Добірка наукової літератури з теми "Adaptation aux plantes"

A 5-yr study was conducted to evaluate the winter hardiness and growth potential of seedlings of Betulapendula and Betulanigra in order to provide adequate recommendations regarding their adaptation to different climatic conditions. Plants were grown at nine sites of the Réseau d'Essais des Plantes Ligneuses Ornementales du Québec. Betulapendula and B. nigra were not severely affected by winter conditions at any sites and could be used in zones 2 and 2a, respectively. Although, B. pendula could be successfully grown in all tested area, B. nigra could be better produced in zone 5. Key words: Betulapendula, Betulanigra, birch, hardiness, winter damage, growth potential, evaluation

The objective of this work was to evaluate the effect on the physiological and biochemical aspects of garlic submitted to water deficit, knowing that the popular garlic Allium sativum L. is a culture known worldwide for its medicinal, culinary and ecological properties of agricultural pests. were constituted with water condition of 100; 75; 50 and 25% of pot capacity (CP). Three bulbs were planted per pot (5 L) containing Plantmax® substrate, irrigated every two days, according to pot capacity. The chlorophyll index was evaluated during the first and last week of greenhouse treatments. At 45 days after the treatments, the garlic plants were harvested to evaluate the physiological and biochemical parameters. Garlic plants showed to be sensitive to water deficit, resulting in lower leaf length and fresh biomass. Water stress induced the activity of the APX enzyme in the leaves and of the POD in the roots, as well as increase of proteins in the bulbilhos as biochemical mechanisms of adaptation.

Acacia spirorbis est une légumineuse endémique de Nouvelle-Calédonie se développant sur des sols calcaires, métallifères et volcano-sédimentaires, établissant des symbioses avec des bactéries fixatrices d’azote. Pour comprendre la contribution de la symbiose dans l’adaptation de la plante à des milieux contrastés et parfois extrêmes, nous avons évalué la fixation d’azote en conditions naturelles, caractérisé les rhizobia associés à cette plante et analysé la réponse adaptative de la plante aux éléments traces métalliques dans ses tissus racinaires, notamment au niveau des nodules.Nous avons mis en évidence que la symbiose rhizobienne fournissait plus de 80 % de l’azote total chez des populations naturelles d’A. spirorbis se développant sur des sites d’étude présentant des sols calcaires, métallifères et volcano-sédimentaires. Cette valeur est remarquable puisque, pour A. mangium, A.melanoxylon et A.mucronata, les valeurs moyennes sont respectivement de 50 %, 43 % et 58 %. Les rhizobia symbiotiques associés à A. spirorbis appartiennent aux α- et β-protéobactéries, genres Bradyrhizobium et Paraburkholderia, révélant ainsi une très large gamme de symbiontes et une faible sélectivité de partenaire. De manière remarquable, la taxonomie et le phénotype de ces souches sont structurés et adaptés aux conditions édaphiques. Enfin, les signatures chimiques des tissus internes des nodules reflètent les propriétés chimiques des sols dans lesquels ils se sont développés, indiquant une potentielle gestion des éléments traces métalliques dans ces tissus. Tous ces éléments suggèrent que la symbiose fixatrice d’azote contribue de manière significative dans l’adaptation d’Acacia spirorbis à des sols contrastés et pouvant présenter une toxicité polymétallique extrême.

The maintenance of adaptability to the exposure to agroecological extreme environments is generally a feature after the long-term domestication of crops. Auxin influences plant growth in all environments. At present, the research on the auxin response factors (ARFs) has been very in-depth. However, there is still a large gap in the research on the origin, evolution, and regulatory networks of the Auxin-responsive protein (AUX/IAA) family. Here, we identified 495 AUX/IAAs from 19 representative species covering aquatic algae to angiosperms and found that they originated from early bryophytes and mainly expanded by polyploidy in angiosperms. In the domesticated crop quinoa, the evolutionary model of the IAA family is relatively independent and forms a robust regulatory network with auxin signals and energy metabolism pathways. In the nitrogen-deficient environment, CqIAAs (Chenopodium quinoa AUX/IAAs), auxin signals, and TCA pathway genes induced expression in young roots to promote root elongation and could regulate the balance of carbon and nitrogen metabolism to maintain the adaptation of early seedlings in poor environments. Furthermore, a rapidly evolving CqIAA (AUR62011942) not only has different expression levels in two quinoa seeds but also has a significant stress response when seedlings face nitrogen deficiency stress, which may be a key factor in the adaptive regulation of the barren environment. Our research provides valuable clues for understanding the origin, evolution, and functional innovation of auxin signaling and also provides a reference for future agricultural breeding in the context of global environmental changes.

Abstract The environment in which eukaryotes first evolved was drastically different from what they experience today, and one of the key limiting factors was the availability of oxygen for mitochondrial respiration. During the transition to a fully oxygenated Earth, other compounds such as sulfide posed a considerable constraint on using mitochondrial aerobic respiration for energy production. The ancestors of animals, and those that first evolved from the simpler eukaryotes have mitochondrial respiratory components that are absent from later-evolving animals. Specifically, mitochondria of most basal metazoans have a sulfide-resistant alternative oxidase (AOX), which provides a secondary oxidative pathway to the classical cytochrome pathway. In this essay, I argue that because of its resistance to sulfide, AOX respiration was critical to the evolution of animals by enabling oxidative metabolism under otherwise inhibitory conditions. I hypothesize that AOX allowed for metabolic flexibility during the stochastic oxygen environment of early Earth which shaped the evolution of basal metazoans. I briefly describe the known functions of AOX, with a particular focus on the decreased production of reactive oxygen species (ROS) during stress conditions. Then, I propose three evolutionary consequences of AOX-mediated protection from ROS observed in basal metazoans: 1) adaptation to stressful environments, 2) the persistence of facultative sexual reproduction, and 3) decreased mitochondrial DNA mutation rates. Recognizing the diversity of mitochondrial respiratory systems present in animals may help resolve the mechanisms involved in major evolutionary processes such as adaptation and speciation.

