Letteratura scientifica selezionata sul tema "Plantes cultivées – Aspect environnemental"

Les Composés Organiques Volatils (COV) sont des acteurs importants de la chimie de l’atmosphère influençant le climat et la qualité de l’air. La végétation en est la principale source représentant 90% des émissions d’origine biogénique (COVb). Il est estimé que les couverts agricoles contribueraient à 27% des émissions totales de COVb en Europe mais ces émissions restent mal connues. Dans ce travail, les échanges de COVb par le blé, le colza, et le maïs sont étudiés, ces espèces agricoles étant les principales en France et dans le monde, en termes de surface cultivée. Des flux de COVb ont été mesurés au champ, au niveau de la plante, avec des chambres dynamiques couplées à un spectromètre de masse PTR-Qi-Tof-MS. Les échanges de 997 composés ont pu être mesurés grâce à cet instrument de haute sensibilité. Dans le Chapitre 1 nous présentons une revue des mécanismes d’émission des COVb, des méthodes de mesure de flux, des résultats expérimentaux sur les échanges de COVb pas les systèmes agricoles, et des modèles mathématiques d’émission par les écosystèmes. Dans le Chapitre 2 nous décrivons la campagne et les dispositifs de mesure. Dans le Chapitre 3 nous présentons les résultats des échanges de COVb mesurés durant une semaine pour chaque espèce. Les émissions étaient dominées par le méthanol (55-85% des émissions totales), suivi de l’acétone et l’acétaldéhyde. Les 10 composés les plus émis, hors méthanol, représentaient plus de 50% des émissions totales, et les 100 composés les plus émis plus de 90%. Les flux de COVb présentaient peu de variation intra-espèce mais d’importantes variations inter-espèces, avec des flux net totaux de 0.11±0.02 µg_COVB g_MS^(-1) h^(-1) pour le maïs, 1.5±0.7 µg_COVB g_MS^(-1) h^(-1) pour le blé, et 9.1±2.4 µg_COVB g_MS^(-1 ) h^(-1) pour le colza. Finalement les facteurs d’émission standard de l’isoprène et des monoterpènes ont été évalués pour chaque espèce, constituant les premières estimations connues pour le colza. Dans le Chapitre 4 nous étudions l’influence du stade de développement, et plus particulièrement de la senescence, sur les émissions de COVb par le blé. Nous montrons un doublement des émissions totales pendent la sénescence par rapport à la maturation, avec notamment une augmentation de la contribution de l’acétaldéhyde (1.6% des émissions totales pendant la maturation et 9.7% pendant la sénescence) et de l’acide acétique (0.7% pendant la maturation et 2.7% pendant la sénescence) aux émissions totales. Dans le Chapitre 5 nous estimons les principaux paramètres du modèle MEGAN 2.1 pour les trois espèces de plantes. Nous comparons les flux des six principaux composés mesurés pour le colza à l’échelle de la plante par les chambres dynamiques avec des mesures par Eddy Covariance à l’échelle de l’écosystème, afin d’évaluer la représentativité des mesures en chambre. Ce travail montre l’hétérogénéité des échanges de COVb par les plantes agricoles et les données générées pourront contribuer à l’amélioration des modèles d’émission
Volatile Organic Compounds (VOC) play a key role in atmospheric chemistry influencing climate and air quality. Vegetation is the main source of VOC, accounting for 90% of biogenic emissions (BVOC). Agricultural crops in Europe are estimated to contribute 27% of total BVOC emissions but remain poorly studied. In this work, we study the exchange of BVOC by wheat, rapeseed and maize, the main agricultural species in France in terms of cultivated area. The fluxes were measured in the field at the plant level with dynamic automated chambers coupled to a PTR-Qi-Tof-MS spectrometer. Fluxes of up to 997 compounds could be measured with this highly sensitive instrument. Chapter 1 presents a review of BVOC emission mechanisms, flux measurement methods, experimental results on BVOC exchanges in agricultural systems, and mathematical models of emissions. Chapter 2 describes the measurement site and the experimental setup. Chapter 3 presents BVOC fluxes measured during one week for each species. Emissions were dominated by methanol (55-85% of total emissions) followed by acetone and acetaldehyde. The 10 most emitted compounds excluding methanol accounted for more than 50% of total emissions