de la qualité de tige entre génotypes et environnements s’explique au niveau tissulaire. La stabilité de la production de biomasse de tige est donc contrôlée par ces traits de façon complexe et fonction du pattern de disponibilité en eau.Ces résultats ont été utilisés pour adapter et tester la capacité du modèle écophysiologique Ecomeristem à capturer les traits expliquant la variabilité des phénotypes de sorgho biomasse sous conditions hydriques non limitantes. La validation du modèle s’est avérée satisfaisante avec quelques limites dans sa capacité à capturer les cinétiques de vie des talles et, de fait, la répartition de la biomasse entre talles. L’analyse de sensibilité du modèle a montré que les génotypes simulés produisant le plus de biomasse de tige résultent de combinaisons de traits différentes en fonction de la densité de peuplement. Le trade-off entre propension au tallage et à accumuler plus de biomasse au niveau de l’entrenœud individuel s’avère déterminante. La balance entre ces traits devrait être davantage considérée dans la démarche de phénotypage et d’idéotypage et sous des environnements contrastés
In the context of the energy transition, the use of ligno-cellulosic biomass for producing ‘bio-sourced’ energy and product is one of the major alternatives to oil. Sorghum bicolor is with this respect more and more studied, particularly for water limited cropping environments. Its genetic diversity is a huge opportunity for creating varieties with a high production of stem biomass, with a biochemical composition adapted to diverse end-uses and for water-limited environments. This PhD thesis takes place in the context of two projects dedicated to biomass sorghum improvement: Biomass For the Future (ANR) and BioSorg (Fondation Agropolis-Cariplo). Its objective is to understand the morphological and histochemical traits and their interactions, underlying at organ (internode) level, stem biomass production in sorghum, its genotypic variability and its plasticity in response to climatic environment, in particular water availability. For this purpose, an approach combining field experiments and eco-physiological modeling was adopted. Three experimental seasons were organized in the field (DIAPHEN platform, Mauguio, France), in order to compare genotypes under contrasted water situations (irrigated, water deficit during stem elongation). Two biomass sorghum hybrids were studied (2013-2014) to point out the traits contributing to the regulation by water availability of stem biomass accumulation. First, a common dynamics of internode development for a given genotype was highlighted for studied histochemical traits. This result will enable to use all internodes of different ages on a given plant to set up such a dynamic in a phenotyping context. Accordingly, the traits set up progressively along internode development were those with the highest drought sensitivity. Stem biomass production was reduced by drought and its biochemical composition modified. This could be explained by a reduced number of expanded internodes with a reduced length and ligno-cellulosic content. A contrario, their soluble sugar content was increased. The internodes developed after re-watering observed a remarkable recovery whereas those developed under stress did not recover. At final harvest, water deficit effect on stem biomass production was thus strongly attenuated. The same traits were studied on 8 genotypes more contrasted for stem morphology and biochemistry (2014-2015). The results confirmed those on two hybrids and showed a high genotypic variability for drought sensitivity and recovery capacity. The response to water availability of traits related to internode or stem growth and to their biochemical composition was only partially correlated. The weak correlation between biochemical and histological traits suggests that the vartiability of stem biomass quality among genotypes and environments is explained at tissue level. The stability of stem biomass production is thus a highly complex process involving trade-off among morphological and histochemical traits that may differ depending on drought pattern, targeted end-use and cycle duration.These results were used for adapting and testing the ecophysiological model Ecomeristem in its capacity to capture the traits underlying phenotypic variability in biomass sorghum, in a first time under non-limiting water conditions. Model validation was satisfying but pointed out remaining limitation in the way the model captures tillering and accordingly biomass partitioning among them. A sensitivity analysis was performed showing that the simulated genotypes with the highest stem biomass production resulted from variable trait combinations (model parameters) depending on plant density in the field. The trade-off between tillering propensity and the capacity to accumulate biomass in the individual internode was particularly influencing and the balance between these traits should be further considered in a phenotyping and ideotyping context, with respect to fluctuating environmental conditions