Alternative oxidase (AOX) is a ubiquinol terminal oxidase that is involved in fungal mitochondrial oxidative phosphorylation. In this study, we analyzed the roles of AOX in Botrytis cinerea by generating BcAOX deletion mutants. The mutants exhibited defects in mycelial growth, sporulation, spore germination, and virulence. Furthermore, the sensitivity of the mutants to quinone outside inhibitor fungicides and oxidative stress were increased. All phenotypic variations could be restored in the complemented strain. In summary, these results showed that BcAOX is involved in the regulation for vegetative development, adaptation to environmental stress, and virulence of B. cinerea.

Iodine is a non-essential element for land plants, but is considered as a beneficial element, related to antioxidant capacity, environmental adaptations and improvement of plant growth. Salinity is one of the more recurrent abiotic stresses worldwide, seriously affecting vegetal production. The aim of this work was to evaluate iodine application (Q products® and KIO3, Quimcasa de México, Naucalpan, Mexico) in strawberry plants under normal and salt stress conditions. Growth, antioxidant content, essential minerals, iodine accumulation and fruit quality were evaluated. The results showed that, under stress conditions, the application of Q products increased ascorbate peroxidase (APX) and catalase (CAT) activity as well as glutathione (GSH) content and yield in fruit, without avoiding biomass loss; with the application of KIO3 an increase in GSH and APX activity as well as P and K concentrations were obtained. In leaves an increase in P, Ca, Mn and iodine accumulation was evidenced with the application of Q products, and an increased concentration of ascorbic acid and iodine with KIO3 treatments. Under normal conditions in fruits, the application of Q products increased phenolic compounds synthesis; additionally, an increase in Ca and Mn concentrations was shown. KIO3 application increased the firmness and Mn. In leaves, the application of Q products increased chlorophyll a, b and calcium. In conclusion, the application of iodine improves the quality value of strawberries under normal conditions and provides an enhancement of salt stress tolerance.

Bryophytes are poikilohydric organisms that can be used as model plants to study desiccation tolerance mechanisms. The main objective of this study was to examine the activities of the antioxidant enzymes ascorbate peroxidase (APX), catalase (CAT) and guaiacol peroxidase (POD) in the rehydrated and desiccated states in Syntrichia ruralis (Hedw.) Web. & Mohr. from two slopes, one North-east (NE) and one South-west (SW) facing and collected in different seasons. Our results showed seasonal variation in the enzymatic activities of APX, CAT and POD between the slopes in both the rehydrated and desiccated states. The mean value of all the activities of APX, CAT and POD and MDA contents (a measure of lipid peroxidation) tended to be higher in moss cushions collected from the NE compared to the SW facing slopes except in summer season. The mean values of all enzymatic activities were higher in desiccated states as compared with rehydrated states. Protein content has lower values in summer and winter season. Differences in the antioxidant activities of the mosses growing on the two slopes may reflect adaptations to desiccation stress.

Nous nous sommes intéressés à l’interaction entre une Poacée, le maïs, et l’insecte Spodoptera frugiperda, afin d’étudier le principe de coévolution. Les Poacées synthétisent le DIMBOA, composé aux effets bactéricides, fongicides et insecticides. Les noctuelles comme S. Frugiperda, un ravageur du maïs, ont dû s’adapter à cette voie de biosynthèse. L’origine de la voie de biosynthèse du DIMBOA a été étudiée par une approche bioinformatique. Notre étude suggère que la voie de biosynthèse a été initiée par le réarrangement de deux gènes nouvellement dupliqués, Bx1 et Bx2, à l’extrémité d’un chromosome d’un Poaceae ancêtre. Bx2, un gène codant pour un P450, a ensuite été dupliqué pour mener aux 4 P450s de la voie qui ont ensuite évolué par des phénomènes de divergence fonctionnelle et/ou de sélection positive, menant à leur spécificité de substrat. Nous avons démontré par des approches métabolomiques et transcriptomiques que des maïs dont la voie de biosynthèse a été bloquée au niveau des gènes Bx1 et Bx3 pouvaient simuler des étapes évolutives ancestrales disparues. Nous avons alors comparé l’effet de l’ingestion du maïs normal et des mutants sur les larves de S. Frugiperda par des études toxicologiques et transcritomiques. Enfin, nous avons étudié l’impact toxicologique des différents intermédiaires de la voie sur larves d’insectes. Les résultats montrent qu’au cours de la coévolution, l’insecte S. Frugiperda a optimisé sa réponse à la voie de biosynthèse complète, mais n’est plus adapté aux étapes ancestrales de la voie et précurseurs du DIMBOA. Cette observation permet d’envisager la manipulation d’une défense constitutive du maïs contre un de ses principaux ravageurs
To study the principle of plant-insect co-evolution, we studied the interaction between a Poaceae, Zea mays, and the insect Spodoptera frugiperda. The Poaceae developed the DIMBOA-biosynthetic pathway, compound with bactericide, fungicide and insecticide effects. Noctuid moths like S. Frugiperda, a maize pest, had to coevolve when the pathway expanded. We studied the origin of the DIMBOA-biosynthetic pathway in Poaceae by a bioinformatic approach and demonstrated that the origin of the pathway was the rearrangement of two new duplicated genes, Bx1 and Bx2, at the tip of a chromosome of a poaceous ancestor. Bx2 was further duplicated, leading to the 4 P450s of the pathway which further evolved by functional divergence and/or positive selection processes, explaining their actual high substrate specificity. We also characterized maize lines for which the pathway was blocked in the Bx1 and Bx3 genes by metabolomic and transcriptomic approaches and demonstrated that they could be used to simulate disappeared evolutionary ancestral steps. We then compared the influence of the ingestion of wild type or Bx1 and Bx3 mutant plants on S. Frugiperda larvae by a toxicological study and a transcriptomic approach. Finally, we studied the toxicological impact of different pathway intermediates on insect larvae. Our results demonstrate that, during coevolution, the polyphagous insect S. Frugiperda has optimized its response to the entire pathway and is no longer adapted to ancestral steps of the pathway and DIMBOA precursors. This observation allows us to envisage the manipulation of a maize constitutive defense as a way to fight against one of its main pest

