Дисертації з теми "Adaptation aux plantes"

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

Dans le contexte du développement d'une agriculture durable visant à préserver les ressources naturelles et les écosystèmes, il s'avère nécessaire d'approfondir notre compréhension des processus souterrains et des interactions entre le sol et les racines des plantes.Dans cette thèse, on utilise des outils mathématiques et numériques pour développer des modèles mécanistiques explicites du mouvement de l'eau et des nutriments dans le sol et de l'absorption racinaire, gouvernés par des équations aux dérivées partielles non linéaires. Un accent est mis sur la prise en compte explicite de la géométrie du système racinaire et des processus à petite échelle survenant dans la rhizosphère, qui jouent un rôle majeur dans l'absorption racinaire.La première étude est dédiée à l'analyse mathématique d'un modèle d'absorption du phosphore (P) par les racines des plantes. L'évolution de la concentration de P dans la solution du sol est gouvernée par une équation de convection-diffusion avec une condition aux limites non linéaire à la surface de la racine, que l'on considère ici comme un bord du domaine du sol. On formule ensuite un problème d'optimisation de forme visant à trouver les formes racinaires qui maximisent l'absorption de P.La seconde partie de cette thèse montre comment on peut tirer avantage des récents progrès du calcul scientifique dans le domaine de l'adaptation de maillage non structuré et du calcul parallèle afin de développer des modèles numériques du mouvement de l'eau et des solutés et de l'absorption racinaire à l'échelle de la plante, tout en prenant en compte les phénomènes locaux survenant à l'échelle de la racine unique
In the context of the development of sustainable agriculture aiming at preserving natural resources and ecosystems, it is necessary to improve our understanding of underground processes and interactions between soil and plant roots.In this thesis, we use mathematical and numerical tools to develop explicit mechanistic models of soil water and solute movement accounting for root water and nutrient uptake and governed by nonlinear partial differential equations. An emphasis is put on resolving the geometry of the root system as well as small scale processes occurring in the rhizosphere, which play a major role in plant root uptake.The first study is dedicated to the mathematical analysis of a model of phosphorus (P) uptake by plant roots. The evolution of the concentration of P in the soil solution is governed by a convection-diffusion equation with a nonlinear boundary condition at the root surface, which is included as a boundary of the soil domain. A shape optimization problem is formulated that aims at finding root shapes maximizing P uptake.The second part of this thesis shows how we can take advantage of the recent advances of scientific computing in the field of unstructured mesh adaptation and parallel computing to develop numerical models of soil water and solute movement with root water and nutrient uptake at the plant scale while taking into account local processes at the single root scale

La sélection naturelle constitue un processus clé de l’adaptation des populations à leur environnement, favorisant les variants présentant les meilleures valeurs sélectives. Les champignons présentent généralement des traits biologiques (diversité des modes de reproduction, grandes tailles de populations, fortes capacités de dispersion, entre autres) qui favorisent leur adaptation à des environnements variés. La compréhension des mécanismes qui sous-tendent l’évolution de leurs populations sous les contraintes, naturelles et anthropiques, qu’elles subissent constituent donc un enjeu majeur pour la protection des plantes, en particulier dans le contexte actuel de durabilité des méthodes de lutte. Dans cette thèse, nous avons décrit la structure et la diversité des populations Botrytis cinerea à l’aide de marqueurs neutres et sélectionnés et d’un échantillonnage emboîté, et avons proposé des mécanismes pouvant expliquer les résultats observés. Puis nous avons analysé la réponse adaptative des populations de B. cinerea en Champagne, aux applications de fongicides. Premièrement, nous avons montré que la pourriture grise était causée par un complexe de deux espèces cryptiques, vivant en sympatrie sur des hôtes communs. De plus, les populations françaises de B. cinerea sont structurées en cinq dèmes, caractérisés par le système de culture (sélection directionnelle), la plante-hôte (adaptation écologique), et dans une moindre mesure, par la géographie. Sur vigne, nous avons mis en évidence une entité dont l’isolement génétique semble lié à un isolement temporel. Par ailleurs, nous avons montré que l’application de fongicides conduit à la sélection de phénotypes résistants spécifiquement à quasiment tous les modes d’action homologués, selon des proportions variant suivant les vignobles et les usages. Plus particulièrement, la résistance aux fongicides inhibiteurs de la succinate déshydrogénase (SDHI) est causée par au moins sept mutations affectant les gènes encodant la protéine cible de ces fongicides, déterminant ainsi une grande variété de phénotypes. Enfin, nous avons montré que les fongicides ne modifiaient pas la structure neutre des populations mais qu’ils pouvaient conduire à une perte de richesse allélique dans les populations traitées ainsi qu’à un équilibre sélection-migration détectable dans certaines situations sous forme de clines au loci sous pression de sélection contemporaine tels que ceux déterminant la résistance multidrogues. La modélisation de l’évolution des fréquences de résistance hivernale a permis d’estimer le coût de la résistance pour quatre loci déterminant la résistance aux fongicides. Cette thèse a permis d’appréhender le fonctionnement des populations de B. cinerea et de comprendre et quantifier partiellement les mécanismes sélectifs opérant in natura. Ces informations seront utilisées pour raisonner des stratégies anti-résistance adaptées localement et durables
Natural selection is the most powerful force driving population adaptation to their environment, favoring the variants with the best fitness. Fungi generally exhibit biological traits (diversity of reproduction modes, large population sizes, and intense dispersion) that favor their adaptation to changing environments. Therefore, disentangling the mechanisms that explain their evolution under natural and anthropic constraints constitute a major challenge for plant protection, especially in the actual context of agriculture sustainability. In this thesis, we described Botrytis cinerea population structure and diversity, using neutral and selected markers and a hierarchical sampling, and proposed mechanisms that may explain these observations. We then analyzed the adaptive answer of this species towards fungicide applications. First, we showed that grey mold populations were caused by a complex of two cryptic species, living sympatrically on the same hosts. Second, B. cinerea populations are divided into five demes, according to the cropping system (directional selection), the host-plant (ecological adaptation), and to a lesser extent, by geography. On grapevine, we identified a specific populations exhibiting temporal isolation, as an evidence of extreme exploration of the viticultural conditions. Moreover, fungicide applications select resistance towards all unisite modes of action, with few exceptions, but at varying proportions according to vineyards and fungicide use. More specifically, resistance to succinate dehydrogenase inhibitors (SDHIs) is caused by at least seven mutations altering the target genes of these fungicides, and determines a large variety of phenotypes in the field. At last, we showed that fungicides did not shape population structure but that they could decrease allele richness in treated areas and lead to migration-selection equilibrium, detectable in some situation and for loci under contemporary selective pressures as clines. Modeling the evolution of resistance during winter allowed estimating fitness cost of four loci involved in contemporary fungicide resistance, such as multidrug resistance. As a conclusion, this thesis helped to understand how B. cinerea populations evolve and to detect and quantify selective mechanisms at work in natura. This information will be useful to deign sustainable and locally-adapted anti-resistance strategies

Anthyllis vulneraria est une légumineuse présente sur les remblais d'anciennes mines de zinc, capable de fixer l'azote atmosphérique. Elle favorise l'installation d'autres espèces végétales et participe ainsi à une phytostabilisation rapide et durable de ces sites. La bactérie fixatrice d'azote symbiotique de l'écotype métallicole d'A. Vulneraria appartient à une nouvelle espèce bactérienne, Mesorhizobium metallidurans. Cette bactérie est présente de façon systématique sur tous les anciens sites miniers échantillonnés où un écotype d'Anthyllis métallicole a été répertorié. Afin de connaître son origine, une analyse comparative (génétique et phénotypique) de 164 Mesorhizobium associés à l'Anthyllis métallicole a été réalisée au niveau de sites contaminés et non contaminés. Les bactéries métallicoles se différencient des non métallicoles génétiquement, taxonomiquement et dans leurs capacités à tolérer les métaux. Ainsi M. Metallidurans apparaît particulièrement adapté à des milieux à forte teneur en Zn et en Cd. L'étude des rhizobia associés à plusieurs autres légumineuses métallicoles a révélé une forte diversité de bactéries. Il semble que les bactéries symbiotiques associées à différentes légumineuses métallicoles soient le résultat d'adaptations locales liées à des transferts horizontaux de gènes. Ainsi une bactérie saprophyte du sol fortement adaptée aux milieux contaminés et capable d'acquérir des gènes de nodulation sous pression de sélection de la plante hôte serait à l'origine de M. Metallidurans
Anthyllis vulneraria is a legume present on heavy-metal-enriched spoil heaps of zinc and able to fix nitrogen. It facilitates installation of other vegetal species, allowing fast and lasting post-mining restoration of these sites. Nitrogen-fixing bacteria able to associate with a metallicolous A. Vulneraria ecotype belong to a new species, Mesorhizobium metallidurans. This bacterium is systematically found in all mining samples where metallicolous Anthyllis ecotype is present. To investigate on the origin of this bacterium, a comparative analysis (genetic and phenotypic) of Mesorhizobium associated with metallicolous Anthyllis was performed on contaminated and non contaminated soils. Metallicolous bacteria differ of non metallicolous genetically, taxonomically and in their capacities to tolerate metals. So, M. Metallidurans seems particularly adapted to high level of Zn and Cd. Study of rhizobia associated with several other metallicolous legumes revealed high genetic diversity. It seems that symbiotic bacteria associated with different metallicolous legumes are the result of local adaptations linked to horizontal transfers. Thus, a soil saprophytic bacterium highly adapted to contaminated and able to acquire nodulation genes under selection pressure of plant host would be at the origin of M. Metallidurans