Les tanins condenses (proanthocyanidines) dans les graines de sorgho (sorghum bicolor (l) moench) entrainent une baisse de la valeur alimentaire. Les dosages par les methodes: folin ciocalteu, vanilline hcl, daiber ou la reaction de bate-smith, conduisent a une appreciation globale sans differencier les tanins des autres composes phenoliques de la graine. La separation sur gel sephadex lh20 a permis leur isolement et a montre que les varietes francaises divergent plus par la proportion que par la nature des composes presents. La richesse en polyphenols des varietes est directement liee a la proportion de proanthocyanidines representant jusqu'a 70% des composes phenoliques de la graine a maturite; la majorite des polymeres atteignent 6 a 7 monomeres. Le suivi de l'accumulation des polyphenols dans la graine revele l'apparition des premieres proanthocyanidines dans les trois premiers jours suivant l'anthese. Il existe une polymerisation non enzymatique, qui pourrait se poursuivre au-dela de la recolte. Un test d'inhibition d'une alpha-amylase a ete mis au point et applique aux fractions separees sur sephadex. Etant bien correle aux pertes d'energie metabolisable, il permet d'evaluer in vitro les effets antinutritionnels lies a la presence de tanins dans le sorgho

Les objectifs de cette étude sont de tester l'action (gamme de 15 à 31°C) sur la mise en place de la surface foliaire pendant la phase végétative, chez deux sorghos sucriers (Keller et Lorall), un sorgho fibre et un mai͏̈s. Les expériences ont été réalisées en chambres climatisées, en concition hydriques et azotées optimales et sous un éclairement constant. Cette étude consiste en un suivi et une analyse du rythme d'apparition des feuilles, de l'allongement foliaire et de la taille finale des feuilles, ce qui a permis de déterminer un phyllochrone et une température de base, une vitesse d'élongation et un profil de surface finale de feuilles. Le nombre et la taille des cellules sont aussi suivis pour cerner le mécanisme d'action de la température sur la division et l'élongation cellulaire. Afin de préciser les relations entre la mise en place de la surface foliaire et les aspects trophique et hydrique, la répartition de la matière sèche entre les feuilles, tiges et racines est précisée ainsi que la photosynthèse, la respiration obscure et la transpiration. Les apports de ce travail sont l'acquisition de connaissances en écophysiologie et sur les variations génotypiques, en relation avec la sélection des plantes ; la modélisation des différentes fonctions et de l'interaction plantes-milieux permet de tester différents scénarios agronomiques afin de rechercher une productivité mmaximale en conditions naturelles.

Chez deux cultivars de sorgho, presumes sensibles (icsv 1063) et resistants (migsor) a la secheresse selon des criteres agronomiques, l'activite de la pepc (ec. 4. 1. 1. 31) foliaire a ete mesuree pendant 10 jours au cours d'une contrainte hydrique par suspension totale de l'arrosage, pendant 22 jours apres l'application de deux contraintes successives et enfin, apres la rehydratation des plantes a saturation. L'impact d'une contrainte hydrique par suspension d'arrosage sur le controle de la regulation de la pepc par l'obscurite et la lumiere, a ete egalement etudie. L'etude de la pepc montre que la senescence foliaire est plus marquee chez migsor que chez 1063. Le cultivar 1063 est plus sensible a la deshydratation que migsor. Le malate est un inhibiteur competitif de la pepc des deux cultivars. Au maximum de contrainte, la sensibilite au malate diminue. Ceci temoigne d'une modification de la structure de l'enzyme. Le k0,5 et le nh ne sont pas modifies ni par senescence ni par contrainte hydrique. Une heure apres l'apport d'eau a saturation et avant meme que l'equilibre hydrique ne soit atteint, l'enzyme retrouve ses caracteristiques du jour 30. Chez les deux cultivars, la pepc extraite des feuilles a l'obscurite est plus sensible a la deshydratation que celle extraite des feuilles a la lumiere. Les effets de la contrainte hydrique sur la pepc du sorgho peuvent etre dus a une proteolyse partielle et/ou une diminution de synthese de l'enzyme. Ces processus sont differents de ceux impliques durant la senescence des temoins. Les resultats confirment la difference de tolerance a la secheresse entre 1063 et mig, trouvee sur le terrain et en conditions controlees

Le photopériodisme des variétés locales du Mali a été étudié pour préciser les relations existant entre la phénologie des sorghos et le climat de leur zone d'origine. La répartition de la biomasse de trois variétés d'architecture et photosensibilité différentes a été mesurée. Nous comparons les productions d'une variété locale de grande taille (V1), sa descendance de taille réduite (V2) et une variété hybride de l'Icrisat très productive mais précoce. La sensibilité à la photopériode est une source de plasticité agronomique. La floraison des variétés locales débute en moyenne dans les 20 jours qui précèdent l'arrêt de la saison des pluies. La réduction de taille n'a pas influencé la production de feuilles et donc le potentiel photosynthétique n'a pas été influencé. En revanche, la production de tige de la variété locale V1 (14 t/ha) est très nettement supérieure aux variétés V2 et V3 (respectivement 7 et 5 t/ha). La variété hybride V3 a donné un rendement supérieur (5 t/ha) mais la récolte a nécessité une protection individuelle des panicules contre les oiseaux. Le rendement de la variété V2 (3 t/ha) a été supérieur à son parent V1 (1 t/ha). L'augmentation du rendement résulte du plus grand nombre de talles fertiles développé, ce qui a montré l'intérêt de la réduction de la taille des variétés photopériodiques. On a observé très peu de mobilisation des sucres dans les tiges vers le grain après floraison. L'essentiel de la biomasse racinaire s'est trouvé dans l'horizon 0-40 cm du sol. La réduction de taille des tiges aentraîné une diminution de la production de racines. Le modèle impatience de SARRA-H a été calibré pour prendre en compte le photopériodisme des sorghos du Mali. L'utilisation du modèle a permis de valider le fonctionnement du module de photopériodisme. Le modèle a permis d'intégrer spatialement le génotype, la variabilité climatique et les pratiques culturales des paysans.