L’utilisation de variétés de plantes porteuses de gènes majeurs de résistance a longtemps été une solution privilégiée pour lutter contre les maladies des plantes. Cependant, la capacité des agents pathogènes à s’adapter à ces variétés après seulement quelques années de culture rend nécessaire la recherche de résistances à la fois efficaces et durables. Les objectifs de cette thèse étaient (i) d’identifier chez la plante des régions génomiques contraignant l’évolution des agents pathogènes en induisant des effets de dérive génétique et (ii) d’étudier l’impact des forces évolutives induites par la plante sur la capacité d’adaptation des pathogènes aux résistances variétales, l’ambition étant par la suite d’employer au mieux ces forces pour limiter l’évolution des pathogènes. Le pathosystème piment (Capsicum annuum) – PVY (Potato virus Y) a été principalement utilisé pour mener ces travaux de recherche. Afin de répondre au premier objectif, une cartographie de QTL (quantitative trait loci) sur une population biparentale de piment et une étude de génétique d’association sur une core-collection de piments ont été réalisées. Ces deux approches ont permis de mettre en évidence des régions génomiques sur les chromosomes 6, 7 et 12 impliquées dans le contrôle de la taille efficace des populations virales lors de l’étape d’inoculation du virus dans la plante. Certains de ces QTL ont montré une action vis-à-vis du PVY et du CMV (Cucumber mosaic virus) tandis que d’autres se sont révélés être spécifiques d’une seule espèce virale. Par ailleurs,le QTL détecté sur le chromosome 6 co-localise avec un QTL précédemment identifié comme contrôlant l’accumulation virale et interagissant avec un QTL affectant la fréquence de contournement d’un gène majeur de résistance. Pour répondre au second objectif, une analyse de la corrélation entre l’intensité des forces évolutives induites par la plante et une estimation expérimentale de la durabilité du gène majeur a été réalisée. De l’évolution expérimentale de populations de PVY sur des plantes induisant des effets de dérive génétique, de sélection et d’accumulation virale contrastés a également été effectuée. Ces deux études ont démontré qu’une plante induisant une forte dérive génétique associée à une réduction de l’accumulation virale permettait de contraindre l’évolution des populations virales, voire d’entraîner leur extinction. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour le déploiement de déterminants génétiques de la plante qui influenceraient directement le potentiel évolutif du pathogène et permettraient de préserver la durabilité des gènes majeurs de résistance
Plants carrying major resistance genes have been widely used to fight against diseases. However, the pathogensability to overcome the resistance after a few years of usage requires the search for efficient and durable resistances.The objectives of this thesis were (i) to identify plant genomic regions limiting pathogen evolution by inducinggenetic drift effects and (ii) to study the impact of the evolutionary forces imposed by the plant on the pathogenability to adapt to resistance, the goal being to further use these forces to limit pathogen evolution. The pepper(Capsicum annuum) – PVY (Potato virus Y) pathosystem has been mainly used to conduct these researches.Regarding the first objective, quantitative trait loci (QTL) were mapped on a biparental pepper population andthrough genome-wide association on a pepper core-collection. These approaches have allowed the detection ofgenomic regions on chromosomes 6, 7 and 12 controlling viral effective population size during the inoculationstep. Some of these QTLs were common to PVY and CMV (Cucumber mosaic virus) while other were virusspecific.Moreover, the QTL detected on chromosome 6 colocalizes with a previously identified QTL controllingPVY accumulation and interacting with a QTL affecting the breakdown frequency of a major resistance gene.Regarding the second objective, a correlation analysis between the evolutionary forces imposed by the plant andan experimental estimation of the durability of a major resistance gene has been done. Experimental evolution ofPVY populations on plants contrasted for the levels of genetic drift, selection and virus accumulation they imposedhas also been performed. Both studies demonstrated that a plant inducing a strong genetic drift combined to areduction in virus accumulation limits virus evolution and could even lead to the extinction of the virus population.These results open new perspectives to deploy plant genetic factors directly controlling pathogen evolutionarypotential and could help to preserve the durability of major resistance genes