and the 100 most emitted compounds accounted for more than 90%. The measured fluxes showed little intra-species variation but large inter-species variations with total net fluxes of 0.11±0.02 µg_BVOC g_DW^(-1) h^(-1) for maize, 1.5±0.7 µg_COVB g_MS^(-1) h^(-1) for wheat, and 9.1±2.4 µg_COVB g_MS^(-1) h^(-1) for rapeseed. Finally, standard emission factors for isoprene and monoterpenes were evaluated for each species, constituting the first known estimates for rapeseed. Chapter 4 examines the influence of developmental stages, and particularly of senescence, on BVOC emissions from wheat. We report a doubling of total emissions during senescence compared to maturation, with, in particular, an increase in the contribution of acetaldehyde (1.6% of total emissions during maturation and 9.7% during senescence) and acetic acid (0.7% during maturation and 2.7% during senescence). In Chapter 5 the main parameters of the MEGAN 2.1 model are estimated for the three species and the fluxes of six main compounds measured for rapeseed at the plant level by the dynamic chambers are compared with measurements by Eddy Covariance at the ecosystem level in order to evaluate the representativeness of chamber measurement. This work shows the heterogeneity of BVOC exchanges by agricultural plants and the data generated should contribute to the improvement of emission models

Le transfert de gènes à partir de PGM vers les bactéries de sol a été détecté dans des conditions optimales en laboratoire, mais de tels évènements n’ont pas été rapportés pour les bactéries dans leur milieu naturel en plein champ. Ces résultats pourraient être dus à la faible fréquence de ces événements et au manque de sensibilité des techniques de détection. Une approche métagénomique a été utilisée dans ce travail afin de détecter les événements de transfert de gènes de PGM vers les bactéries de sol et d’évaluer l'impact possible de la culture PGM sur les bactéries dans les conditions du champ à l’aide d’outils novateurs et de grande sensibilité. La technologie Illumina n’a pas identifié de transfert d’ADN à partir de la vigne transgénique. Les techniques RISA et Microarrays taxonomiques ont révélé un effet léger des cultures PGM sur la composition des communautés bactériennes isolées du sol des parcelles, mais aucun impact n’a été détecté sur celles isolées des sols des serres
Laboratory and greenhouse conducted experiments have shown that gene transfer events from transgenic plants to bacteria can happen but field trials failed to detect any in situ evidence. This may be due to the low frequency of these events but also to the lack of sensitivity of detection techniques. In our study, a metagenomic approach was used to detect gene transfer events from GMPs to soil bacteria and evaluate the possible impact of the cultivation of these plants on microbial communities under field conditions by using high sensitivity innovative tools. No molecular evidence of DNA transfer from transgenic grapevine was detected by Illumina sequencing. To evaluate the impact of transgenic grapevine on the bacterial community in greenhouse and field trials soils, RISA and taxonomic microarrays technologies were performed. A slight effect of GMPs crops on field bacterial communities was detected, but no impact was detected in greenhouse bacterial communities

Face à la toxicité provoquée par les éléments traces métalliques dans l’environnement, les végétaux ont développé différentes stratégies de défense. Cependant à ce jour, aucune étude exhaustive (moléculaire, biochimique et développementale) n’avait encore été menée chez Arabidopsis thaliana en réponse au cadmium (Cd). Notre travail a donc consisté à étudier les mécanismes mis en jeu en réponse au Cd chez l’écotype Wassilewskija (Ws) d’A. Thaliana par des approches moléculaire, biochimique et d’étude phénotypique. Dès 50 μM de Cd, les plantules âgées de 14 jours développent une « réponse morphogénique induite par le stress » (RMIS) au niveau des racines qui se traduit par un raccourcissement de la racine principale et l’initiation multiple de racines secondaires. Parallèlement, l’activité des enzymes de la voie de synthèse des phytochélatines ou PC (glutamylcystéine synthétase, glutathion synthétase et phytochélatine synthase) est stimulée