Une relation étroite existe entre la longueur de la graine de la feuille-drapeau, la taille des anthères et les stades de l'ontogenèse pollinique chez le sorgho. L'obscurité seule ou associée au froid réduit le taux d'accroissement des paramètres étudiés sans interdire lé développement du gamétophyte mâle qui se poursuit jusqu'à la formation d'un pollen de taille réduite. L'action du stress réduit la teneur en DNA nucléaire des méiocytes de la variété Chouan ; la réduction est maximale après 24 heures à 5ʿC en photopériode normale. La mitose obligatoire du tapis est bloquée et, de plus, la teneur en DNA des noyaux tapétaux pour 24 heures de froid est maintenue entre 2C et 4C chez les variétés Chouan et Tamaran. L'obscurité à 5 ʿC appliquée simultanément au marquage inhibe les synthèses du RNA dans les cellules mères et dans le tapis. Appliqué après l'incorporation du précurseur, le traitement réduit de 80 % le marquage du cytoplasme méiocytaire. Une courte réincubation rétablit totalement les synthèses des cellules mères en préméiose et du tapis, et partiellement celles des méiocytes. Les stress induisent dans le pollen des déficiences physiologiques révélées par quatre tests de viabilité, et un taux d'avortement d'autant plus accentués que le stade d'application est précoce ; la variété Esquirol est la plus sensible au traitement froid et éclairement contrairement aux variétés Sultan et Chouan altérées par l'obscurité, surtout si celle-ci est associées au froid.

Des essais sur le pressage du millet perlé sucré et du sorgho sucré pour l’extraction de sève pour une production éventuelle de bioéthanol ont été effectués en 2009 et 2010. Les essais préliminaires de l’été 2009 ont démontré l’efficacité de la presse à vis pour l’extraction de sève ainsi qu’une meilleure performance avec l’utilisation d’une biomasse finement hachée. Les essais de 2010 ont été effectués à Sainte-Anne-de-Bellevue (Montréal) et à Saint-Augustin-de-Desmaures (Québec) afin de déterminer l’effet de différentes pressions (35, 45 et 55 psi) et de deux moments de récolte et de pressage (avant-midi et après-midi) sur l’extraction de la sève, la teneur et le rendement en sucres du millet perlé sucré et du sorgho sucré. Les résultats ont démontré que l’extraction de sève et la teneur en sucres sont plus élevées chez le sorgho sucré que chez le millet perlé sucré et qu’une pression entre 45 et 55 psi était optimale pour le taux d’extraction et le rendement en sève alors que la pression n’a aucune influence sur la teneur en sucres. La récolte et le pressage effectués en après-midi ont permis d’obtenir des teneurs plus élevées en sucres qu’en avant-midi à un site sur deux. Ces résultats démontrent que le millet perlé sucré et le sorgho sucré représentent une alternative intéressante pour la production de sève qui pourrait être utilisée pour la production de bioéthanol.
Trials related to the extraction of juice from sweet pearl millet and sweet sorghum for bioethanol production were carried out in 2009 and 2010. In summer of 2009, preliminary investigation resulted in a better performance of a specific screw press along with using finely chopped biomass. Based on these results, experimental studies have been done in summer 2010 with a screw press in Saint-Anne-de-Bellevue (Montreal) and Saint-Augustin-de-Desmaures (Quebec). The effects of various compressive forces (35, 45, and 55 psi) as well as a comparison between biomass harvested and pressed in the morning and in the afternoon have been investigated. Results showed a positive impact of a higher pressure on juice extraction. A compressive force between 45 and 55 psi was found to be optimal for juice extraction. However, the compressive force has no effect on juice sugar concentration. Juice of sweet sorghum has higher sugar concentration than that of sweet pearl millet and was also extracted more easily and in a higher volume. Also, pressing in the afternoon was found to be better in terms of sugar concentration of the extracted juice. The results show that sweet pearl millet and sweet sorghum represent an interesting alternative for bioethanol production.