Le succès des espèces invasives est influencé à la fois par les caractéristiques de l’espèce exotique et les caractéristiques de la communauté d’accueil. Il va donc dépendre des stratégies de réponses de ces espèces aux contraintes environnementales. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à une espèce végétale : l’espèce Ludwigia grandiflora subsp. Hexapetala, la Jussie à grandes fleurs. Cette espèce amphiphyte est considérée comme la plante « aquatique » la plus invasive en France. Cette thèse vise à approfondir nos connaissances sur les mécanismes d’adaptation, les stratégies de croissance et de colonisation de cette espèce face aux contraintes environnementales afin de mieux comprendre et expliquer son succès invasif. Les réponses de cette espèce face à des paramètres abiotiques et biotiques ont été étudiées via une approche par les traits fonctionnels. Pour cela, des approches expérimentales en conditions contrôlées et semi-contrôlées ont été réalisées. Nos résultats montrent que cette espèce possède une grande capacité d’adaptation aux fluctuations des paramètres abiotiques du milieu. Par ailleurs, L. Grandiflora possède un taux croissance élevé, elle est capable de compenser la perte de biomasse due à la pression des herbivores et forme une dense canopée en réponse à la compétition. La stratégie de réponse de L. Grandiflora aux pressions biotiques est à la fois dépendante de sa propre densité, de la densité et du statut de l’espèce voisine (indigène vs exotique), mais aussi du milieu (terrestre vs aquatique). Les stratégies de réponses de cette espèce face aux contraintes abiotiques et aux interactions biotiques pourraient expliquer son succès invasif
The success of invasive species depends on the characteristics of exotic species (their biological traits) and the characteristics of their introduced habitats (biotic and abiotic characteristics). The success of these species will depend on their response strategies to environmental constraints. In this thesis, we focus on the the Large Water Primrose plant species, Ludwigia grandiflora subsp. Hexapetala,. This amphiphyte species is considered as the most invasive aquatic plant in France. The present thesis aims to improve our knowledge on the adaptive strategies of Ludwigia grandiflora to environmental constraints in order to better understand and explain its invasive success. The responses of this species to abiotic parameters and biotic interaction were investigated using a functional traits approach. To achieve these goals, we conducted microcosm and mesocosm experiments. We demonstrated that L. Grandiflora possesses a large adaptive capacity to respond to fluctuations of abiotic factors (e. G. Variation of water depth, light intensity, salinization of ecosystems). Furthermore, our results showed that L. Grandiflora had a high growth rate, compensated herbivore damages and was able to produce a dense canopy in response to competition. However, the response strategy of L. Grandiflora to biotic pressure (competition and predation) depended on its own density, on the density and the status (native vs exotic) of neighboring species and on its environment (terrestrial vs aquatic). The response strategies of L. Grandiflora face to abiotic parameters and biotic pressure could explain its invasive success