dans la plante entière avec cependant une accumulation plus importante de PC et de Cd dans les racines. Au niveau transcriptionnel, seules les PC synthases sont spatialement régulées en présence de 100 μM de Cd avec une surexpression des gènes PCS1 et PCS2 dans les parties aériennes et les racines respectivement. L’étude transcriptomique sur la totalité du génome d’A. Thaliana a montré la surexpression de gènes codant notamment des transporteurs potentiels de Cd dans les racines et les parties aériennes, ce qui est en accord avec la présence du métal dans différents organes de la plante. Enfin, nous avons montré que l’écotype Ws est plus tolérant au Cd que les écotypes Columbia et Landsberg erecta. Notre travail s’est aussi focalisé sur la réponse au Cd de jeunes plants de mélèze hybride (Larix x eurolepis) obtenus par embryogenèse somatique. Excepté un raccourcissement de la racine principale, le développement du mélèze n’est pas altéré par 1,5 mM de Cd. Bien que la voie de synthèse des PC soit aussi stimulée en réponse au Cd, il semblerait qu’une autre voie de chélation du métal, probablement au niveau pariétal, intervienne dans la mise en place de la tolérance chez le mélèze
The presence of trace metal elements in the environment led plants to develop diverse defense mechanisms. However, no exhaustive study (molecular, biochemical and developmental) had been led to date in Arabidopsis thaliana in response to cadmium (Cd) stress. Our work thus consisted in the study of defense mechanisms in response to Cd in the ecotype Wassilewskija (Ws) of Arabidopsis thaliana using molecular and biochemical approaches and the study of phonotype. A “stress-induced morphogenic response” (SMIR) is observed in the roots of 14 day-old plants since 50 μM Cd. This SMIR is characterized by the shortening of the main root and multiple initiations of secondary roots. At the same time, the activity of the enzymes involved in the synthesis of phytochelatins (PC) (glutamylcystein synthetase, glutathione synthetase and phytochelatin synthase) is stimulated in the whole plant, PC and Cd however being more accumulated in roots than in shoots. At the transcriptional level, only PC synthase is spatially regulated in the presence of 100 μM Cd with an up-regulation of the genes PCS1 and PCS2 in the shoots and the roots respectively. The transcriptomic study on the whole genome of A. Thaliana showed an up-regulation the of genes coding particularly potential Cd transporters in roots and shoots, what is in agreement with the presence of the metal in various organs of the plant. Finally, we showed that the ecotype Ws is a better Cd tolerant than ecotypes Columbia and Landsberg erecta. Our work also focused on the response to Cd of young hybrid larch plants (Larix x eurolepis) obtained by somatic embryogenesis. A part from a shortening of the main root, the development of the larch is not altered with 1. 5 mM Cd. Although the PC synthesis pathway is also stimulated in response to Cd, another way of metal chelation, probably at the cell wall level, seems to be involved in tolerance mechanisms of the larch

La mise en dépôt de sédiments de cours d'eau contenant de fortes teneurs en mercure représente un risque potentiel de contamination pour l'environnement. Une expérience de remise en suspension en batch et des extractions chimiques sélectives ont permis d'estimer la mobilité du mercure au sein d'un sédiment de curage fortement contaminé au cours de son aération progressive. Afin de mettre en évidence les transferts de mercure dans le système sédiment-plante, des cultures en pot de chou, de colza, de fétuque rouge et de ray-grass ont été réalisées à partir de ce même sédiment avec ou sans marquage radioactif par l'isotope 203 Hg. Au cours de l'aération du sédiment, le mercure est rapidement mis en solution puis se réadsorbe fortement à la phase solide. La concentration maximale de mercure solubilisée ne représente cependant que 0,15 % de la teneur totale en mercure du sédiment. Dans le sédiment oxydé, plus de 85 % du mercure se trouve dans la fraction fine (< 20 [micro]m) d'où il est difficilement extractible. Trois modes de contamination des parties aériennes des espèces végétales testées dans ce travail ont été mis en évidence: (i) une translocation de mercure via les racines (ou absorption racinaire), (ii) un dépôt sec de particules contaminées en mercure à la surface des feuilles et (iii) une absorption de mercure volatilisé à partir du substrat (ou absorption foliaire directe). 