Pseudomonas brassicacearum a la particularité de générer une diversité intraclonale aussi bien in vitro qu'en conditions naturelles dans la rhizosphère de plantes. Ce phénomène de variation phénotypique commun chez les bactéries est un processus d'adaptation aux environnements changeants. Des données de transcriptomique issues de puces à ADN, contenant aussi bien des séquences codantes que non codantes, nous ont permis d'identifier les gènes dont l'expression est altérée et surtout de relier ce phénomène à l'expression d'ARN non codants régulateurs (ARNnc) de type Rsm qui sont sous le contrôle du système à deux composants GacS/GacA. Nous avons montré que des mutations ponctuelles dans les gènes gacS ou gacA sont à l'origine de cette variation phénotypique et que l'expression de l'un des trois gènes rsmX, rsmY ou rsmZ permet de restaurer le phénotype de la souche sauvage. L'importance de ces ARNnc dans la survie de la bactérie aux fluctuations de son environnement est dénotée par la duplication de rsmX en un gène que nous avons nommé rsmX-2, dont la fonction a été validée. Nos données suggèrent une activation exclusive des gènes rsmX-1 et rsmX-2 par GacA et l'intervention de régulateurs additionnels dans le cas de rsmY et rsmZ. Au vu de la redondance fonctionnelle de ces quatre ARNnc, nous avons investigué leur niveau d'expression et leur stabilité dans différentes conditions de culture et montré des différences pour les quatre ARNnc. En réponse à une carence en nutriments, l'expression des ARNnc Rsm est fortement activée et atteint son maximum quand le ppGpp est détecté dans le milieu, suggérant un lien entre le système Gac/Rsm et la réponse « stringente »
The plant-beneficial bacterium Pseudomonas brassicacearum forms phenotypic variants in vitro as well as in planta during root colonisation under natural conditions. Transcriptome analysis of typical phenotypic variants using microarrays containing coding as well as non-coding DNA fragments showed differential expression of several genes relevant to secondary metabolism and of the small non-coding RNA (ncRNA) genes rsmX, rsmY and rsmZ, which was characterized by down-regulation. Naturally occurring mutations in the GacS/GacA two-component system accounted for phenotypic switching. The importance of these ncRNAs in the survival of the bacteria to changing environments is denoted by the duplication of rsmX gene, which we called rsmX-2 and whose function has been validated. Our data suggest an exclusive activation of rsmX-1 and rsmX-2 genes by GacA and the involvement of additional regulators in the case of rsmY and rsmZ. Given the functional redundancy of these ncRNAs, we investigated their expression level and stability in different culture conditions and showed differences for the four ncRNAs. In response to nutrient depletion, the four ncRNAs expression is strongly activated and reaches its maximum when the ppGpp is detected in bacterial cells, suggesting a link between the Gac/Rsm system and the "stringent" response. Determining the level of each Rsm ncRNA, which is defined by a balance between synthesis and degradation of each transcript, shows the maintenance of a very important pool of RsmZ compared to other ncRNAs

L'objectif de cette thèse est d'évaluer les modifications du métabolisme secondaire des plantes contaminées aux éléments trace métalliques (ETM) et leurs conséquences sur les communautés bactériennes rhizosphériques associées incluant des bactéries présentant des phénotypes de MultiDrug Résistance (MDR). Nous nous sommes focalisés sur deux contextes de sols exposés aux métaux : la phytoremédiation de sites miniers au Vietnam et la reconversion de sols agricoles contaminés par la re-déposition atmosphérique d'activités métallurgiques en France. Nos résultats ont mis en évidence que la contamination par différents types de métaux (dont Cu et Pb principalement) a conduit à une altération de la production des métabolites secondaires des racines, tiges et feuilles de la plante hyperaccumulatrice Pteris vittata et que concernant les racines des tendances similaires dans les changements métaboliques ont pu être observés dans un autre type de contexte de pollution (Zn et Pb plus particulièrement). De même, les profils métaboliques des parties souterraines (racines et rhizomes) de Miscanthus x giganteus ont été modifiés par les concentrations en Pb, Cd et Zn des sols agricoles. Pour les deux plantes examinées des dérivés de l'acide chlorogénique ont été retrouvés en proportions augmentées dans les racines malgré des contextes de nature des sols et de pollutions métalliques très contrastés. Cependant, les dérivés de tanin catéchiques sont spécifiquement trouvés en proportions plus élevées dans les racines de P. vittata sous pression métallique. Ces polyphénols sont connus pour leur capacité à piéger les radicaux libres et leur pouvoir antioxydant et pourraient donc être impliqués dans l'adaptation de ces plantes au stress métallique en contribuant à limiter le stress oxydatif généré par les ETM. Au niveau des parties aériennes, nous n'avons étudié que le changement pour P. vittata et avons mis en évidence une proportion plus élevée de dérivés flavonoïdiques pour les plantes contaminées. Nos résultats de métagénomique nous permettent de conclure également sur un effet des ETM sur la diversité et la richesse spécifique des communautés bactériennes des sols étudiés : une forte contamination en Cu (10 fois la limite autorisée) a diminué la diversité et la richesse bactérienne, alors que pour des niveaux en ETM plus modérés incluant Cu, Pb et Zn, la diversité des communautés bactériennes rhizosphériques semble plus influencée par la plante ou la saison plutôt que par l'effet des ETM. Cet effet sur la composition bactérienne de la rhizosphère de P. vittata se traduit par un enrichissement de certains genres connus comme pathogènes opportunistes de l'homme, notamment Ralstonia, Acinetobacter, Burkholderia et Mycobacterium. En outre, le genre Cupriavidus, connu comme très résistant aux ETM est le seul genre spécifiquement associé à P. vittata qui ait été augmenté au sein de la communauté rhizosphérique pour les deux sites miniers étudiés par rapport aux sols rhizosphériques non pollués. Ce genre pourrait donc être impliqué dans le processus d'adaptation de cette plante au stress métallique. Quant aux communautés rhizosphériques de Miscanthus x giganteus, la sélection de Stenotrophomonas et Pseudomonas dans les sols agricoles contaminés a été observée. Dans le cadre de cette thèse nous avons également mis au point une méthode rapide pour tester l'impact de métabolites végétaux sur des souches pathogènes d'origine clinique et environnementale et également évaluer leur activité inhibitrice de pompes à efflux (IPE) de la famille des RND. Nos données ont ainsi permis de mettre en évidence des activités intéressantes et comparables à celle de l'inhibiteur de pompe à efflux PAßN pour des composés testés qui étaient extraits des racines de Fallopia x bohemica ou des dérivés de ces derniers
The objective of this thesis is to evaluate the modification of plant secondary metabolism production contaminated with metallic trace elements (MTE) and its consequences on the associated rhizospheric bacterial communities including bacteria presenting MultiDrug Resistant (MDR) phenotypes. We have focused on two contexts of metals exposure: the phytoremediation of mining sites in Vietnam and the reconversion of agricultural soils contaminated by the atmospheric re-deposition of metallurgical activities in France. Our results highlighted that contamination by different types of metals (mainly Cu and Pb) has led to an alteration in the production of secondary metabolites in the roots, stems and leaves of the hyper-accumulating Pteris vittata and for roots, a similar trend in the metabolic changes could be observed in another type of pollution context (Zn and Pb more particularly). Similarly, the metabolic profiles of the underground parts (roots and rhizomes) of Miscanthus x giganteus were modified by the concentrations of Pb, Cd and Zn in agricultural soils. For the two plants examined chlorogenic acid derivatives have been found in increased proportions in the roots despite soil type and pollution context were highly contrasted. However, catechic tannin derivatives are specifically found in higher proportions in the roots of P. vittata under metal pressure. These polyphenols are known for their ability to scavenge free radicals and their antioxidant properties and thus could be involved in the adaptation of these plants to metallic stress by helping to limit the oxidative stress generated by MTE. At the level of the aerial parts, we studied only the change for P. vittata and evidenced higher proportions of flavonoid derivatives for contaminated plants. Our metagenomic results allow us to conclude also on the effect of MTE on the diversity and the specific richness of the bacterial communities of the studied soils: a high contamination of Cu (10 times the allowed limit) decreased dramatically bacterial richness and diversity, while for more moderate MTE levels including Cu Pb and Zn, the diversity of rhizosphere bacterial communities was more explained by plant or season effect rather than an effect of MTE. This effect on P.vittata rhizosphere bacterial composition is reflected by an enrichment in genera known as opportunistic human pathogens, including Ralstonia, Acinetobacter, Burkholderia and Mycobacterium. In addition, Cupriavidus, known as a highly resistant genus, is the only P. vittata specifically associated genus found in increased proportions at both mining sites compared to non-contaminated rhizosphere soils. This genus could then be involved in the adaptation process of this plant with metal stress. As for the rhizospheric communities of Miscanthus x giganteus, the selection of Stenotrophomonas and Pseudomonas in agricultural soils contaminated with MTE was observed. As a part of this thesis, we have also developed a rapid method for testing the impact of plant metabolites on pathogenic strains of clinical and environmental origin and their efflux pump inhibition (EPI) activity of RND family. Our data thus showed interesting and notable EPI activities comparable to that of the efflux pump inhibitor PAßN for tested compounds issued from Fallopia x bohemica roots or for their derivatives