La légionnaire d’automne, Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), est un ravageur polyphage qui se nourrit de nombreuses plantes hôtes, dont des cultures importantes comme le maïs, le riz et le sorgho. Ce ravageur est responsable chaque année de milliards de dollars de pertes agricoles et n'a envahi que récemment l'hémisphère oriental, dont l'Asie. La lutte contre cet insecte se base principalement sur l’utilisation d’insecticides ce qui a entrainé l’apparition de résistance à de nombreuses classes chimiques d’insecticides. S. frugiperda a développé des mécanismes sophistiqués d’adaptation pour éliminer les composés toxiques (toxines de plantes ou insecticides) comme la surexpression et la duplication de gènes d’enzymes de détoxication. Souvent exprimées à un niveau basal, ces enzymes sont induites quand l’insecte est exposé à un xénobiotique. Si ces dernières sont bien connues chez plusieurs insectes ravageurs, les facteurs de transcription impliqués dans le contrôle de leur expression restent largement inexplorés. Le but de ma thèse a été de déterminer le rôle du facteur de transcription Cap'n'collar isoforme C (CncC) et musculoaponeurotic fibrosarcoma (Maf) dans l’adaptation de S. frugiperda aux xénobiotiques en utilisant le modèle cellulaire Sf9. J'ai montré que CncC et plusieurs gènes de détoxication sont induits par l'indole 3-carbinol (I3C), un glucosynolate présent dans les Brassicaceae comme le chou et le brocoli, et le méthoprène (Mtp), un insecticide qui imite l'hormone juvénile (JH). J’ai montré que la surexpression transitoire de CncC en cellules Sf9 est suivie d'une surexpression de certains de ces mêmes gènes de détoxication. Afin de caractériser le rôle des facteurs de transcription dans cette réponse j’ai établi deux types de lignées cellulaires transformées de manière stable. Le premier surexprime (OE) CncC, Maf ou les deux gènes et le second a été muté pour CncC (Knock-Out, KO) en utilisant la technique du CRISPR/Cas9. J’ai réalisé des tests de viabilité (MTT) et utilisé des sondes moléculaires en High Content Screening (HCS) pour tester si la modification de la voie de CncC:Maf affectait la capacité des cellules à faire face au stress toxique. Les lignées OE étaient plus tolérantes à l'I3C et au Mtp que le contrôle, tandis que les lignées KO étaient plus sensibles à ces composés. Les activités d’enzymes de détoxication, les carboxylesterases (CE) et les glutathion S-transférases (GST), à l'égard de substrats modèles étaient accrues dans les lignées OE, alors qu'elles étaient diminuées dans les lignées KO. Des études récentes ont montré que l'activation de la voie de CncC:Maf est médiée par la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) lors d'un stress toxique. J’ai donc mesuré la production de ROS dans les cellules Sf9 traitées avec l’I3C et le Mtp. Les deux composés ont déclenché des pulses de ROS bien qu’à des niveaux limités dans les lignées OE, contrairement aux lignées KO pour lesquelles les niveaux de ROS étaient plus importants. L'utilisation d'un antioxydant a annulé les pulses de ROS et restauré la tolérance des cellules KO à l'I3C et au Mtp. Enfin, j’ai comparé les gènes différentiellement exprimés dans les lignées OE et KO lors une analyse transcriptomique (RNA-seq). Ceci m’a permis d'identifier les gènes potentiellement contrôlés par CncC et Maf, la plupart d'entre eux étant des gènes de détoxication dont le rôle dans la résistance aux insecticides et la métabolisation de composés de plantes a été démontrée dans plusieurs études. En conclusion, je présente ici de nouvelles données suggérant que la voie de signalisation CncC:Maf joue un rôle central dans l'adaptation des FAW aux composés environnementaux toxiques et aux insecticides. Ces connaissances aident à mieux comprendre les voies d'expression des gènes de détoxication et peuvent être utiles à la conception de nouveaux moyens de lutte contre les insectes en interférant avec ces voies et l'expression des gènes de détoxication
The fall armyworm (FAW), Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) is a polyphagous pest feeding on numerous host-plants including important crops such as maize, rice and sorghum. It is one of the world’s most destructive pests which only recently invaded the eastern hemisphere incl. Asia. It provides exceptional economic damage in many crops across continents each year. Controlling this insect pest largely relies on the application of insecticides resulting in the development of resistance to many classes of synthetic insecticides. FAW has developed sophisticated adaptive mechanisms to eliminate xenobiotics (plant secondary metabolites and insecticides), among them, upregulation and duplication of genes expressing detoxification enzymes. They are often expressed at low basal level and induced when the insect is exposed to xenobiotics. While the role of these enzymes is well characterized in several pest insects, the transcription factors controlling their expression remain largely unexplored. The aim of my thesis was to determine the role of Cap'n'collar isoform C (CncC) and musculoaponeurotic fibrosarcoma (Maf) in S. frugiperda adaptation to xenobiotics employing an Sf9 cell model.I used the cell model of S. frugiperda, the Sf9 cells and showed that CncC, Maf and several detoxification enzymes are induced after exposure to indole 3-carbinol (I3C), a glucosinolate found in Brassicaceae such as cabbage and broccoli, and methoprene (Mtp), a juvenile hormone (JH) mimic insecticide. I showed that transient overexpression of CncC and Maf in Sf9 cells was followed by overexpression of several detoxification genes. In order to characterize the role of these transcription factors in response to xenobiotics two types of stably transformed cell lines were established. The first cell lines overexpress CncC, Maf or both genes while the second were mutated for CncC (Knock-Out, KO) using the CRISPR/Cas9 technique. I performed cell viability assays (MTT) and used molecular probes in High Content Screening (HCS) to test whether the modification of the CncC:Maf pathway affected the ability of Sf9 cells to cope with toxic stress. The OE cell lines were more tolerant to I3C and Mtp than the control (wildtype Sf9 cell line), whereas the KO cell lines were more sensitive to these xenobiotics. The activities of some detoxification enzymes, carboxylesterases (CEs) and glutathione S-transferases (GSTs) toward model substrates were also increased in OE cell lines, whereas they were decreased in KO cell lines. Recent studies have suggested that activation of the CncC:Maf pathway is mediated by the production of reactive oxygen species (ROS) upon toxic stress. I therefore measured ROS production in Sf9 cells treated with I3C and Mtp. Both xenobiotics triggered in-cell ROS pulses although at limited levels in OE lines, unlike to KO lines for which ROS levels were more prominent. The use of an antioxidant suppressed the ROS pulses and restored tolerance of KO cells to I3C and Mtp. Finally, I compared the differentially expressed genes in the OE and KO cell lines in a transcriptomic analysis using RNA-seq. This allowed me to identify genes potentially controlled by CncC and Maf, most of them being detoxification genes with a role in insecticide resistance and metabolism of plant compounds as demonstrated in several studies. In conclusion, I present here new data in designed model Sf9 cell lines suggesting that the CncC:Maf signaling pathway plays a central role in FAW adaptation to toxic environmental compounds and insecticides. This knowledge helps to better understand pathways in detoxification gene expression and can be helpful to design next- generation insect control measures by interfering with these pathways and detoxification gene expression