1 Le marquage radioactif du sédiment confirme la faible solubilité du mercure au sein du substrat et met en évidence une volatilisation relativement importante de mercure à partir de celui-ci. Les résultats obtenus 1montrent que l'absorption foliaire (voie iii) est le mode de contamination dominant. D'autre part, la translocation du mercure des racines vers les parties aériennes (voie ii) reste limitée et varie selon les espèces. Elle représente près d'un tiers de la teneur mesurée dans les feuilles du colza, un dizième dans les feuilles du chou et est négligeable dans les feuilles de la fétuque rouge. Les préoccupations actuelles des gestionnaires de sites de dépôt sont la limitation de l'envol des poussières et la réduction de leur transport vers des zones initialement non contaminées. Cependant, selon les résultats de cette étude, l'émission de formes volatiles de mercure,. . .

L'objectif de cette thèse était d'étudier l'organisation génomique des facteurs de résistance du pommier. Nous avons effectué la cartographie génétique d'une descendance de pommier, puis étudié le déterminisme génétique de la résistance partielle à la tavelure, l'oi͏̈dium et le feu bactérien dans trois descendances de pommier par analyse QTL. Nous avons enfin cartographié des gènes candidats de résistance et de défense. Les facteurs de résistance cartographiés au cours de ce travail et au cours d'autres travaux menés par d'autres équipes ont été réunis sur une même carte génétique. Nous avons observé une tendance forte au regroupement de facteurs de résistance différents et des colocalisations entre QTL, gènes majeurs et gènes candidats qui nous permettent de formuler quelques hypothèses sur la fonction des QTL et gènes majeurs du pommier. Ces résultats nous permettent d'envisager des stratégies de création de variétés de pommier à résistances multiples et durables
The purpose of this thesis was to determine the genomic organization of resistance factors in apple. We first constructed a genetic linkage map of an apple progeny. Then we studied the genetic determinism underlying partial resistance to scab, powdery mildew and fire blight in three progenies through a QTL analysis. At last, candidate genes presumably involved in resistance or defense against pathogens were mapped. The disease resistance factors identified during this study, and additional resistance factors (QTL and major genes) identified during previous studies were located on the same synthetic genetic linkage map. Most resistance factors were organized in clusters. Several co-localizations between QTL, candidate genes, and major genes occured, which led us to formulate some hypotheses about the putative functions of the genes and QTL mapped. From these results, strategies to create apple varieties carrying multiple resistances may be defined

Le technétium-99 est un radioélément à 1/2 vie longue (212 000 ans) produit principalement lors du retraitement du combustible nucléaire. L'ion pertechnétate (TCO4-), forme probable de rejet du 99Tc dans l'environnement, est très mobile dans les sols aérés et les eaux bien oxygénées, et peut être prélevé par les plantes et les animaux terrestres. L'objectif de ce travail est d'évaluer les risques de transfert du 99Tc chez des animaux, ruminants et monogastriques, lors d'une exposition chronique par voie orale et à faibles doses (5 Bq. G-1 de poids vif). Chez le ruminant, une très faible part du 99Tc apporté par l'eau de boisson est absorbée au niveau du tractus gastro-intestinal (digestibilité < 0,04). Les quantités retenues par les tissus, reins et foie) représentent moins de 2% de l'apport. Par contre, chez le monogastrique, on mesure une digestibilité maximale de 0,90. Après absorption, le 99Tc est principalement excrété par voie urinaire (>70% de l'apport) mais aussi par voie fécale (-5% de l'apport). Dans les tissus, le 99Tc prélevé se localise surtout dans les poils, mais aussi dans les reins, le foie et la thyroi͏̈de. Alors que dans les reins et le foie, on observe un seuil de rétention (à 6-9 semaines), dans les