Deux légumineuses (Anthyllis vulneraria et Lotus corniculatus) adaptées aux métaux lourds constituent un matériel d’intérêt pour la phytostabilisation de sites miniers. Leur fonction de fixatrices biologiques d’azote grâce à leur symbiose avec des bactéries symbiotiques permet l’établissement efficace d’une couverture végétale durable limitant la dispersion des métaux dans l’environnement. Nos objectifs ont été d’étudier les effets des métaux lourds et de la plante hôte sur les populations symbiotiques naturellement associées à ces légumineuses en analysant (i) les populations symbiotiques associées à A. vulneraria sur 8 sites contaminés ou non (ii) les populations de rhizobia associées à L. corniculatus qui ont été comparées à celles d’Anthyllis. La distribution des souches de Mesorhizobium isolées de nodosités d’A. vulneraria et provenant de plusieurs sites contaminés ou non dépend des fortes teneurs en métaux lourds des sols qui sélectionnent fortement les souches symbiotiques résistantes et influencent leur composition taxonomique. Les souches appartenant à l’espèce M. metallidurans ont été retrouvées seulement dans les sites fortement contaminés. Deux nouvelles espèces potentielles et résistantes aux métaux semblent exister chacune sur un site minier distinct. L’une d’elle est proche de M. ciceri et de M. loti et tous ses membres présentent la particularité de ne pas posséder de gène cadA, un gène impliqué dans la tolérance aux métaux chez M. metallidurans. Par contre, les sites non contaminés révèlent une diversité taxonomique différente avec la présence de nouvelles espèces de Mesorhizobium sensibles aux métaux lourds. Quatre de ces nouvelles espèces ont été définies. A. vulneraria et L. corniculatus partagent la même diversité taxonomique dans les sites contaminés testés. Par contre, les propriétés symbiotiques des souches varient selon la plante hôte utilisée pour le piégeage. Les souches appartiennent soit au symbiovar (sv.) anthyllidis soit au sv. loti selon le site géographique d’origine et ceci indépendamment des teneurs en métaux lourds dans le sol. A. vulneraria s’associe avec les souches possédant les sv. anthyllidis ou sv. loti. En revanche, L. corniculatus ne s’associe qu’avec des souches du sv. loti. Dans tous les sols qu’ils soient contaminés ou non, A. vulneraria nodule préférentiellement avec le sv. anthyllidis. En conclusion, A. vulneraria et L. corniculatus établissent des symbioses avec les mêmes espèces de Mesorhizobium et s’associent préférentiellement avec un sv. Les taxons retrouvés dépendent fortement des sites d’isolement, ce qui pourrait traduire des adaptations particulières aux conditions environnementales. L’utilisation des ressources biologiques locales est une stratégie que nous recommandons pour la végétalisation d’anciens sites miniers
Two legumes (Anthyllis vulneraria and Lotus corniculatus) adapted to heavy metals form an interesting material for phytostabilisation strategy in mining sites. As biological nitrogen fixators, these legumes associated with compatible symbiotic bacteria provide an efficient establishment of a sustainable cover vegetation limiting metal dispersion in the environment. Our objectives were to study the effects of heavy metals and the host plant on symbiotic populations naturally associated with these legumes by analyzing (i) symbiotic populations associated with A. vulneraria on 8 contaminated and uncontaminated sites (ii) rhizobial populations associated with L. corniculatus that were compared with those of Anthyllis. The distribution of mesorhizobial strains isolated from A. vulneraria root-nodules from several contaminated and uncontaminated sites depends on high levels of heavy metals in soils by selecting highly resistant strains and impacting the taxonomic composition. Strains belonging to M. metallidurans were only found in highly contaminated sites. Two new potential metal-tolerant species were detected in two distinct mines. One of them was closely related to M. ciceri and M. loti and its members had the feature of not -possessing the cadA gene, a gene involved in metal-tolerance among M. metallidurans strains. By contrast, uncontaminated sites revealed a different taxonomic diversity with new species sensitive to heavy metals. Four of these new species were defined. A. vulneraria and L. corniculatus share the same taxonomic diversity in the contaminated sites tested. By contrast, symbiotic properties of the strains vary depending on the host plant used for trapping. Strains belong either to symbiovar (sv.) anthyllidis or to sv. loti according to geographic origins and independently of heavy metal levels in soils. A. vulneraria associated with strains of sv. anthyllidis or sv. loti. In contrast, L. corniculatus only associated with strains of sv. loti. In contaminated or uncontaminated soils, A. vulneraria was preferentially nodulated by sv. anthyllidis. In conclusion, A. vulneraria and L. corniculatus established symbiotic relationships with the same taxonomic groups of Mesorhizobium but associated with different symbiovars. The finding of taxonomic groups strongly depends on geographical sites, suggesting special adaptations to environmental conditions. Use of local biological resources is the strategy we recommend for revegetation of old mines

La forte variation climatique, notamment de la température qui est associée à la distribution altitudinale de certains peuplements d’arbres forestiers peut induire des pressions de sélection divergentes favorisant l’expression de phénotypes différents en fonction de l’altitude. Cette thèse a pour objectif de déterminer si des adaptations locales existent et peuvent être mises en évidence dans un peuplement de mélèze (Larix decidua Mill.) distribué le long d’un gradient altitudinal situé dans les Alpes françaises, à proximité de Briançon. Quatre placettes d’environ 200 mélèzes ont été délimitées à 2300 m, 2000 m, 1700 m et 1350 m d’altitude le long de ce gradient. Une variabilité phénotypique significative a été observée entre ces niveaux altitudinaux pour la plupart des caractères étudiés : circonférence, hauteur de l’arbre, pourcentage d’aubier ainsi que pour toutes les variables microdensitométriques de cernes sauf une (la largeur de cerne). Une analyse de génétique des populations utilisant des marqueurs microsatellites a mis en évidence une faible influence de la dérive génétique sur la diversité génétique et une forte intensité de flux de gènes entre les différents niveaux altitudinaux étudiés. La différenciation génétique inter-altitudes a été estimée à l’aide d’une approche in-situ basée sur les données phénotypiques seules (PST) et comparée à la différenciation observée à l’aide des marqueurs microsatellites (FST). Cette analyse indique que l’hypothèse d’adaptations locales avec l’altitude peut être raisonnablement avancée pour les caractères de hauteur, circonférence, pourcentage d’aubier et densité du bois initial. Au contraire, l’adaptation locale n’apparait pas comme une hypothèse acceptable pour les caractères de largeur de cerne, surface de cerne, largeur du bois final et densité du bois final
The strong climatic variation, in particular the temperature variation, which is associated with the altitudinal distribution of certain stands of forest trees, can induce different divergent selection pressure favoring altitude-dependent phenotype expression. The aim of the present thesis is to determine if local adaptation exists and can be identified in an European larch stand (Larix decidua Mill.) distributed along an altitudinal gradient located in the French Alps near Briançon. four plots of about 200 larches were delimited at 2300 m, 2000 m, 1700 m and 1350 m along this altitudinal gradient. A significant phenotypic variability was observed between these altitudinal levels for most characters studied: circumference, tree height, percentage of sapwood and for all the annual-ring microdensity variables except one (ring width). A population genetics analysis using microsatellite markers showed a small effect of genetic drift on the genetic diversity but an intensive gene flow between the altitudinal levels studied. The inter-altitudinal genetic differentiation was estimated using an in-situ approach based on phenotypic data only (PST) and compared with the differentiation observed by means of microsatellite markers (FST). This analysis indicates that the assumption of local adaptation with altitude can be reasonably proposed for the characters of height, circumference, percentage of sapwood and earlywood density. On the contrary, the local adaptation does not appear to be an acceptable assumption concerning characters such as ring width, ring surface area, latewood width and latewood density

