Tesi 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

L’activité agricole présente la principale source de contamination de l’atmosphère par les pesticides. Les niveaux de concentration des pesticides dans l’atmosphère méritent une attention particulière de la part de la recherche compte tenu de leurs impacts potentiels sur la population et les écosystèmes. Bien que la volatilisation depuis la plante soit reconnue plus intense et plus rapide que la volatilisation depuis le sol, cette voie de transfert est à ce jour la moins bien renseignée avec peu de modèles disponibles pour sa description. Le manque de connaissances est lié essentiellement à la complexité des interactions entre les processus ayant lieu à la surface de la feuille et qui sont en compétition avec la volatilisation, notamment la pénétration foliaire et la photodégradation. Un système de chambre de volatilisation a été développé afin d’étudier d’une manière simultanée les processus de volatilisation et de pénétration foliaire. Les expérimentations réalisées avec 3 fongicides (époxyconazole, chlorothalonil et fenpropidine) appliqués sur feuilles de blé ont permis une description affinée du processus de pénétration foliaire grâce au protocole d’extraction des feuilles mis en place. Des coefficients de pénétration indispensables à la modélisation du devenir des pesticides à la surface des feuilles ont été calculés ainsi que des relations entre les propriétés physico-chimiques des pesticides et les processus qui contrôlent leur distribution sur et dans la feuille. L’étude expérimentale portant sur le processus de photodégradation a consisté en une irradiation de films de cire simulant les feuilles de blé traités avec des pesticides dans un simulateur solaire Suntest. Les résultats ont démontré que les pertes par photodégradation sont négligeables dans les conditions expérimentales et les pesticides choisis. Le modèle d’échange Sol-Végétation-Atmosphère SURFATM a été adapté aux pesticides selon une approche inspirée du modèle PEARL avec dans un premier temps des coefficients empiriques des processus de pénétration et de photodégradation. L’originalité de ce modèle réside dans sa description mécaniste des conditions micro-météorologiques à l’intérieur du couvert végétal. Ensuite, une approche de distribution des résidus de pesticides dans différents compartiments de la surface foliaire a été définie en se basant sur les résultats expérimentaux, permettant ainsi de prédire la fraction disponible à la volatilisation. La combinaison de cette approche avec les relations déduites entre les propriétés physico-chimiques des pesticides et le processus de pénétration foliaire améliore la généricité du modèle. Par ailleurs, l’effet de la formulation observé expérimentalement a été intégré via des coefficients empiriques permettant ainsi de mieux simuler les flux de volatilisation des produits systémiques. La comparaison entreles sorties du modèles et les résultats expérimentaux recueillis à partir de deux jeux de données acquis sur deux sites différents donne des résultats satisfaisants. Une fois activée la volatilisation depuis le sol, le modèle SURFATM-Pesticides permettra de prédire les émissions vers l’atmosphère de pesticides par volatilisation depuis les parcelles traitées
The agricultural activity presents the main source of the atmospheric contamination by pesticides. The occurrence of pesticides in the atmosphere concerns the research community due to their potential impacts on population and ecosystems. The volatilization from plants is higher and faster than the volatilization from soil. However, this transfer pathway is difficult to assess with few available models. The lack of knowledge on pesticide volatilization from plants is essentially linked to the complex interactions between processes occurring at the leaf surface and competing with volatilization, such as leaf penetration and photodegradation. A laboratory volatilization chamber was developed in order to study simultaneously the processes of volatilization and leaf penetration of 3 fungicides (epoxyconazole, chlorothalonil and fenpropidine) applied on wheat leaves. These experimentations allowed a refined description of leaf penetration process using a well-defined sequential extraction procedure of leaves. Leaf penetration coefficients, which are necessary to modelling the pesticide fate in plants, were calculated. Moreover relationships between physicochemical properties of pesticides and processes regulating their distribution on and in plant leaves were identified. The experimental study on the photodegradation process consisted in irradiating wax films using simulated solarlight. The results showed that for experimental conditions and pesticides chosen in our