L'absorption minerale est modelisee pour trois macroelements: le potassium, le calcium et le magnesium. Les mesures sont effectuees sur des plantes entieres de concombre (dicotyledone) et de sorgho (monocotyledone), en aquiculture stricte. Le modele utilise (claasen et barber, 1974) est defini par trois parametres d'absorption: l'influx maximum, la constante d'affinite et l'efflux. Quelles que soient les plantes considerees, ce dernier parametre permet d'individualiser deux types de comportement vis-a-vis de l'absorption des cations: l'efflux est une composante passive de l'absorption uniquement pour le potassium; le calcium et le magnesium, quant a eux ne sont pas caracterises par un efflux passif. Lors de l'absorption nette de potassium (influx moins efflux), l'efflux peut representer jusqu'a cinquante pour cent de l'influx maximum chez le concombre contre vingt-cinq pour cent chez le sorgho. Bien que l'influx maximum soit plus eleve chez le concombre, le sorgho apparait comme une plante plus efficace pour l'absorption du potassium, car le rapport efflux sur influx maximum est plus fort chez la dicotyledone. En ce qui concerne les cations divalents: la vitesse d'absorption du magnesium est du meme ordre de grandeur chez ces deux plantes, tandis que celle du calcium est beaucoup plus elevee chez le concombre que chez le sorgho. Dans des conditions d'alimentation potassiques variables, l'efflux de potassium semble jouer un role dans les phenomenes d'antagonisme entre cations qui s'exercent a l'interface solution nutritive-racine: ses variations d'intensite influent sur les vitesses d'absorption des cations divalents

Le sorgho sucré (Sorghum bicolor (L.) Moench) et le millet perlé sucré (Pennisetum glaucum(L.) R.BR.) sont deux graminées résistantes à la sécheresse pouvant servir à la fabrication d’éthanol. Leur potentiel en alimentation animale n’a été observé qu’à travers le sous-produit des industries de l’éthanol : la bagasse. L’objectif de l’étude était de déterminer si le sorgho et le millet perlé sucrés représentent des substituts viables au maïs fourrager quant au rendement, à la valeur nutritive et à l’ensilabilité, en production laitière au Canada. Deux hybrides de sorgho sucré BMR (plus digestible), un de millet perlé sucré et un de maïs fourrager ont été comparés dans cinq écozones canadiennes durant deux années consécutives. Au stade phénologique recommandé pour récolter le maïs fourrager, les sorghos et millet perlé sucrés avaient des rendements similaires au maïs dans trois écozones. En moyenne pour les cinq écozones, la teneur en matière sèche du millet perlé sucré (290 g kg-1) était supérieure à celle des sorghos sucrés (250 g kg-1) alors que celle du maïs était en moyenne de 330 g kg-1. La digestibilité in vitro des fibres insolubles au détergent neutre (NDFd) des sorghos sucrés (710 g kg-1 NDF) était supérieure au maïs (590 g kg-1 NDF) alors que leur teneur en unités nutritives totales (UNT) (530 g kg-1 MS) se rapprochait de celle du maïs (550 g kg-1 MS). Le millet perlé sucré présentait une NDFd et une teneur en UNT inférieures au maïs fourrager pour l’ensemble des écozones. Le processus de fermentation du fourrage en ensilage a été complété avec succès pour l’ensemble des hybrides après 90 jours en mini-silos. Les hybrides de sorgho sucrés testés représentent donc des substituts viables au maïs fourrager, à condition d’obtenir une teneur en matière sèche à la récolte d’au moins 300 g kg-1.