D’après la carte des climats de Köppen, le climat méditerranéen semi-aride est présent dans plusieurs pays du Moyen-Orient, dont le Liban et l’Iran. Dans la perspective d’une régionalisation de la compréhension du défi de l'eau, deux plaines agricoles aux caractéristiques climatiques similaires ont été retenues comme zones d’étude : la plaine de la Békaa au Liban et la plaine de Marvdahst en Iran. La plaine de Marvdasht est légèrement plus aride. Avec le changement climatique, la Békaa ressemblera avant 2100 à la plaine de Marvdasht d’aujourd’hui. Il s’agit donc de connaitre les pratiques agricoles dans la plaine de Marvdasht pour imaginer ce à quoi ressemblera l’agriculture de la Békaa à l’avenir. Les agriculteurs doivent adapter leurs stratégies autant à la variabilité interannuelle des précipitations et aux sècheresses qu’aux incertitudes économiques (variabilité des prix de vente). Malgré des différences (géo)politiques certaines, les agriculteurs de la Békaa et de Marvdasht choisissent des plantes qui ont des besoins en eau trop importants par rapport à la ressource en eau renouvelable, mais qu’ils peuvent vendre au prix fort sur le marché. En définitive, les bilans hydriques des années étudiées sont négatifs : à Marvdasht les agriculteurs ont pompé 0,25 km3 d’eau souterraine pour satisfaire les besoins totaux en irrigation mais la recharge des nappes n’a été que de 0,09 km3 cette année-là. Dans la Békaa, cet équilibre est aussi négatif, mais dans des proportions moins importantes : 0,15 km3 ont été pompés pour une recharge de 0,1 km3. Les besoins en irrigation sont donc supérieurs à l’eau renouvelable. Les agriculteurs ont pris le parti de privilégier l’adaptation au marché plutôt qu’à la gestion durable des ressources. Les raisons des choix de cultures ont été analysées de près à travers des enquêtes sur le terrain mais aussi certaines méthodes de télédétection pour établir des cartes de cultures. Les besoins en irrigation des plantes sont aussi estimés par télédétection car ils permettent de déterminer si les agriculteurs favorisent ou non des stratégies d’adaptation au changement climatique avec des choix de cultures pertinents. Ce déséquilibre provient du productivisme adopté dans les années 50 mais aussi d’un objectif politique beaucoup plus ambitieux, l’autosuffisance alimentaire, surtout en Iran. Cela provoque une surexploitation des eaux souterraines pour l’irrigation et ainsi un rabattement des nappes de plusieurs dizaines de mètres depuis les années 80. Des alternatives consistent à cultiver des plantes à forte valeur ajoutée et aux besoins en eau modestes : le safran, le colza, le quinoa et le cannabis (au Liban). Nous avons mis en valeur ces cultures alternatives car elles permettraient de réaliser l’économie de millions de m3 chaque année. Encore peu cultivées, ces plantes ont besoin de marchés incitatifs pour susciter l’intérêt des acteurs de l’agriculture. Cette partie opérationnelle analyse les raisons de ce succès mitigé en vue de trouver des marchés locaux incitatifs qui seraient au service d’une politique agricole durable plus efficace que les mesures restrictives sur la gestion de l’eau (souvent contournées par les agriculteurs)
According to Köppen’s climate map, the semi-arid Mediterranean climate covers several countries in this region, including Lebanon and Iran. In order to regionalize the understanding of the water challenge of this region, two agricultural plains with similar characteristics were selected as study areas: the Bekaa plain in Lebanon and the Marvdahst plain in Iran. The Marvdasht plain is slightly drier and through climate change, the Bekaa plain will look like the present climate conditions of Marvdasht before 2100. It is therefore necessary to grasp the agricultural practices in the Marvdasht plain in order to imagine how Bekaa agriculture will look like in the future. Farmers must adapt their strategies to the local climate that is characterized by strong uncertainties (interannual variability of rainfall or frequent droughts) but also to economic uncertainties (prices’ variability). Despite (geo)political differences, some farmers in the Bekaa and Marvdasht have chosen strong water demanding crops, compared to the local renewable water resources. However, these crops are profitable on the market. In total, the water balances for the years under consideration are negative: in Marvdasht, farmers pumped 0,25 km3 of groundwater to meet the total irrigation needs, but the groundwater recharge was only 0,09 km3 in that year. In the Bekaa, this balance is also negative, but to a lesser extent: 0,15 km3 were pumped for a recharge of 0,1 km3. In both cases, irrigation needs are therefore higher than renewable water. They have therefore promoted market adaptation rather than sustainable resource management. Thus, the reasons for crop choices were closely analysed through field surveys and certain remote sensing methods to generate crop maps. The net irrigation requirements of crops are also estimated through remote sensing. Indeed, water needs determine whether or not farmers promote climate change adaptation strategies with relevant crop choices. This regional imbalance at the expense of resources stems from the productivism in the early 1950s. This paradigm is rooted on farm’s profitability and a more ambitious political objective, food self-sufficiency, especially in Iran. This causes an overexploitation of groundwater for irrigation and thus a lowering of groundwater by several tens of meters since the 1980s. Some alternatives consist of growing plants with high added value and modest water requirements: saffron, canola, quinoa and cannabis (in Lebanon). We have highlighted these alternative crops since their cultivation on large areas could save millions of water cubic meters each year. Still not widely cultivated, these plants need incentive markets to attract the interest of agricultural stakeholders. This operational part thus analyses the reasons for this lukewarm success in order to find incentive markets. Such local markets would strengthen a more sustainable agricultural policy than restrictive measures on water management that farmers always manage to circumvent

La région méditerranéenne, hot-spot de biodiversité avec un fort taux d'endémisme, est classée parmi les zones les plus touchées par le changement climatique. La conservation des espèces nécessite de comprendre finement leur démographie face à ces changements, mais aussi leur capacité à s’adapter à ces nouvelles conditions. Au cours de cette thèse, deux espèces végétales rares méditerranéennes ont été étudiées, Centaurea corymbosa et Brassica insularis, en utilisant des modèles mathématiques récents pour analyser des suivis démographiques de long-terme (22 ans et 18 ans). Dans la première partie de cette thèse, des modèles de projection matriciels ont été construits afin d’analyser la variation spatio-temporelle des taux d’accroissement des populations de C. corymbosa. Cela a permis d'identifier les facteurs climatiques clefs qui impactent les taux d’accroissement des populations, et plus finement, les paramètres de survie, de floraison et de fécondité. Une analyse de viabilité des populations a été réalisée sous différents scénarios climatiques. Dans un second temps, une analyse de la capacité des populations de C. corymbosa à répondre à ces changements climatiques a été effectuée avec un modèle de projection intégral. Les changements des traits d’histoire de vie au cours du temps ont montré que la stratégie de floraison observée répond aux variations climatiques en suivant la même direction que la stratégie optimale. Ceci montre que les populations sont capables de s’adapter au changement climatique. Enfin, des modèles de capture-recapture (CR) ont été construits afin de déterminer l’influence de la faible détectabilité des individus sur l’estimation des paramètres démographiques chez B. insularis. Les probabilités de survie estimées par l’approche classique sont inférieures à celles estimées par les modèles CR. Les paramètres estimés par les deux approches sont en général très corrélés, à l'exception d'une population montrant des problèmes d'identification des individus. L'ensemble de cette thèse est replacé dans le cadre de la biologie de la conservation des espèces végétales, notamment en suggérant de prendre en compte leur capacité de réponse au changement climatique
Mediterranean region is a biodiversity hot-spot with a high endemism rate and is classified among the areas most sensitive to climate change. Deep understanding of demography and evolution following these changes is a necessity for species conservation. During this thesis, two rare Mediterranean plant species have been studied, Centaurea corymbosa and Brassica insularis, using recent mathematical models to analyse long term demographic datasets (22 and 18 years). In the first part of this thesis, matrix projection models have been used to analyse spatio-temporal variation in population growth rate in C. corymbosa. Major climatic parameters that impact population growth rate and survival, flowering and fecundity have been identified. A population viability analysis has been performed under various climatic scenarios. In a second part, an analysis of the population ability of C. corymbosa to response to these climatic changes has been performed using integral projection models. Temporal variation of life-history traits showed that the realized flowering strategy varied with climatic conditions following the same direction than the optimal flowering strategy. It can thus be concluded that the studied populations can adapt to climatic changes. Finally, capture-recapture models have been applied on the Brassica insularis dataset to analyse the effect of plant detectability on demographic parameter estimations. Survival probabilities obtained with the classical approach are lower than the ones estimated using the CR models. However, the parameters estimated using both methods are highly correlated, except for one population where individual identification is problematic. Results of this thesis are linked to some considerations in conservation biology of plants, particularly in link to their ability to respond to climatic changes