study, photodegradation seems to have played a minor role as dissipation process.The soil-vegetation-atmosphere exchange model SURFATM was adapted for pesticides using an approach inspired from the parameterization developed in the PEARL model. The originality of this model resides in its mechanistic description of the micro-meteorological conditions inside the canopy. As a first step the SURFATM-Pesticides model describes leaf penetration and photodegradation processes using empirical coefficients. Then a distribution of pesticide residues in the different compartments of the leaf surface was identified based on the experimental results. This approach allowed the quantification of pesticide fraction on the leaf surface available for volatilization. The combination of this compartmental approach and the identified relationships between physicochemical properties of pesticides and the leaf penetration process improves the genericity of the model. Moreover, the effect of the pesticide formulation in the commercial preparations was integrated in the model via empirical coefficients allowing a better simulation of the volatilization fluxes in the case of systemic pesticides. Comparison of model results and experimental measurements collected from two datasets showed satisfactory results. Once the contribution of soil volatilization has been activated, the SURFATM-Pesticides model will allow us to predict the overall pesticide volatilization at the field scale

L'acide abscissique (ABA) joue un rôle essentiel pour limiter la perte d'eau des plantes, grâce au contrôle du fonctionnement stomatique, et induire une large gamme de réponses de déficit hydrique. Au cours du développement de la graine, l'ABA induit la dormance et la tolérance à la dessiccation. Il intervient aussi dans le contrôle de la germination, notamment en réponse aux contraintes environnementales. Pour identifier de nouveaux acteurs du contrôle hormonal de la germination et de la réponse aux stimuli environnementaux, deux approches ont été utilisées. La première a consisté en l’identification de deux gènes dont les mutants sont affectés dans le contrôle hormonal de la germination et aussi, pour l’un d’entre eux, dans la tolérance au stress hydrique. Nous avons utilisé les techniques de séquençage profond pour identifier les gènes mutés. Le premier mutant, nommé xyl1-4, isolé pour sa tolérance à un inhibiteur de synthèse des gibbérellines, a permis de déterminer l’implication des xyloglucanes (XyG) dans le contrôle de la germination. En effet le locus XYL1 code pour une α-xylosidase pariétale impliquée dans la maturation des XyG, par clivage de résidus xylose qui composent leurs ramifications oligosaccharidiques. Nos résultats indiquent que XYL1 joue un rôle majeur dans les processus de remodelage de la paroi, qui contrôlent le potentiel de croissance de l’embryon et la résistance de l’albumen lors de la germination. Le second mutant, has2, a été sélectionné lors de la recherche de mutants suppresseurs des phénotypes d’évapotranspiration excessive du mutant de biosynthèse de l’ABA, aba3‐1 (Plessis et al., 2011). Il présente de nombreux phénotypes de sensibilité aux contraintes environnementales lors de la germination, impliquant des défauts de signalisation hormonale. Le locus HAS2 code une protéine mitochondriale à motifs PPR (pentatrico‐peptide repeat), déjà décrite sous les noms de LOI1/MEF11. L’analyse de ce mutant a permis ici de montrer l’importance de la respiration mitochondriale dans la tolérance à divers stress et le bon déroulement de la germination. Enfin, nous avons développé une démarche de génétique inverse pour analyser le rôle de trois protéines sHSP (small heat shock protein) mitochondriales dans la réponse aux stress abiotiques, en étudiant les défauts de germination des mutants simples et multiples des gènes HSP23.5, HSP23.6 et HSP26.5. Cette étude a mis en évidence le rôle majeur de HSP23.6 dans la réponse au stress salin et l’implication de ces trois protéines dans le contrôle de l’évaporation foliaire en réponse au déficit hydrique