Sweet sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) and sweet pearl millet (Pennisetum glaucum(L.) R. BR.) are two drought-resistant annual grasses that are suitable for ethanol production.However, their potential for animals feeding was only observed through the by-product of ethanol industries : the bagasse. The objective of this study was to determine if sweet sorghum and sweet pearl millet are sustainable alternatives to corn forage in terms of yield, nutritive value, and ensilability in the Canadian dairy context. Two sweet sorghum hybrids BMR, one sweet pearl millet hybrid, and one forage corn hybrid were compared for two years in five Canadian ecozones. Overall, at the recommended forage corn’s harvesting stage, sweet sorghum and sweet pearl millet had equivalent yields than forage corn in three ecozones. In the five ecozones, the average dry matter (DM) of sweet pearl millet (290 g kg-1) was higher than sweet sorghum hybrids (250g kg-1) and lower than corn (330g kg-1). The in vitrodigestibility of neutral detergent fibre (NDFd) was higher for sweet sorghum (710 g kg-1 NDF) than forage corn (590g kg-1 NDF), while total digestible nutrient (TDN) concentration was similar for sweet sorghum (530g kg-1 DM) and forage corn (550 g kg-1 DM). Across all ecozones, sweet pearl millet had lower TDN concentration and lower NDFd than forage corn. The fermentation process of forage to silage was successfully completed for all hybrids after 90 days in mini laboratory-silos. Sweet sorghum hybrids would represent viable substitutes to forage corn, as long as their DM concentration reaches at least 300 g kg-1 at harvest.

Au Sahel, la répartition des pluies irrégulière dans le temps et dans l’espace engendre une forte interaction variété x année et variété x lieu. Pour déterminer les variétés les plus productives en espérance en fonction des lieux, il faudrait de nombreuses années d’expérimentation en chaque lieu, ce qui prendrait beaucoup de temps.Une alternative est de maximiser la production prédite à l’aide d’un modèle de culture décrivant la croissance et le développement de cultures en interaction avec leurs conditions agro-environnementales.La production à maximiser est moyenne sur une distribution de probabilitéd’entrées environnementales, spécifique du lieu, alors que les paramètres variétaux qui maximisent cette production définissent un but de sélection que l’on appelle idéotype.Dans ce travail, nous voulons déterminer une carte d’idéotypes de sorgho. Nous sommes donc confrontés à un problème d’optimisation d’un modèle complexe. Une méthode classiquement utilisée dans ce contexte est la méthode Efficient Global Optimization (EGO), fondée sur un métamodèle de krigeage. Ici, une telle approche n'est pas adaptée. En effet, la distribution des entrées météorologiques suit un modèle stochastiquedont les paramètres varient continûment dans l’espace en suivant un gradient Nord-Sud. L’optimisation des paramètres variétaux est alors conditionnelle à ces paramètres de climat. D’autre part, la fonction à maximiser n’est connue que par un nombre limité de simulations, donc à une erreur près.Notre cadre de travail concerne donc l'optimisation conditionnelle d'une fonction bruitée. Les extensions existantes de l'algorithe $EGO$ ne prennent pas en charge ce cadre. Dans cette thèse, un nouveau critère pour l'optimisation conditionnelle d'une fonction bruitée est proposée et étudié. Une métaphore de l'optimisation conditionnelle est la recherche d'une ligne de crête. A partir de simulations sur des fonctions test, une étude des performances de ce nouveau critère est proposée, de même qu'une comparaison avec le critère habituellement utilisé pour la recherche de ligne de crête. Les résultats de cette étude montrent l'intérêt de notre critère.L'application à la cartographie d'idéotypes de sorgho a été testée sur l'espace couvert par le Sénégal, le sud du Mali et le Burkina Faso. Elle a consisté à maximiser le rendement espéré en fonction de 4 paramètres du modèle Samara : la longueur de la phase végétative, la longueur maximale des racines, le potentiel de réserve des tiges, et la mortalité des feuilles. Les résultats de cette optimisation recoupent en partie l'analyse de sensibilité menée sur ces mêmes paramètres
In the Sahel region, the irregular rainfall distribution in time and space generates variety x year and variety x location interactions. Therefore, determining variety with the best expected yield would take many years of experimentation in each location.Alternatively, the best variety could be identified by maximizing the predicted yield using a crop simulation model that describes growth and development of a crop in interaction with agro-environmental conditions.The average yield depends on the probability distribution of environmental inputs, which is location specific, while the cultivar parameters that maximizethis yield define the ideotype, i.e. the selection target.In this work, we want to draw the map of sorghum ideotypes in Sub Saharan Africa. To face the problem of optimizing a complex model, an algorithm conventionally used in this context is the Efficient Global Optimization method (EGO), based