Dans le contexte actuel des changements globaux, il est important d’étudier les stratégies adaptatives des plantes en réponse aux changements environnementaux. L’olivier (Olea europaea L.), espèce emblématique méditerranéenne, semble vulnérable face à l’effet des changements anthropiques et climatiques que connait son aire de distribution. L’aire de distribution marocaine des populations sauvages (spontanées) de cette espèce s’allonge le long d’un gradient latitudinal assimilé à un gradient d’aridité. L’échantillonnage le long de ce gradient a permis d’étudier 27 populations (19 populations de la variété sylvestris de la sous-espèce europaea et 8 populations de la sous-espèce endémique maroccana). Cette thèse explore, (i) la variabilité intraspécifique des traits foliaires et anatomiques du bois à différents niveaux d’organisation (interpopulations, intrapopulations et intraindividus) le long d’un gradient d’aridité (ii) les stratégies fonctionnelles déployées par les deux sous-espèces d’olivier sauvage interprétées comme des réponses adaptatives (iii) la relation de ces stratégies avec la différentiation et l’écologie des communautés végétales où les populations étudiées ont été échantillonnées. Les résultats obtenus confirment la nature climatique du gradient sous-jacent à ce travail, car ils montrent que les principaux facteurs écologiques expliquant la diversité des communautés végétales à olivier sauvage sont de nature climatique. Nos résultats montrent que la variation des traits fonctionnels foliaires de l’oléastre (O. e. subsp. e. var sylvestris) exprime la capacité de l’espèce à utiliser les ressources disponible pour répondre à la variation de conditions climatiques, particulièrement l’aridité. En outre, l’analyse de la variabilité intraspécifique des traits foliaires chez les deux sous-espèces d’olivier sauvage met en évidence l’existence d’un compromis entre acquisition et conservation des ressources en fonction du climat et du type de communauté végétale. Au niveau des traits anatomiques du bois, nos résultats montrent un patron de variations en réponse aux gradients biogéographiques, climatiques et de végétation permettant à l’olivier sauvage de maintenir sa performance de conduction de la sève brute et par conséquence de s’adapter aux changements des conditions écologiques stressantes, notamment l’aridification du milieu. La différenciation des populations d’olivier sauvage le long du gradient latitudinal par les traits fonctionnels foliaires et du bois correspond également à une différenciation des communautés végétales dont ces populations font partie. Finalement, cette étude a permis d’élargir notre compréhension sur les stratégies adaptatives d’olivier sauvage (Olea europaea L.) au Maroc en réponse à un gradient latitudinal d’aridité
In the current context of global changes, is mainly important to study adaptive plant strategies in response to environmental changes. Olive (Olea europaea L.), emblematic Mediterranean species, seems vulnerable to the effect of anthropogenic and climatic changes under its distribution area. The Moroccan range of wild (spontaneous) populations of this species extends along a latitudinal gradient integrated into an aridity gradient. Sampling along this gradient made it possible to study 27 populations (19 populations of sylvestris variety of the europaea subspecies, and 8 population of the endemic subspecies Olea maroccana). This thesis explores, (i) Intraspecific variability of leaf and wood anatomical traits along aridity gradient at different organization levels (interpopulation, intrapopulation and intraindividual level) (ii) the functional strategies deployed by the two wild olive subspecies interpreted as adaptive responses (iii) the relationship of these strategies with the plant communities differentiation and ecology where the studied populations were sampled. The obtained results confirm the climatic aspect of the gradient underlying this work, because they show that the main ecological factors explaining the diversity of wild olive plant communities are of climatic nature. Our results show that functional leaf traits variation of oleaster (O. e. subsp. e. var sylvestris) expresses the ability of the species to use available resources to respond to changing climatic conditions, particularly aridity. Moreover, analysis of the leaf traits intraspecific variability of the two wild olive subspecies highlights the existence of a trade-off between resources acquisition and conservation according to climate and plant community type. For wood anatomical traits, our results show a pattern of variations in response to biogeographic, climatic and vegetation gradients allowing the wild olive to maintain its sap conduction performance and consequently adapt to changes in ecological stressful conditions, in particular to aridity and aridification. The differentiation of wild olive populations along the latitudinal gradient by functional leaf and wood traits corresponds also to a differentiation of plant communities, which these populations are part of. Finally, this study has greatly expands our understanding of adaptive strategies of olive tree (Olea europaea L.) in Morocco in response to a latitudinal gradient of aridity

Le changement climatique actuel est tellement rapide que la plupart des espèces ligneuses tempérées européennes telles que Fagus sylvatica risquent de ne pouvoir s'adapter, ni migrer suffisamment pour répondre à ce changement. La plupart des modèles simulant l'aire de répartition potentielle de la végétation en fonction du climat considèrent une dispersion « illimitée » ou « nulle » ce qui rend difficile l'évaluation de l'importance de la dispersion par rapport au climat dans la dynamique de la végétation. Ce travail de thèse a pour objectif d'intégrer à un modèle d'aire de répartition basé sur les processus (Phenofit) un modèle phénoménologique de dispersion (modèle de dispersion de Gibbs) dans le but de dissocier l'effet du climat de l'effet de la dispersion dans la réponse de Fagus sylvatica aux changements climatiques en Europe, (i) pendant la recolonisation postglaciaire de 12000 ans BP à l'actuel et (ii) pendant le 21ème siècle. Nos résultats montrent un fort impact de la dispersion associé à un effet également important de la localisation des refuges glaciaires sur la recolonisation postglaciaire du hêtre comparé à l'effet du climat de 12000 ans BP à l'actuel. En revanche, les capacités de dispersion du hêtre ne lui permettent pas d'occuper la totalité de son aire potentielle notamment au nord de l'Europe d'ici 2100. Cette faible colonisation vers le nord de l'Europe associée à de fortes extinctions au sud de son aire de répartition causées par l'augmentation du stress hydrique conduit à une diminution drastique de l'aire de répartition du hêtre d'ici la fin du 21ème siècle
Current climate change is so fast that some temperate tree species, like Fagus sylvatica, could not adapt nor migrate fast enough to tract their climatic niche. Most models simulating the potential distribution of vegetation as a function of climate consider unlimited or "null" dispersal, which doesn't allow assessing the importance of dispersal compared to climate in the dynamics of the vegetation. In this thesis, we integrate into a process-based species distribution model (Phenofit), a phenomenological model of dispersal (Gibbs-based model) in order to disentangle the effects of climate and dispersal in the response of Fagus sylvatica to climate change in Europe, (i) during the postglacial recolonization from 12000 years BP to present, (ii) during the 21st century. Our results show strong impact of dispersal associated with a strong effect of glacial refugees location on the beech postglacial recolonization, compared to the effect of climat e since 12000 years. Nevertheless, beech dispersal abilities are not sufficient to allow the colonization of newly suitable areas in northern Europe by 2100. This low colonization rate in Northern Europe in addition to a high extinction rate in Southern Europe due to increasing drought lead to a drastic reduction of beech distribution by the end of the 21st century