Abscisic acid plays an essential role in limiting water loss from plants through the control of stomata aperture and the induction of a range of responses to water-‐‐deficit. During seed development ABA induces dormancy and desiccation tolerance as well as controlling germination, in particular in response to environmental constraints. Two approaches have been used to identify new factors involved in the hormonal control of germination and responses to environmental stimuli. The first consists of the identification of two genes defective in mutants affected in the hormonal control of germination, as well as water-deficit resistance in one mutant. Whole‐genome resequencing was used to identify the mutated genes. The first mutant, named xyl1-4, was isolated by its resistance to an inhibitor of gibberellin synthesis, and demonstrated the implication of xyloglucans (XyG) in germination control. In effect, the XYL1 locus encodes an α-xylosidase required for the maturation of XyG in the cell wall, through the trimming of xylose ramifications. Our results indicate that XYL1 plays a major role in the cell wall remodelling processes that control both embryo growth potential and the resistance of the endosperm during germination. The second mutant, has2, was selected in a screen for suppressor mutants of the excessive evapotranspiration on water deficit observed in the ABA biosynthesis mutant aba3-‐‐1 (Plessis et al., 2011). This mutant exhibits a range of germination phenotypes related to its sensitivity to environmental constraints, indicative of defects in hormone signalling. The HAS2 locus encodes a mitochondrial protein with PPR (pentatrico-peptide repeat) motifs that has previously been termed LOI1/MEF11. has2 mutant analysis showed the importance of mitochondrial respiration in plant tolerance to diverse stress and in germination processes. Finally we used a reverse genetic approach for the analysis of three mitochondrial sHSPs (small heat shock protein) in the response to abiotic stress; the germination phenotypes of single and multiple mutants for the HSP23.5, HSP23.6 and HSP26.5 genes were examined. This study has demonstrated the key role of HSP23.6 in the response to salt stress and the role of all three sHSPs in the control of evapotranspiration during water deficit

L’agriculture française, pérennisant un objectif d’après-guerre selon les critères d’efficacité alors admis, a été guidée par la recherche d’une plus grande productivité. Cette orientation favorisée par la politique agricole commune et par la mondialisation des marchés, a été généralement celle des États à fort potentiel agricole, notamment en Europe, la France y jouant un rôle moteur. Cette évolution a été accompagnée et favorisée par l’innovation scientifique et technologique sous la triple impulsion de l’autorité publique, du monde agricole et des groupes industriels qui en ont été les premiers promoteurs. L’innovation scientifique dans les domaines de la protection des plantes et de la qualité des végétaux a rendu nécessaire une implication croissante de l’autorité publique face aux alertes d’acteurs de la protection environnementale et sous l’impulsion de courants d’opinion largement montés en puissance. L’essor d’une législation nationale relayée depuis vingt ans par une réglementation européenne foisonnante, visant à assurer un compromis entre sûreté alimentaire et sécurité sanitaire, protection de l’environnement et progrès industriel, conduit à faire un état des lieux et à s’interroger sur l’existence d’un système cohérent gouvernant aujourd’hui le droit applicable aux cultures et à leur conduite sur le territoire français, à s’interroger sur l’existence de lignes juridiques directrices de l’innovation scientifique en matière agricole végétale et sur l’éventualité de limites qu’elle peut rencontrer. Cette thèse a pour objet « les droits français et européen à l’épreuve de l’innovation scientifique en matière agricole végétale »
French agriculture, which perpetuated an after-war objective of established efficiency criteria, was guided by the search for a greater productivity. This direction, promoted by both the Common Agricultural Policy and the globalisation of the markets, was mostly driven by States with strong agricultural potentials, especially France playing a leading role. This evolution was guided by scientific and technology innovations, carried by three initial promoters: the public authorities, the agricultural sector and industrial groups. Scientific innovations, in an effort to protect the plants and improve the quality of vegetables, triggered a growing involvement of public authorities which faced alerts from environmental activists and increasing public opinion on the matter. The expansion of a national legislation has been followed up over the last twenty years by a growing European regulation. The latter aims at establishing a compromise between health and food safety as well as protecting the environment and industrial progress. It also questions the coherence of the existing legal framework for agricultural crops applied to the French territory, the current legislation on scientific innovations for plant agriculture and it's possible limits. This thesis deals with 'The French and European Law Facing Scientific Innovation for Plant Agriculture'