on kriging as a surrogate model. Here, the distribution of meteorological inputs follows a stochastic model whose parameters varycontinuously in space along a North-South gradient. Consequently, the optimization of varietal parameters is conditional on these climate parameters. Moreover, the function to maximize is noisy, because expectation and quantilesare merely estimated with a limited number of simulations. We aimed at adapting the EGO algorithm to the conditional optimization of a noisy function. Extensions exist either for the optimization of noisy functions or for the conditional optimization of deterministic functions, ie the search for the values of a subset of parameters that optimize the function conditionally to the values taken by another subset, which are fixed. A metaphor for conditional optimization is the search for a crest line. No method has yet been developed for the conditional optimization of noisy functions: this is what we propose in this thesis. Testing this new method on test functions shows that, in case of a high level of noise on the function, the PEQI criterion that we propose is better than the PEI criterion usually implemented in such a situation.The application of this new optimization method sorghum ideotypes parameters mapping has been tested in the area covered by Senegal, southern Mali and Burkina Faso. It consisted in maximizing the expected yield with respect to 4 parameters of Samara model: vegetative phase length, maximum root length, stem reserve potential, and leaf mortality. The results of this optimization partly coincide with the sensitivity analysis conducted on these same parameters

La diversité des ressources génétiques est façonnée par de multiples facteurs in situ, parmi lesquels l’action anthropique joue un rôle majeur. La diffusion et la sélection des semences sont les principales pratiques humaines qui influencent l’évolution des plantes cultivées. Au sein des systèmes agricoles familiaux, les pratiques individuelles d’échange et de sélection ne sont pas indépendantes entre elles. En effet, l’organisation des sociétés a un impact considérable sur les pratiques individuelles des agriculteurs car elle influence la diffusion des semences et du savoir qui y est associé.L’objectif de cette thèse est d’améliorer notre compréhension des mécanismes par lesquels l’organisation des sociétés humaines influence l’organisation de la diversité des plantes cultivées in situ. Cette étude combine pour cela des approches de biologie des populations et d’anthropologie sociale et culturelle pour analyser la relation entre l’organisation des sociétés Chuka, Tharaka et Mbeere et l’organisation de la diversité du sorgho (Sorghum bicolor [L.]Moench) sur le versant Est du Mont Kenya.Dans un premier temps, cette étude décrit la distribution de la diversité du sorgho au regard de l’organisation des sociétés. Nous montrons que l’organisation ethnolinguistique structure la distribution de la diversité telle qu’elle est perçue par les agriculteurs (les variétés nommées),et telle que nous l’avons caractérisée à l’aide de marqueurs génétiques et phénotypiques.Cependant, ces deux approches de la diversité ne coïncident pas parfaitement, notamment car certaines variétés locales distinguées par les agriculteurs ne correspondent pas à des unités génétiques distinctes et homogènes. Ces résultats nous amènent à nous interroger sur la cohérence des taxonomies locales vis-à-vis de la structure de la diversité génétique et phénotypique.Dans un second temps, nous testons donc si les agriculteurs appartenant à un même groupe ethnolinguistique identifient, nomment et classent les variétés de manière similaire au regard de leurs caractéristiques phénotypiques, et si les taxonomies paysannes diffèrent entre les groupes. Ces analyses montrent que l’organisation des sociétés a un impact sur la diffusion des systèmes de taxonomies locaux. L’examen des réseaux d’échanges de semences permet de comprendre cette relation en montrant que les échanges de semences, et vraisemblablement du savoir qui y est associé, se font principalement entre personnes de même groupe ethnique.L’effet des différences de représentations, traduites par les taxonomies, sur les pratiques de sélection des semences est enfin discuté.Cette thèse montre donc que l’organisation des sociétés structure la diffusion des semences et du savoir, et qu’elle influence ainsi les pratiques individuelles de gestion de la diversité des agriculteurs. Cette approche pluridisciplinaire ouvre de nouvelles perspectives pour la caractérisation, la conservation et l’amélioration des ressources génétiques