À l’intérieur d’un réseau trophique, les différents niveaux trophiques réagissent différemment aux changements de la température, car certains organismes sont plus sensibles que d’autres. Dû à l’interdépendance entre les différents niveaux, même le plus petit changement de la température peut déclencher des différences en cascade de la performance de toutes les composantes du réseau. Ceci peut mener à l’effondrement partiel ou total du système. Dans le cadre de mon projet, je me suis intéressée aux effets de la température et des changements climatiques sur la performance relative d’un réseau tritrophique (plante-herbivore-parasitoïde). Les objectifs généraux étaient de déterminer : a) Quel niveau trophique est le plus sensible à l’augmentation de la température? et b) Quels sont les effets des changements climatiques sur l’ensemble du réseau trophique? Afin de pouvoir évaluer l’effet de la température sur l’ensemble du réseau trophique, j’ai développé trois paramètres de la performance relative en utilisant la biomasse comme monnaie commune : la productivité nette générationnelle (NGP), le taux de performance relative d’un réseau bitrophique (φh/p), et le taux de performance relative d’un réseau tritrophique (φ3t). En général, mes résultats suggèrent que la fenêtre thermique de la performance relative de chaque niveau trophique est plus large à la basse du réseau (c.-à-dire pour la plante) et qu’elle est réduite d’environ 4 °C pour chaque niveau trophique subséquent. Aussi, les valeurs de φh/p suggèrent que les pucerons sont plus performants que la plante à basse température, mais ils sont incapables de se reproduire au-delà de 28 °C, ce qui donne un avantage aux plantes. Néanmoins, cet avantage ne peut être maintenu longtemps dû aux effets négatifs des températures élevées sur la biologie de la plante. Les valeurs de φ3t suggèrent que la performance du réseau tritrophique est gouvernée par des cascades trophiques du type « top-down », mais la variation inter et intraspécifique de la plante-hôte joue un rôle majeur dans la productivité relative du système. Les résultats des expériences de régime thermique simulé pour l’horizon 2050 suggèrent que : malgré une fenêtre thermique plus réduite, le parasitoïde a la performance relative la plus grande du système, dans les trois scénarios testés. Ceci suggère, possiblement, une plasticité thermique plus grande que prévue à ce niveau trophique. Néanmoins, en absence du parasitoïde, l’herbivore domine le système. La réponse de la performance relative du réseau tritrophique est la même dans trois scénarios testés, malgré une différence d’environ 4 °C entre eux. Par contre, l’exposition à long terme aux températures élevées a un effet négatif sur l’accumulation de la biomasse sur les trois composantes du réseau au niveau individuel et collectif. Ceci est la première étude à évaluer de façon empirique et exhaustive les effets de la température sur autant d’interactions plante-herbivore-parasitoïde, afin de déterminer la performance relative d’un système tritrophique de façon holistique.
Each trophic level of a food-web reacts differently to changes in temperature, because some species are more sensitive than others. Because of the interdependence between the different trophic levels, even the smallest change in temperature could trigger cascading effects throughout the food-web. This may cause a partial or total collapse of the system. As part of my project, I was interested in the effects of temperature and climate change over the relative performance of a tri-trophic food web system (plant-herbivore-parasitoid). The general objectives were to determine: a) which trophic level is more sensitive to an increase in temperature? and b) What are the effects of climate change on a food-web as a whole? In order to determine the effects of temperature on the whole food-web, I developed three parameters to measure the relative performance, by using biomass as common currency between the three trophic levels. The developed parameters are: net generational productivity (NGP), the bi-trophic food-web ratio (φh/p), and the tri-trophic food web ratio (φ3t). In general, my results suggest that the thermal window of the relative performance of each trophic level has a wider span at the base of the food-web (e.g. the plant) and it is reduced by about 4 °C for each subsequent trophic level. Also, the (φh/p) values obtained, suggest that the aphids have the highest performance at low temperatures, but they are incapable of reproducing beyond 28°C, which gives the plant a competitive advantage. Nonetheless, this advantage cannot be maintained for long, due to the negative effects of temperature on the biology of the plant. The φ3t values suggest that the performance of the food-web is influenced by trophic cascades in a « top-down » fashion; but both the inter- and intra-specific variation of the host plant plays a major role in the productivity of the system. The results of the experiments about climate change suggest that: in all three tested climate change scenarios, the parasitoid has the largest relative performance of the system in spite of having the smallest thermal window. This suggests a greater thermal plasticity than previously thought. Nonetheless, in the absence of parasitoids, the herbivore dominates the system. Although there was a 4 °C difference between the three climate change scenarios that were tested, the the performance of the tri-trophic food-web was not significantly affected. In comparison, under two 2050 climate change scenarios, the long-term exposure to high temperatures has a negative effect on the accumulation of biomass for the three components of the food web, both individually and collectively. This is the first study to evaluate empirically and exhaustively the effects of temperature over a great range of plant-herbivore-parasitoid interactions, in order to determine the relative performance of the system in a holistic way.

Chez les espèces fruitières, la floraison est un évènement majeur qui influencera fortement la fructification. Ce processus, finement régulé par de nombreux facteurs génétiques et environnementaux, est encore peu connu. Chez le cerisier doux (Prunus avium), les fleurs ne s’épanouissent qu’après avoir satisfait des besoins en froid et en chaud. Les effets du changement climatique sur la floraison sont déjà notables et pourraient induire d’importantes pertes économiques. La compréhension des déterminants génétiques et moléculaires impliqués dans la floraison permettra l’amélioration des programmes de sélection variétale visant l’obtention d’arbres adaptés aux futures conditions climatiques. L’objectif de cette thèse est d’accroître les connaissances sur ces déterminants et d’identifier les gènes contrôlant la floraison chez le cerisier. En étudiant les deux familles intra spécifiques ‘Regina’ × ‘Lapins’ et ‘Regina’ × ‘Garnet’, la détection de nombreux quantitative trait loci (QTL) sur l’ensemble des groupes de liaisons (GL) a permis de confirmer la forte implication des besoins en froid dans la floraison ainsi que la complexité de ces caractères. Un QTL à effet majeur a été localisé sur le GL4. Dans les régions couvertes par les QTL contrôlant la date de floraison, une centaine de gènes candidats (GC) pour ce caractère a été identifiée. Un sous ensemble de ces GC a ensuite été étudié pour leur expression au cours du développement des bourgeons par PCR quantitative (qPCR). A terme, ces travaux serviront de bases pour l’identification et la sélection de gènes qui permettront l’obtention de génotypes adaptés aux futures conditions climatiques
In fruit species, the flowering is a major event which strongly influences fructification. This process tiny controlled by many genetic and environmental factors is still little known. In sweet cherry (Prunus avium), flowers open out only after having satisfied chill and heat requirements. The effects of climate change on the flowering are already notable and could induce important economic losses. Identification of genetic and molecular determinants involved in the flowering will allow the improvement of varietal selection programs to obtain trees adapted to future climate conditions. Objective of this thesis is to increase the knowledge of these determinants and identify genes involved in flowering in sweet cherry. By studying two intraspecific progenies ‘Regina’ × ‘Lapins’ and ‘Regina’ × ‘Garnet’, detection of many quantitative trait loci (QTL) on all linkage groups (LG) has enabled us to confirm the strong involvement of chill requirements in the flowering as well as the complexity of these traits. QTL with major effect was localized on the LG4. In regions covered by all the QTLs controlling flowering date, a hundred candidate genes (CG) for this trait was identified. A subset of these GC was then studied for their expression during development of buds by quantitative PCR (qPCR). In the long term, this work will serve as a basis for the identification and selection of genes that allow obtaining genotypes adapted to future climate conditions