Les caractéristiques sensorielles peuvent être mesurées par des méthodes descriptives d'évaluation sensorielle, parmi lesquelles le profil conventionnel. Les résultats sensoriels de profil présentent une forte variabilité, due, d'une part aux différences entre les sujets du panel, et d'autre part à la variabilité intra-lot, et notamment aux différences existant entre les individus d'un échantillon. À ce jour, la variabilité des sujets est prise en compte et les méthodologies de collecte et d'analyse des données ont été adaptées dans ce but. Néanmoins, la variabilité intra-lot n'a pas été abordée, malgré le challenge qu'elle représente. Avec pour produit modèle la pomme, ce travail de thèse aborde la problématique de la variabilité intra-lot sous deux angles : la mesure de la variabilité et la réduction de la variabilité, dans le but d'obtenir une mesure sensorielle plus fiable. Premièrement, la capacité de discrimination du panel a été observée entre les variétés étudiées et entre les fruits de chaque variété, identifiés comme différents selon une mesure instrumentale. Deuxièmement, afin de prendre en compte la variabilité intra-lot, le modèle d'analyse de la variance classiquement utilisé en évaluation sensorielle a été adapté avec l'ajout d'un facteur fruit hiérarchisé au facteur variété. Cette adaptation implique le partage de chaque fruit par plusieurs sujets. L'application de ce modèle a démontré l'importance de la variabilité intra-lot et l'importance du choix du modèle pour obtenir des résultats plus pertinents. De plus, le modèle d'analyse de la variance déterminé a été adapté afin de distinguer désaccord pur entre les sujets et différences de dispersion. Enfin, une réduction de la variabilité effective est obtenue par le partage des fruits ou par une homogénéisation instrumentale, cette dernière étant dépendante de la variété et de la mesure choisie. Les résultats de ce travail apportent des clés méthodologiques pour l'obtention de résultats fiables dans la cadre de l'évaluation sensorielle de produits variables
The sensory characteristics are evaluated by descriptive methods of sensory evaluation, such as the conventional profile. The sensory results from profiling present a large variability, due to differences between assessors on the one hand, and within-batch variability, that is differences between units of a sample, on the other hand. To date, differences between assessors are taken into account and sensory methodologies have been adapted for that. Nevertheless, within-batch variability has not been tackled, despite the challenge it represents. With the apple as a model, this PhD work addresses the issue of within-batch variability from two points of view: the measuring of variability and the reduction of variability, with the aim of improving the reliability of the sensory measure. First, the capacity of the panel to discriminate between apples from different cultivars and between apples, identified as different by an instrumental measure, within each cultivar has been observed. Second, in order to take within-batch variability into account, the standard models for analysis of variance used in sensory evaluation has been adapted by adding a fruit factor nested within the cultivar factor. This adaptation requires the sharing of each piece of fruit by several assessors. The application of this model has demonstrated the importance of within-batch variability and the consequence of model choice to obtain more relevant results. In addition, the determined model for analysis of variance has been adapted to distinguish between assessors' disagreement and scaling differences. Finally, a reduction of variability has been obtained through the sharing of fruits and after the homogenization by instrumental measurement, the latter depending on the cultivar and on the chosen measure. The results of the present work provide methodological keys to obtain reliable sensory results in the frame of the evaluation of products subject to biological variation

De nombreuses populations voient leurs conditions de vie modifiées par les changements globaux. Au-delà de leurs conséquences écologiques, les changements globaux peuvent également modifier les régimes de sélection des populations. Le déclin récent des pollinisateurs pourrait altérer fortement le succès reproducteur de nombreuses populations de plantes à fleurs. Cependant, ses conséquences évolutives n'ont pas été étudiées jusqu'ici. Cette thèse traite de la possibilité d'adaptation des stratégies de reproduction des plantes face aux changements globaux et plus spécifiquement face au déclin des pollinisateurs. Cette question a été abordée en deux temps. Premièrement, l'analyse de l'abondante littérature théorique et empirique sur les systèmes de reproduction des plantes et dans un moindre mesure la construction d'un modèle d'évolution des traits floraux d'attraction ont permis de clarifier des scénarios d'évolution à court terme. Deuxièmement, une approche empirique originale a été menée, consistant à comparer directement les traits de populations ancestrales et descendantes de trois espèces annuelles, à partir de la culture en jardin commun de graines anciennes et récentes en provenance de régions où des indices de déclin des pollinisateurs existent. Cette approche permet de mettre clairement en évidence l'évolution génétique. Les données existantes indiquent que le déclin des pollinisateurs peut accentuer la limitation pollinique et par conséquent augmenter la sélection sur les traits floraux. Par ailleurs, la variation génétique substantielle dans les populations suggère que l'évolution rapide des populations de plantes est possible. L'analyse de la littérature et notre étude théorique suggèrent que l'accroissement de la capacité d'autofécondation autonome ou l'accroissement de l'attraction des pollinisateurs sont deux scénarios d'évolution possibles. Deux types de réponses évolutives ressortent de nos travaux expérimentaux. D'abord, une avancée du calendrier de floraison a été retrouvée chez les trois espèces étudiées. Ce résultat souligne le rôle de l'évolution génétique, et pas seulement de la plasticité phénotypique, dans les avancées de phénologies de printemps que l'on retrouve chez de très nombreux organismes. Ensuite, contrairement aux traits de phénologie, les traits floraux ont évolué dans des directions opposées selon les espèces. Ainsi, des traits floraux a priori plus attractifs ont évolué chez une des espèces tandis que pour une autre, des traits floraux a priori moins attractifs ont évolué, mais s'accompagnent d'une meilleure capacité d'autofécondation autonome. Cette étude confirme que les traits de reproduction des plantes peuvent évoluer en quelques décennies seulement. La possibilité du sauvetage évolutif des populations, par l'évolution rapide des traits et des stratégies de reproduction des plantes, est une perspective de recherche qui découle de ces résultats
Global change alters life conditions of numerous populations. Beyond ecological consequences, global change can also modify selection regimes in populations. While the recent pollinator decline may specifically affect the reproductive success of flowering plants, its evolutionary consequences have not been studied yet. This thesis deals with the possibility of adaptation of plant reproductive strategies under global change and more specifically under pollinator decline. This question was addressed in two steps. First, the analysis of the extensive literature on plant mating systems, and, to a lesser extent, the construction of a model for the evolution of attractive floral traits, allowed us to clarify evolutionary scenarios at short-time scales. Second, we conducted an original empirical approach, consisting in the direct comparison of ancestral and descendant populations by re-growing old and recent seeds under identical conditions. This approach allowed us to test whether genetic evolution of reproductive traits occurred in the context of pollinator decline for three annual plant species. Data from the literature indicates that pollinator decline likely increases pollen limitation and thus selection on floral traits. Moreover, the substantial genetic variation within populations suggests that rapid evolution is possible. Increased autonomous selfing or increased pollinator attraction are two possible routes of plant adaptation to pollinator decline emerging from the analysis of the literature and from our theoretical study. Our empirical work brings out two types of evolutionary trends. Firstly, earlier flowering phenology was found in all three studied species. This result shows that genetic evolution, not only phenotypic plasticity; certainly contribute to the spring phenological advancements reported for numerous species. Secondly, unlike phenological traits, floral traits evolved in opposite directions depending on the species. Showy floral traits evolved in a species while joint evolution of autonomous selfing with a reduction of floral attractiveness seemed to evolve in another species. This study shows that plant reproductive traits can evolve in a few decades. Whether or not rapid evolution of plant reproductive traits can act as an evolutionary rescue for threatened populations is a research question that arises from these results