Crop genetic resources are elaborated by multiple environmental factors in situ, among whichthe human action plays a major role. Seed diffusion and selection are the main humanpractices that influence crop evolution on farm. In addition, in most small-scale farmingsystems, farmers’ practices of seed exchanges and selection are not independent. Indeed, theindividual practices are considerably influenced by the organization of societies that shapesseed and knowledge diffusion.This thesis addresses the mechanisms through which the organization of societies shapes cropdiversity in situ. We combined populations’ biology with social and cultural anthropologyapproaches to analyze the relationship between the organization of Chuka, Tharaka andMbeere societies and the patterns of sorghum diversity (Sorghum bicolor [L.] Moench) on theeastern slope of Mont Kenya.This study first describes the patterns of sorghum diversity with regards to the organization ofsocieties. We show that ethnolinguistic organization shapes the distribution of sorghumdiversity as perceived by farmers (the varieties they name), and as characterized by us usingneutral genetic markers and phenotypic descriptors. Nevertheless, these approaches ofdiversity have evidenced some divergence, notably because the local varieties were notdistinct and uniform genetic units. This observation raised questions concerning thecorrespondence between farmers’ taxonomy and the structure of genetic and phenotypicdiversity.This led us to test whether farmers belonging to a same ethnolinguistic group identify, nameand classify varieties consistently regarding their phenotypic characteristics, and whetherthese local taxonomies differ among groups. These analyses showed that the organization ofsocieties impacts the diffusion of local taxonomy.Examination of seed exchange networks finally helped to understand this latter relationshipby showing that seed, and the knowledge probably associated, are exchanged mainly betweenpeople from the same ethnolinguistic group.We further discuss the effect of differences in the way farmers represent sorghum diversity tothemselves, reflected by their taxonomies, on their seed selection practices.This study showed that the organization of societies shapes seed and knowledge exchanges,hence influencing farmers’ individual practices of diversity management. Thispluridisciplinary approach hence gives new perspectives for the characterization, theconservation and the improvement of crop genetic resources

Le travail propose concerne la valorisation papetiere de pailles de cereales et de bagasses de sorgho sucrier. Quelques donnees bibliographiques comparatives sur la structure du bois et des plantes annuelles notamment la paille de cereale et la bagasse du sorgho sucrier (disponibilite, production, utilisation), sur le marche mondial des pates a papiers, leur fabrication par les procedes alcalins, et les nouvelles sequences de blanchiment a base de l'ozone et de peroxyde d'hydrogene sont rapportes dans le premier chapitre. Le second chapitre porte sur la mise au point de conditions originales de blanchiment de pates chimiques de paille d'orge obtenues par des procedes alcalins sans l'emploi de soufre et de chlore. L'ozone est le principal agent de blanchiment. Son utilisation necessite la mise au point de conditions operatoires satisfaisantes pour obtenir une reactivite optimale. La selectivite s'est amelioree par le recours aux pretraitements acides notammant l'acide acetique couple a l'acide ethylene diamine tetra-acetique. Le peroxyde d'hydrogene est utilise en phase finale de blanchiment pour son caractere selectif et delignifiant quand l'ozone devient inefficace. Le troisieme chapitre est consacre a l'etude et la mise au point de la cuisson de bagasse desucree et demoellee de sorgho sucrier, par le procede soude-anthraquinone associe au blanchiment de la pate ecrue par l'ozone et le peroxyde d'hydrogene. La pate ecrue presente des caracteristiques physico-chimiques equivalentes voire superieures a celles de pates chimiques de bois ou de plantes annuelles. Le blanchiment de cette pate chimique par le couple ozone - peroxyde avec pretraitement acide confirme l'excellente qualite papetiere de cette matiere pour l'industrie papetiere

La phosphoenolpyruvate carboxylase (ec 4. 1. 1. 31, pepc) est une enzyme cle de la fixation photosynthetique du co#2 chez les plantes de type c#4. Elle est soumise a un controle transcriptionnel et post-traductionnel dependant de la lumiere. Le mecanisme de photoregulation de la transcription du gene svc4 codant pour l'enzyme a ete etudie chez le sorgho (sorghum vulgare cv. Tamaran). Une proteine foliaire (pcc4-at) affine pour un domaine riche en at (-473 a -447 pb par rapport au depart de la traduction) du promoteur de svc4 a ete identifiee par retardement de migration electrophoretique en gel. Une autre proteine (pcc4-2) interagirait avec une region proximale non encore identifiee du promoteur. La specificite de l'interaction a ete etablie par competition avec un exces de la sonde non marquee. Les facteurs proteiques sont detectes essentiellement dans les extraits de proteines solubles de feuilles etiolees ou des preparations nucleaires correspondantes. Leur affinite pour le promoteur depend du phytochrome (test de photoreversibilite rc/rs). Car des resultats precedents (thomas et al. , 1987, 1990) ont montre que ce photorecepteur controle egalement la transcription de svc4 et l'accumulation de la pepc c#4 in planta, il est suggere que pcc4-at et pcc4-2 sont des represseurs de l'expression du gene dans la feuille etiolee. In vitro, l'affinite de pcc4-at/pcc4-2 pour le promoteur est significativement affaiblie apres incubation de l'extrait de proteines