L'adaptation locale est un phénomène micro-évolutif qui peut survenir lorsque des populations d'une même espèce sont exposées à des conditions environnementales différentes.Si cet environnement exerce une pression sous forme de sélection naturelle, qu'il existe un potentiel adaptatif au sein des populations et que le flux de gènes est suffisamment modéré, les populations vont alors tendre vers un optimum adaptatif local.Dans cette thèse, je m'intéresse aux moyens méthodologiques de l'étude de l'adaptation locale d'une part, et à l'étude de ce phénomène le long d'un gradient d'altitude chez la plante alpine Arabis alpina d'autre part.Dans la première partie méthodologique, je montre que les méthodes de scan génomique pour détecter les marqueurs génétiques sous sélection peuvent souffrir de forts taux de faux positifs lorsqu'exposées à des jeux de données complexes, mais réalistes.Je présente ensuite une méthode statistique de détection de marqueurs génétiques sous sélection qui, contrairement aux méthodes existantes, utilisent à la fois la notion de différentiation génétique (ou Fst) et une information environnementale.Cette méthode a été développée de manière à limiter son taux de faux positifs de manière générale.J'offre enfin une perspective concernant les liens entre une expérience ancienne en biologie évolutive (l'expérience de jardin commun) et les nouveaux développements moléculaires et statistiques modernes.Dans la seconde partie empirique, je présente une analyse de la démographie d'A. alpina dans six populations naturelles. Outre qu'elle révèle des caractéristiques biologiques intéressantes sur cette espèce (faible espérance de vie, reproduction et survie très différentielle...), cette analyse montre que la croissance diminue et la survie augmente chez cette espèce avec la baisse de la température moyenne (donc avec l'altitude).Puisque ces analyses ne permettent pas d'exclure des hypothèses de dérive et de plasticité phénotype, je présente une analyse en jardin commun sur A. alpina qui permet de lisser les problèmes de plasticité phénotypique et qui, combinée à des analyses moléculaires, permettent d'exclure l'hypothèse de dérive.Les résultats montrent qu'il existe un syndrome phénotypique adaptatif lié à la température moyenne qui tend à des plantes plus petites, plus compactes, qui croissent et se reproduisent moins, dans les milieux froids.À l'aide des données moléculaires et de méthodes de scan génomique, je présente une liste de 40 locus qui peuvent être impliqués dans ce processus.Pour finir, je discute l'ensemble de ces résultats empiriques dans un contexte plus général d'écologie alpine. Je résume ensuite les principaux obstacles méthodologiques à l'étude de l'adaptation locale et je fourni quelques perspectives méthodologiques
Local adaptation is a micro-evolutionary phenomenon, which arises when populations of the same species are exposed to contrasted environmental conditions.If this environment exert some natural selection pressure, if an adaptive potential exists among the populations and if the gene flow is sufficiently mild, populations are expected to tend toward a local adaptive optimum.In this thesis, I study the methodological means of the study of local adaptation on the one hand, and I investigate this phenomenon along an elevation gradient in the alpine plant Arabis alpina on the other hand.In the first, methodological part, I show that the genome scan methods to detect selection using genetic markers might suffer strong false positive rates when confronted to complex but realistic datasets.I then introduce a statistical method to detect markers under selection, which, contrary to existing methods, make use of both the concept of genetic differentiation (or Fst) and environmental information.This method has been developed in order to reduce its global false positive rate.Finally, I present some perspectives regarding the relationships between the relatively old ``common garden'' experiment and the new developments in molecular biology and statistics.In the second, empirical part, I introduce an analysis of the demographic characteristics of A. alpina in six natural populations. Besides providing interesting biological information on this species (low life expectancy, strongly contrasted reproduction and survival...), these analyses show that growth increase and survival decrease with the decrease of average temperature (hence with altitude).Since these analyses do not allow us to rule out hypotheses such as drift and phenotypic plasticity, I show the results of a common garden experiment which enable us to smooth phenotypic plasticity and, when combined with molecular data, enable us to rule out the hypothesis of drift.The results show the existence of an adaptive phenotypic syndrome, in which plants are smaller, are more compact, grow slower and reproduce less in cold temperature environments.Using the molecular data, I draw a list of 40 locus which might be involved in this adaptive process.In the end, I discuss these empirical findings as a whole to place them in a more general context of alpine ecology. I sum up the main methodological challenges when studying local adaptation and offer some methodological perspectives

Des nouvelles résistances aux agents pathogènes introgressées dans les plantes cultivées sont fréquemment contournées dans différents pathosystèmes, engendrant des épidémies et des pertes économiques. En conséquence, la compréhension des stratégies évolutives impliquées dans l'adaptation des populations pathogènes est nécessaire pour améliorer la gestion durable des résistances. Bremia lactucae, agent pathogène de la laitue est un organisme diploïde, hétérothallique avec des cycles de reproduction sexuée et asexuée. Cet oomycète est soumis aux fortes pressions de sélection exercées par des gènes de résistance de la plante hôte. Sous cette pression de sélection, les populations de B. lactucae ont montré une rapide adaptation aux résistances hôtes qui se sont donc avérées peu durables. L'étude de la structure génétique d'un agent pathogène peut permettre de comprendre les mécanismes évolutifs impliqués dans le contournement des résistances variétales. Ainsi, une étude de la structure génétique (neutre et potentiellement soumise à sélection) des populations de B. lactucae en France a été conduite afin d'identifier les forces évolutives impliquées dans le contournement des résistances de l'hôte et de déterminer l'influence des pressions de sélection des gènes de résistance de la plante hôte sur cette structure. J'ai validé 12 microsatellites, marqueurs moléculaires neutres, pour analyser la structure génétique de B. lactucae en France. Plus de 800 isolats ont été prélevés dans les plus importants bassins de production de la plante hôte, Lactuca sativa. Ces isolats ont été prélevés sur différentes variétés regroupées selon leur combinaison de gènes de résistance. Par ailleurs, une prospection dans le compartiment sauvage a permis d'échantillonner des isolats de B. lactucae sur la plante hôte adventice L. serriola. Le polymorphisme de plusieurs effecteurs candidats à motif RxLR, a été étudié dans différentes populations de Bremia. La faible diversité génétique et l'excès d'hétérozygotie observés sont en faveur d'une reproduction clonale mais de rares évènements de reproduction sexuée sont également suggérés par les résultats. Par ailleurs, la faible différenciation génétique entre populations suggère des flux de gènes importants à l'échelle des régions. Des flux de gènes ont également été mis en évidence entre le pathosystème du compartiment sauvage et le pathosystème du compartiment cultivé évoquant un possible rôle de réservoir génétique des plantes hôtes adventices. Une structuration des populations en plusieurs lignées clonales résultant de la pression de sélection des gènes de résistance des cultivars est également indiquée par l'analyse des résultats des marqueurs neutres et sélectionnés. La caractérisation de la structure des populations de B. lactucae nous permet de mettre en évidence le fort potentiel évolutif (flux de gènes importants, système de reproduction mixe, sélection de mutants et de migrants par les gènes de résistance) de B. lactucae expliquant la rapide adaptation aux résistances hôtes. Ainsi, nous pouvons suggérer des pistes de gestion des gènes de résistance comme favoriser l'utilisation de résistances quantitatives et l'utilisation de cultures d'association afin d'améliorer la durabilité des résistances.

Le Rice yellow mottle virus (RYMV) est un virus émergeant qui constitue actuellement une contrainte majeure à la riziculture sur le continent africain. Quelques rares variétés de riz, issues des espèces cultivées de riz africain et asiatique (respectivement Oryza glaberrima et O. sativa), ont récemment été identifiées comme hautement résistantes au RYMV. Ce phénotype de résistance est dû à un gène récessif RYMV1 codant le facteur d'initiation de la traduction eIF(iso)4G1 du riz.Les objectifs de cette thèse sont (i) d'étudier la durabilité de la résistance élevée du riz contre le RYMV avant son déploiement à large échelle, (ii) de caractériser les mécanismes d'émergence de génotypes contournants et (iii) d'identifier des signatures moléculaires influençant ces processus d'adaptation. Ainsi, le contournement de deux allèles de résistance, identifiés chez les deux espèces de riz cultivés, a été relié à l'émergence de mutations dans la protéine virale VPg qui permettent de rétablir l'interaction avec le facteur eIF(iso)4G1 de l'hôte résistant. Un site sous sélection diversificatrice de la VPg influence directement la capacité de contournement de la résistance élevée en fonction de l'espèce hôte. Ce site, proche des mutations de contournement, est impliqué dans l'adaptation du virus à l'espèce O. glaberrima au cours de son histoire évolutive. La démarche employée au cours de ce travail combine des études d'évolution expérimentale à des analyses fonctionnelles. Les résultats obtenus par cette approche intégrative participeront à la mise en place de stratégies de lutte intégrée à la fois efficaces et durables face à la maladie de la panachure jaune du riz en Afrique
The Rice yellow mottle virus (RYMV) is an emerging virus currently considered as the major constraint to rice production in Africa. Some varieties of African and Asian cultivated rice (Oryza glaberrima and O. sativa, respectively), have recently been identified as highly resistant to RYMV. This resistance phenotype is caused by a recessive gene RYMV1 encoding the translation initiation factor eIF(iso)4G1 of rice.The objectives of this thesis are (i) to investigate the durability of the high resistance of rice against RYMV before broadly deployment in fields, (ii) to characterize the mechanisms of emergence of resistance-breaking (RB) genotypes and (iii) to identify molecular signatures that influence these processes of adaptation. The resistance-breaking of two resistance alleles, identified in both cultivated rice species, is mainly associated with the emergence of mutations in the viral protein VPg that restore in resistant hosts the interaction with the factor eIF(iso)4G1. A site of VPg under diversifying selection directly affects the ability to overcome the high resistance depending on the host species. This site, near the RB mutations, is involved in the adaptation of the RYMV to O. glaberrima species during its evolutionary history. The approach used during this work combines experimental evolution and functional analyses. The results of this integrative study will participate in the development of effective and sustainable control strategies toward the Rice yellow mottle virus in Africa