poils et la thyroi͏̈de, les teneurs en 99Tc augmentent toujours plus de 3 mois après le début des apports. L'interruption des apports induit une élimination importante du 99Tc présent dans l'organisme. Les teneurs en 99Tc deviennent négligeables après 37 jours et 44 jours dans le foie et les reins. La thyroi͏̈de (1/2 vie d'élimination de 46 jours) demeure fortement contaminée. La chute des poils durant la période de post exposition (42 jours) ne permet pas qu'une très faible diminution de l'activité mesurée. Quand le 99Tc est apporté au monogastrique, par des produits issus d'animaux contaminés (lactosérum et foie de chèvre) et végétaux cultivés sur des sols contaminés (Ray-grass), on observe une diminution plus ou moins importante de la part de 99Tc absorbée (digestibilité de 0,21 pour le lactosérum, 0,13 pour le Ray-grass, et 0,07 pour le foie). Ces variations montrent l'importance de la forme du 99Tc dans le processus de digestion chez les animaux.

En France, depuis les années 80, et suivant en cela les évolutions enregistrées dans les autres grands marchés mondiaux, la réglementation environnementale destinée au contrôle des produits phytosanitaires s'est progressivement renforcée. Ce renforcement ouvre de nouveaux enjeux pour l'innovation et la dynamique concurrentielle. La thèse montre en quoi une adaptation de la gamme de produits aux tendances réglementaires participe à ces changements. Dans un premier temps, l'intégration progressive de la variable environnementale au niveau de l'intervention publique est abordée, à partir d'une étude des textes réglementaires. Le secteur se restructure et organise alors la recherche d'innovations compatibles avec les nouveaux standards de qualité à partir de deux axes : réponses sur les bases technologiques anciennes et engagement dans de nouvelles voies de recherche. Dans un second temps, la participation des fabricants au processus d'établissement des règles et des normes est mise en avant. La différenciation des gammes de produits correspond à la mise en conformité avec les exigences pour l'autorisation de mise sur le marché. Si, au niveau de l'engagement réglementaire, les grandes sociétés phytosanitaires agissent en commun auprès des instances publiques, les retombées des nouvelles règles peuvent constituer cependant un élément de différenciation entre elles en termes de concurrence. Cette différenciation apparait dans leurs stratégies d'innovation
In France as well as in other major world markets, environmental regulations of pesticide products have become progressively tighter, opening up new perspectives for innovative processes and competition. This thesis shows to what extent the adaptation of the product mix (range) to the regulatory framework is part of these changes. The analysis of the regulatory framework and of its changes shows how public intervention takes into account the various dimensions of the environment. The pesticide sector reacts first by restructuring itself and organizing the innovation process so as to fit the new quality standards, along two axes: reaction on the basis of aging technologies or development of new avenues for research. Later, manufacturers attempt to participate in the setting up of new regulations and norms. They differentiate their product mix according to market regulations. If large agro-chemical manufacturers pool their efforts to influence the evolution of the regulatory framework, this evolution may in turn influence their respective competitiveness. This in turn may affect the innovation strategies

L’urbanisation détruit, fragmente les écosystèmes et participe aux changements globaux et à l’érosion de la biodiversité. Cette matrice urbaine hostile est principalement constituée de voiries et de bâti. Depuis peu, les bâtiments se couvrent de systèmes de végétalisation (introduction de végétaux sur des supports adaptés). Ces systèmes apportent des bénéfices pour l’homme et permettent de réduire l’hostilité de la matrice en rendant la ville plus perméable aux espèces sauvages. Il existe différents types de végétalisation qui ne sont pas équivalents du point de vue de la biodiversité. Dans cette thèse, nous avons analysé les communautés utilisant ces différents habitats potentiels : (1) les plantes sauvages des toits, (2) les arthropodes et les oiseaux des toits, (3) les arthropodes des façades et (4) les arthropodes des bâtiments végétalisés au sein du paysage urbain. Nous avons mis en évidence l’importance de la complexité structurelle de la végétation sur les communautés étudiées