nucleaires en presence d'atp ou de gtp. En presence de k252a, inhibiteur a large spectre des serine/threonine-kinases, la perte d'affinite n'est pas observee. Ces resultats suggerent que la forme non-phosphorylee de pcc4-at/pcc4-2 se lie au promoteur de svc4. Pendant le verdissement, la phosphorylation des facteurs provoquerait la dissociation des complexes, ce qui declencherait l'activite transcriptionnelle du gene. La neosynthese de la pepc dans la feuille etiolee traitee par differents inhibiteurs de proteine-phosphatases (acide okadaique, microcystine-lr) conforte cette hypothese. Pcc4-at et pcc4-2 ne sont pas detectes dans les extraits proteiques de feuilles vertes placees a l'obscurite continue, bien que la transcription de svc4 soit totalement bloquee (thomas et al. , 1987 ; 1990). Il ne le sont pas non plus dans les cellules de la gaine perivasculaire ou la transcription de svc4 n'est jamais observee. Ainsi, la photoregulation de svc4 dans la feuille etiolee, pendant le verdissement, dans la feuille verte et dans les differents tissus foliaires est complexe ; elle met en oeuvre au moins deux voies distinctes de transduction du signal lumineux impliquant un processus de phosphorylation dependant du phytochrome (verdissement) et un autre mecanisme, non precise, mis en place ulterieurement et lie au developpement et a la differenciation des tissus a la lumiere. Enfin, dans le but d'identifier des composants de la transduction du signal, les resultats preliminaires d'une approche cellulaire, basee sur l'utilisation du protoplaste de mesophylle transforme par une contruction plasmidique (promoteur de svc4 fusionne au gene rapporteur gus) sont presentes.

Dans le contexte du réchauffement climatique et de la diminution des réserves de combustibles fossiles, la biomasse lignocellulosique peut fournir une source renouvelable d'énergie, de matériaux et de produits chimiques. En particulier, la production de biogaz par méthanisation est en plein essor. C’est dans ce contexte de bioraffinerie environnementale que se situe ce projet de thèse. Il porte sur deux biomasses lignocellulosiques différentes : le sorgho et le miscanthus ayant l'avantage de combiner un fort potentiel de production de biomasse avec un impact minimal sur l'environnement. Pour ce type de biomasse, il est bien connu que la lignine joue un rôle de barrière à l’accessibilité des composés. Cette thèse a pour objectif de d’étudier l’impact des pré-traitements alcalins, connus pour délignifier la biomasse de manière efficace et ainsi améliorer son bioaccessibilité et donc sa dégradation par digestion anaérobie. L’étude de l’impact de ces pré-traitements sur la composition biochimique des biomasses et leur production méthane a montré que ces impacts diffèrent en fonction de la biomasse et des conditions opératoires des pré-traitements appliqués (réactif, durée, température, teneur en eau). Dans un objectif d’application de co-digestion en méthanisation agricole, l’impact de certains des prétraitements de ces deux biomasses a été étudié lors d’essais en réacteurs batch à recirculation. Le sorgho s’est révélé être un co-substrat adéquat du fumier. Enfin, l’étude originale des mécanismes d’action de ces pré-traitements à l’échelle de la structure anatomique de la biomasse a montré que les pré-traitements agissent différemment suivant la localisation et le type de lignine. Ces travaux de thèse permettent donc une meilleure compréhension de l’impact des pré-traitements sur différentes biomasses lignocellulosiques
In the context of global warming and declining fossil fuel reserves, lignocellulosic biomass can provide a renewable source of energy, materials and chemicals. In particular, biogas production by anaerobic digestion is facing a fast development. This thesis project takes place in this biorefinery concept. Two different lignocellulosic biomasses, which present the advantage of combining high biomass production potential with minimal environmental impact, were studied. For this kind of biomass, it is well known that lignin acts as a barrier to the accessibility of compounds. The objective of this thesis was to study the impact of alkaline pre-treatments, known be efficient in biomass delignification and thus improve its bioaccessibility and its degradation by anaerobic digestion. The study of the impact of these pre-treatments on the biochemical composition of biomasses and their methane production showed that these impacts were different according the biomass and the operating conditions of the applied pre-treatments (reagent, duration, temperature, water content). With the aim of applying it in agricultural anaerobic co-digestion context, the impact of some of these pre-treatments of sorghum and miscanthus was studied in leach bed reactors. Sorghum was found to be an adequate co-substrate for manure. Finally, the original study of the mechanisms of action of these pre-treatments at the biomass anatomical structure scale showed that the pre-treatments act differently depending on the location and type of lignin. This thesis work therefore allows a better understanding of the impact of pre-treatments on different lignocellulosic biomasses