Ce travail se centre sur l’exploitation du palmier Euterpe edulis Mart. (appelé en portugais palmito juçara), dont le cœur constitue un mets très apprécié au Brésil. Dans le Parque Estadual Três Picos (localisé dans l’État de Rio de Janeiro) cette exploitation se réalise sous une double protection : d’une part ce palmier se trouve sous un statut de protection par la loi, et d’autre part il est exploité dans une zone où toute utilisation des ressources naturelles est interdite. Dans le Parc, la surexploitation du palmier, qui est motivée par une condition socioéconomique vulnérable de la population locale (qu’y trouve sa principale source de revenus) et par un marché toujours prospère, met en péril les stocks naturels de l’espèce. Quant aux mécanismes destinés au contrôle et à la surveillance du Parc, ils ne font qu’intensifier des formes clandestines d’organisation qui favorisent la violence. Le lien entre la problématique écologique et l’enjeu social autour de l’exploitation mette en opposition deux acteurs : les gestionnaires du Parc et les exploitants illégaux du palmito. Cette opposition prend la forme d’un conflit environnemental au moment où ces acteurs exercent différentes actions en fonction de leurs intérêts et de leurs perceptions par rapport à l’exploitation du palmier. En effet, tandis que pour les exploitants l’extraction des coeurs de palmier représente une activité culturelle et historique ainsi qu’un moyen de subsistance, pour les gestionnaires du Parc elle constitue une menace pour la préservation de la biodiversité. Cela engendre une confrontation explicite qui n’est pas d’ordre uniquement environnemental mais qui englobe une réalité bien plus complexe d’intérêts opposés et des structures sociales et politiques qui favorisent l’inégalité et l’exclusion
This work focuses on the exploitation of Euterpe edulis Mart. Palm (known in Portuguese as palmito Juçara), whose heart is very popular in Brazil gastronomy. In the Parque Estadual Três Picos (located in the State of Rio de Janeiro) the exploitation of the palm occurs under a double protection: on the one hand the palm is protected by law, and on the other hand exploitation is done in an area where any use of natural resources is prohibited. In the Park, overharvesting of the palm is favored by the socio-economic status and vulnerability of local people (who find the principal source of income on palm exploitation) and by a prosperous market, both elements threatening the wild stocks of the species. Moreover, the mechanisms for control and supervision of the Park also intensify the creation of clandestine forms of organization resulting in violence. The link between environmental issues and social issues around the palm exploitation opposes two main actors: administrators of the Park and illegal loggers of palmito (palmiteiros). This opposition takes the form of an environmental conflict as these actors perform different actions depending on their interests and their perceptions regarding the exploitation of the palm. Indeed, while for palmiteiros extracting palm hearts represents a cultural and historical activity as well as a livelihood, for park administrators this exploitation constitutes a threat to biodiversity conservation. This creates an explicit confrontation that is not only related to environment but that encompasses a far more complex reality of competing interests and social and political structures that promote inequality and exclusion

Les effets de pesticides sur les communautés algales et bactériennes d'un cours d'eau ont été appréciés en couplant des approches in situ menée au cours de deux années, à des approches expérimentales en microcosmes, réalisées avec le diuron et le glyphosate (10 microg l-1). La prédominance des herbicides affecte la biomasse et la diversité algale et induit une sélection prononcée dans la rivière où quatre genres majoritaires sont recensés. La sensibilité des communautés à un même pesticide varie suivant leur état physiologique et leur composition taxonomique. L'impact des herbicides sur le compartiment bactérien au niveau quantitatif (sur la densité, la production hétérotrophe et l'activité respiratoire) et qualitatif (diversité génétique), est majoritairement induit par des effets indirects. Il est plus perceptible dans les dispositif expérimentaux où les bactéries ne peuvent bénéficier d'apports organiques allochtones et sont fortement tributaires de la production algale
Chapitre C : Evolution des communautés microbiennes dans un cours d'eau soumis à l'apport régulier de pesticides (Jauron, Puy-de-Dôme). Comparaison au cours de 2 années successives (2003 et 2004)