Le potentiel adaptatif d’une espèce peut être défini par sa capacité à faire face aux changements environnementaux. Le potentiel adaptatif augmente avec la variation du phénotype, du niveau intra-individuel au niveau inter-populations. Cependant, les facteurs qui contrôlent et expliquent cette variation phénotypique sont encore relativement peu compris. Nous avons étudié quatre espèces végétales des îles Kerguelen, en subantarctique, une des régions les plus sévèrement affectée par le changement climatique. Les espèces végétales des îles Kerguelen montrent un fort degré d’intégration phénotypique (i.e. forte corrélation entre les traits), suggéré comme étant une contrainte pour la variation des traits. Chez ces espèces, nous avons étudié les facteurs qui peuvent contraindre la variation phénotypique : les facteurs environnementaux extrinsèques, l’intégration phénotypique intrinsèque et les coûts associés de performance. Nous avons montré que la variation intra-individuelle, i.e. plasticité, peut être contrainte par la modification simultanée de multiple facteurs environnementaux, et par les coûts de performance qui en résultent. En revanche, la plasticité peut être favorisée par un fort degré d’intégration phénotypique (Chapitre 3). Nous avons montré que la variation interindividuelle, à l’intérieur des populations, n’était pas contrainte par des facteurs environnementaux, mais pouvait cependant être favorisée par un fort degré d’intégration phénotypique (Chapitre 1). Egalement, nous avons trouvé que la variation inter-populations à l’intérieur d’une région peut être contrainte par une variation environnementale limitée (Chapitre 1). Finalement, nous avons étudié des métabolites secondaires (amines et flavonols) qui font le lien entre variation environnementale et variation phénotypique. Nous avons trouvé que la composition et la fonction de ces métabolites varient entre régions, suggérant une différentiation évolutive entre régions (Chapitre 2). Les patrons de variation entre régions, suggèrent au niveau intra-spécifique une redondance et une versatilité fonctionnelle des métabolites, que nous somme, à notre connaissance, les premiers à mettre en évidence. Nous suggérons que le changement climatique des îles Kerguelen va avoir un impact négatif sur la performance des espèces végétales. La persistance d’habitats humides favorables à ces espèces sera alors un facteur déterminant de la capacité des espèces à faire face au changement climatique. De plus, ce projet a permis d’identifier des facteurs jusqu’alors peu reconnus qui pourtant favorisent le potentiel adaptatif des espèces. En particulier, le potentiel adaptatif peut être favorisé par (i) le degré d’intégration phénotypique (contrairement à ce qui est communément suggéré) et (ii) la redondance et la versatilité des métabolites (qui a peu été étudiée jusqu’alors). Qui plus est, nous avons mis en évidence pour la première fois, plusieurs coûts et limites de la plasticité, suggérant qu’une réponse plasticité de la plante n’est pas une garantie de succès dans le nouvel environnement
The adaptive potential of a species can be defined as its capacity to cope with environmental change. Adaptive potential increases with phenotypic variation, from the intra-individual to the inter-population level, but factors controlling and explaining this variation still remain poorly understood.We studied four plant species from Iles Kerguelen in the sub-Antarctic region which is currently facing one of the strongest climate changes worldwide. Plant species from Iles Kerguelen are known to show high phenotypic integration (i.e. strong correlation among traits), a phenomenon that has been suggested to constrain trait variation. For these species we studied what constrains phenotypic variation, considering the external environment, the internal phenotypic integration and the associated performance costs. We found that intra-individual variation, i.e. plasticity, may be constrained by complex environmental change and the performance costs it triggers. In contrast, plasticity may be favored by high degree of phenotypic integration (Chapter 3). We found that inter-individual variation within populations may not be constrained by environmental factors, but may be favored by high phenotypic integration (Chapter 1). We found inter-population variation within regions may be constrained by restricted environmental variation (Chapter 1). Finally, we studied secondary metabolites (amines and flavonols) that connect environmental variation to phenotypic variation. We found that compositions and functions of these metabolites vary among regions, probably reflecting evolutionary differentiation among regions (Chapter 2). Patterns of variation betweenregions suggest that within species metabolites may be functionally redundant or versatile, for which to our knowledge our results are the first hint. Overall, we suggest that climate change in Kerguelen will impact plant species performance, and that the persistence of suitable wet habitats will be determinant in species capacities to cope with such changes. Furthermore, this project identified so far underestimated factors which may favor the adaptive potential of species. Particularly, we emphasize that the adaptive potential of species may increase due to (i) phenotypic integration, (contrary to common suggestion) and (ii) metabolite redundancy or versatility (only poorly studied so far). Moreover, we evidenced, partly for the first time, multiple costs and limits of plasticity and suggest that plasticity does not guarantee plant success in the new environment