Urbanization destroys and fragments natural ecosystems, contributing to global change and biodiversity loss. This hostile urban matrix mainly consists of roads and buildings. Recently, the buildings are covered with greening systems (introduction of plants on suitable media). These systems provide benefits to humans and reduce the hostility of the matrix making the city more permeable to wildlife. There are various types of greening systems that do not act equal for biodiversity. In this thesis, we analyzed the communities using these potential habitats: (1) wild plants on green roofs, (2) arthropods and birds on green roofs (3) arthropods on vegetated facades and (4) arthropods on vegetated buildings within the urban landscape. We highlighted the importance of the structural complexity of vegetation on the studied communities

Dans le complexe Beta vulgaris, la pollinisation accidentelle des betteraves porte-graines utilisées pour la production de semences dans le sud-ouest de la France par les betteraves sauvages rudérales donne lieu à la formation d'un hybride cultivé X sauvage dont les graines sont mêlées aux lots de graines de betteraves sucrières. Il en résulte une forme "mauvaise herbe" qui se retrouve dans les champs de culture de la betterave sucrière, dans le nord de la France. Contrairement à la betterave cultivée bisannuelle, la betterave mauvaise herbe a hérité de son parent sauvage la possibilité de monter à fleur et se reproduire dès la première année occasionnant des pertes de rendement importantes depuis une trentaine d'années. Ce travail repose sur l'étude de la diversité génétique des populations de betteraves mauvaises herbes estimée à l'aide de marqueurs micro satellites nucléaires, mini satellites mitochondriaux et un marqueur PCR-RFLP chloroplastique. Il a pour buts (i) d'évaluer la part de chacune des deux hypothèse avancées pour expliquer les déficits en hétérozygotes observés au cours des études précédentes : un taux d'autofécondation important ou un effet Wahlund dû au recrutement d'individus de cohortes différentes conservées dans la banque de graines; (ii) d'étudier l'évolution de caractères hérités des betteraves cultivées et rudérales en relation avec l'évolution du syndrome de mauvaises herbes et (iii) d'estimer les flux de pollen au sein d'un agrosystème. Il apparaît que l'arrivée de nouveaux migrants depuis la zone de production de semences a un effet important sur la diversité génétique des populations jeunes alors que la stabilité des populations plus vieilles est assurée par une importante banque de graines du sol
Le déficit en hétérozygotes semble être le fait à la fois d'un effet Wahlund temporel dû au mélange de cohortes dans la banque de graines mais également d'un effet Wahlund spatial, dû à la formation au cours du temps de taches d'infestation d'individus apparentés. L'autofécondation, héritée des cultivées, ne se retrouve principalement que dans les stades d'infestation les moins avancés et semble contre sélectionnée au cours du temps en raison d'une importante dépression de consanguinité. Au contraire, la montaison sans vernalisation, héritée des rudérales, contribue au syndrome de mauvaise herbe et est de ce fait très vite sélectionné. Nos études de paternités menées sur cinq parcelles au sein d'un paysage agricole ont montré que la dispersion du pollen peut se faire sur des distances très élevées allant jusqu'à une dizaine de kilomètres. La commercialisation de variétés transgéniques résistantes à un herbicide total est envisagée pour contrôler les betteraves mauvaises herbes. Si une hybridation cultivée x sauvage concerne ces variétés, elle pourrait aboutir à la formation de betteraves mauvaises herbes résistantes aux herbicides. Au vu de nos résultats, celles-ci pourraient à leur tour transmettre cette résistance à d'autres betteraves mauvaises herbes poussant sur des parcelles voisines ou aux populations de betteraves sauvages littorales, pouvant entraîner des conséquences importantes, tant sur le plan économique qu'écologique