Frankia est une actinobactérie capable d'établir une symbiose racinaire avec les plantes actinorhiziennes dont le genre Alnus. Seulement certaines souches de Frankia sont capables de sporuler in planta, ce qui est illustré par la présence (Sp+) ou l'absence (Sp–) de sporanges dans les cellules végétales de la nodosité. C’est à notre connaissance un cas unique de sporulation endophyte. Cependant la description et l’interprétation écologique de ce trait d’histoire de vie (THV) original étaient incomplètes. Notre contribution à l’étude de la sporulation in planta des Frankia infectives de l’aulne intègre des approches théorique, descriptive et expérimentale, pour préciser (i) l’influence relative de la souche bactérienne, de l’espèce de la plante-hôte et des conditions pédoclimatiques sur ce THV, (ii) le rôle de la variabilité environnementale sur la distribution, la diversité et la sélection du trait, ainsi que (iii) les coûts et bénéfices associés pour les deux partenaires. Nous avons démontré pour la première fois que la sporulation in planta est un THV (i) spécifique de certaines lignées de Frankia, (ii) majeur pour en comprendre l'histoire évolutive et (iii) significativement corrélé à des caractéristiques génétiques des souches. Nous avons également confirmé que l’occurrence du trait varie selon l’environnement. Nous avons enfin établi un modèle de l'évolution du trait abordant sa valeur adaptative. L’ensemble des réflexions menées et des résultats obtenus nous permet de discuter de la sporulation in planta dans le cadre d’un continuum de stratégies symbiotiques, et plus généralement de discuter de l’écologie évolutive des symbioses entre microorganismes et plantes
Frankia sp. is a telluric actinobacteria able to establish a root symbiosis with actinorhizal plant such as Alnus sp. Only some Frankia strains are able to sporulate in-planta, as spores can be present in (Sp+) or absent from (Sp–) the vegetal cells of the root nodule. It is to our knowledge a unique case of endophytic sporulation. However, the description and the ecological interpretation of this original life-history trait (LHT) were scarce. Our contribution to the study of the in-planta sporulation of Alnus-infective Frankia sp. combines theoretical, descriptive and experimental approaches to precise (i) the relative effect of the bacterial strain, the host-plant species and the pedoclimatic conditions on this LHT, (ii) the effect of the of the environmental variability on the distribution, diversity and selection of the trait, and (iii) the associated costs and benefits for the two symbiotic partners. We demonstrated for the first time that the in-planta sporulation is a LHT (i) specific to some Frankia lineages, (ii) major to understand their evolutionary history and (iii) significantly correlated to particular genetic features. We also shown that the occurrence of the trait varies according to the environment We also proposed a model of the evolution of the trait taking its fitness into account. We bring all the previous considerations and results to discuss the inplanta sporulation trait within a continuum of symbiotic strategies and more generally to discuss the evolutionary ecology of plant-microbe symbioses

La baisse des niveaux d’eau due aux changements climatiques affecte la végétation des milieux riverains. Le lac Saint-Pierre, au Québec, n’en fait pas exception. Cette étude a pour objectif principal de suivre l’évolution des communautés végétales des marais du lac Saint-Pierre entre 2000-2001 et 2015 afin de comprendre comment la composition en espèces végétales d’un milieu humide riverain se modifie en contexte de bas niveaux d’eau. Pour ce faire, les changements dans la composition végétale des milieux humides du lac Saint-Pierre ont été étudiés en comparant des relevés de végétation des années 2000 et 2001 à ceux effectués aux mêmes endroits en 2015. Au total, 147 espèces trouvées en 2015 dans 129 stations ont été analysées. L’élévation moyenne pondérée de chacune des espèces a été calculée pour chacune des périodes et comparée afin de mettre en lumière leur déplacement sur le territoire. Afin d’évaluer la progression des espèces introduites et indigènes, un modèle linéaire général sur un échantillon de 15 espèces représentatives a été réalisé. Les résultats montrent un déplacement des espèces facultatives (qui tolèrent l’assèchement du milieu) vers le centre du lac. Une augmentationdu couvert végétal des espèces exotiques a été observée, plus particulièrement pour Rorippa amphibia et Phalaris arundinacea. Ces changements ont été détectés sur une période de temps relativement courte, soit sur 15 années, et risquent d’avoir un impact important sur le fonctionnement de l’écosystème.

L’élévation des niveaux marins accélérée par le changement climatique fait l'objet d'uneattention soutenue au niveau international depuis les années 1990. L’adaptation des littorauxau changement climatique est désormais en voie d’institutionnalisation de l’échelleinternationale jusqu’au niveau local. La thèse analyse les processus de mise en politique del’adaptation au changement climatique sur les littoraux français, à partir de deux cas d’étudecontrastés dans leur histoire, leurs politiques d’aménagement et leurs configurations sociales,mais traversés par des processus analogues d’attractivité et de vulnérabilité face auxsubmersions marines et à l’érosion côtière : la côte aquitaine et le littoral martiniquais.La thèse soutient que la mise en politique de l’adaptation au changement climatique en zonescôtières procède d’une gouvernance performative, définie comme un ensemble de dispositifset d’énoncés visant à faire advenir des mesures d’adaptation en les mettant à l’épreuve duréel. La thèse propose de montrer qu’entre une planification par intégration du changementclimatique dans les politiques littorales existantes (plan national d’adaptation, plans deprévention des risques littoraux…), et des formes d’expérimentation de nouvelles optionsd’adaptation (relocalisation des biens et des activités ou repli stratégique), émerge une« nouvelle gestion publique des risques » littoraux. Pour cette dernière, le concept de stratégied’action publique rend compte de ces formes d’instrumentation qui visent à encadrer, àrationaliser et à faire émerger de nouveaux référentiels gestionnaires (comme l’adaptation etla préparation) par de l’expertise scientifique et technique, par des procédures collaborativeset de la concertation citoyenne en vue d’une responsabilisation individuelle et collective desacteurs locaux.L’analyse des discours, des logiques d’acteurs et des instruments visant à légitimer une actionpublique guidée par l’anticipation et la préparation face aux risques et aux menaces, mobilisela sociologie de l’action publique, la sociologie des sciences et de l’expertise, et la sociologiepragmatique des problèmes publics. Des enquêtes par observation directe de situations denégociation et de concertation, par entretiens et par analyse de documents d’expertise et deplanification ont été menées sur chaque terrain d’étude ; une enquête par questionnaire a étéconduite sur la commune de Lacanau afin d’appréhender l’expérience des citoyens-usagersriverainsface à l’évolution et au recul du trait de côte
Sea level rise accelerated by climate change is of major concern at international scale since the 1990’s. From now on, climate change adaptation is institutionalized from global to local scales. I analyze policy making processes related to climate change adaptation in French coastal areas. Two qualitative case studies are at the heart of the thesis: Aquitaine coastline and Martinique Island (French West Indies). They are contrasted in their history, their coastal planning policy and their social dynamics, though they share common processes of attractiveness and vulnerability to submersion and coastal erosion. I analyze discourses, actors and policy instruments in the legitimization of anticipation and preparation as guiding principles to cope with coastal risks and threats. The theoretical framework builds on political sociology of science and policy, as well as insights from pragmatic sociology. Direct observation of local, regional and national consultation and steering committees, semi-structured interviews and documentation analysis are the key methodological approaches. A questionnaire survey has been conducted in the coastal town of Lacanau, on Aquitaine coastline, in order to analyze the way in which residents and users experiment coastal retreat. The main line of argumentation advanced in this thesis is that coastal adaptation to climate change proceeds with performative governance, by which policy devices and narratives are geared towards building adaptation policies upon their interpretive effects. I demonstrate how climate adaptation mainstreaming and planning (adaptation and coastal risks prevention plans…) is combined with experimentalist forms to govern new adaptation options (like planned retreat) and with a new public risk management in which political and institutional risks are as important to prevent as socio-ecological vulnerabilities. The concept of “public action strategy” is built to better capture these forms of managerial policy instruments used for framing, rationalizing and performing a governance of preparedness and adaptation, by means of expert knowledge, collaborative procedures and concertation to render local actors accountable for their own security. State steering practices and decentralization policies are key processes shaping coastal adaptation and risk regulation. This new public risk management strengthens expert configurations for defining and operationalizing coastal risks policy strategies