Comme pour tout système complexe, la modélisation de la croissance des plantes peut être considérée à différentes échelles de temps et d'espace. Le modèle GreenLab se place à l'échelle spatiale du phytomère et à l'échelle temporelle du cycle de croissance. Si ces échelles sont pertinentes pour des plantes agronomiques, un tel niveau de description est difficile à atteindre en pratique pour des plantes branchées à structures complexes comme les arbres. La thèse propose donc une réflexion sur le problème de l'ajustement du modèle GreenLab et son analyse multi-échelle selon différents niveaux de simplification envisageables.

Nous avons tout d'abord identifié les conditions sous lesquelles, dans la formulation actuelle du modèle, la production photosynthétique et l'allocation de biomasse dans la plante sont indépendantes de son architecture. Nous avons établi qu'en revanche cette interaction est forte pour certains processus comme la croissance radiale. Deux types de démarches ont été abordées pour répondre au problème soulevé: (1) le développement de modèles simplifiés, avec différents niveaux d'agrégation des variables et (2) l'ajustement du modèle complet sur des cibles simplifiées. Nous avons envisagé trois niveaux de simplification du modèle selon des critères basés sur les applications visées, la faisabilité du protocole expérimental associé et le type de données classiquement collectées pour les modèles forestiers. Pour chacun de ces trois niveaux, nous avons mené une étude théorique pour relier les paramètres du modèle complet à ceux des différents modèles simplifiés de manière à avoir conservation de certaines variables-clés du modèle (notamment le rapport de la production de biomasse sur la demande de la plante). Sur cette base, nous proposons des équations simplifiées régissant le comportement de la plante à l'aide de variables agrégées.

En pratique, nous avons cependant souvent accès à certaines informations sur l'architecture de la plante, même si elles ne sont pas du niveau de détail des données issues de la simulation : ces informations peuvent provenir d'échantillonnages ou bien d'analyses botaniques préliminaires. En conséquence, nous avons étudié les méthodes permettant l'ajustement non seulement des paramètres fonctionnels de la plante mais également des paramètres contrôlant son développement topologique. Différentes méthodes sont proposées selon la version du modèle (déterministe, stochastique ou déterministe avec rétro-action de l'état trophique de la plante sur son développement) et selon la nature des données disponibles. Les applications de la thèse concernent principalement les arbres mais se sont également diversifiées à plusieurs types de plantes branchées.

Une etude comparee des effets de deux regimes de basses temperatures est realise entre lycopersicon esculentum mill. , varietes ege 12p1 et a1-1 et lycopersicon hirsutum humb. & bonpl. , ecotypes la 1777 et la 1393, durant les premiers stades vegetatifs. Les resultats obtenus permettent d'aborder plusieurs points reliant le froid, la nutrition minerale de l'espece et son degre d'adaptation. Ce dernier parait etre en etroite relation avec les bilans ioniques des ions absorbes et des ions demeurant a l'etat libre. De meme, l'etude des potentialites d'absorption et de transfert racinaires suggerent une adaptation morphologique des racines, sous l'effet de nos traitements au froid, qui pourrait compenser les fortes perturbations d'absorption minerale observees chez l. Esculentum, notamment pour les ions potassium et calcium. La composition ionique des seves xylemiques obtenue par chromatographie liquide haute performance a permis de mettre en evidence la presence d'ammonium a l'etat libre chez les deux especes maintenues a 10#oc. Certaines experiences sont alors consacrees a l'etude de son origine. Enfin, l'incidence du traitement a 10#o c sur le metabolisme azote est ensuite completee par la mesure des activites des enzymes impliquees dans l'assimilation de l'azote ainsi que par l'etude du contenu en acides amines libres et en proteines des deux especes

La diversité morphologique et fonctionnelle de plantes est remarquable. Les modalités de l’émergence de nouvelles formes au cours du développement individuel ou de l’évolution des lignées sont détaillées, et certaines adaptations aux différentes conditions extrinsèques et intrinsèques sont évoquées. La notion d’utilité des diverses formes végétales comme source d’inspiration spirituelle ou matérielle pour les sociétés humaines est développée et discutée.