L’objectif principal de l'étude réalisée est d'évaluer l'importance économique des interactions entre les abeilles sauvages et domestiques, appelées « complémentarité », dans les exploitations agricoles. Une emphase particulière a été mise en examinant la manière dont l'importance économique de la complémentarité devrait affecter le règlement de politique publique afin de préserver la fourniture de services de pollinisation. Le premier chapitre fournit le cadre théorique sur lequel repose cette évaluation économique. Le chapitre 2 fournit un modèle éco-économique montrant les décisions des agriculteurs entre deux intrants, les services de pollinisation et les pesticides. Deux sources de pollinisation avec des caractéristiques différentes sont considérées; les abeilles domestiques, qui peuvent être remplacées à un certain coût, et les abeilles sauvages, dont la population est supposée d’être soutenue au paysage. En plus, nous prenons pour acquis que les services entre les deux abeilles ont une relation complémentaire. Le troisième chapitre intègre les résultats du chapitre 2 dans une modélisation éco-économique territoriale plus sophistiquée afin d'explorer les impacts potentiels des changements de politique sur la protection des services de pollinisation et sur les revenus des agriculteurs pour différents taux de coopération entre eux. Enfin, le chapitre 4 évalue l’efficacité des mesures prises par la politique française en matière de protection des services de pollinisation et examine en quoi les résultats de nos analyses peuvent contribuer à l’amélioration de l’efficacité de ces mesures. Le résultat majeur de nos recherches est double. Premièrement, la connaissance de la complémentarité des abeilles peut offrir aux agriculteurs une stratégie alternative de gestion optimale. Deuxièmement, l’inclusion de ces connaissances dans les mesures politiques mises en œuvre peut faciliter le processus d’adoption par les agriculteurs en faveur de pratiques à faibles intrants et conséquemment accroître leur efficacité sur la durabilité des services de pollinisation pour les systèmes agricoles et alimentaires
The principal objective of the realized study is to evaluate the economic importance of the behavioral interactions which emerge from managed and wild bees, called bees’ complementarity in arable crop farms. A particular emphasis was placed on examining how the economic importance of bees’ complementarity should affect the public policy regulation in order to safeguard the provision of pollination services. The first Chapter of this Ph.D. thesis provides the theoretical framework on which this economic valuation is based. Chapter 2, provides an ecological-economic model displaying farmer’s decisions between two agricultural inputs, pollination services and pesticides, and two sources of pollination with different characteristics; managed bees, which can be replaced at a cost, and wild bees, which rely on a population being sustained within the farmland. Moreover, we take as a given that the services of wild and managed bees are in a complementary relationship. The third Chapter of this thesis, integrates the findings of Chapter 2 in a Mathematical-Programming territorial ecological-economic modeling in order to explore the potential impacts of policy changes on the provision of pollination services and on farmers’ incomes for different rates of farmers’ cooperation. Finally, Chapter 4, evaluates the effectiveness of French policy measures towards the provision of pollination services and it discusses how the results of our analyses may contribute towards the amelioration of the effectiveness of these measures. The major result of our research is twofold. Firstly, the knowledge of bees’ complementarity may offer to farmers an alternative optimum management strategy. Secondly, the inclusion of this knowledge in the implemented policy measures may facilitate farmers’ adoption process towards low-input practices and, consequently, increase their effectiveness towards the sustainability of pollination services for the agricultural and food systems

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

Pour lutter contre l'invasion des pelouses calcicoles par des especes ligneuses, des mesures agri-environnementales preconisent l'utilisation du paturage. Leur efficacite a ete evaluee en etudiant la regeneration de buxus sempervirens et de quercus humilis. Parmi les mecanismes qui affectent ce stade de vie, l'accent est mis sur les interactions positives entre plantes dont le caractere obligatoire dans les successions vegetales est rarement mis en evidence. Les individus de buxus, non consommes par les ovins au stade adulte, sont broutes, en proportion importante, au stade semis. Mais la presence de plantes peu palatables, autour de certains semis, facilite indirectement leur installation en les protegeant du paturage. Le transport des graines de buxus par les fourmis, dans ce type de voisinage, peut favoriser indirectement la survie des semis mais aussi, augmenter de trois fois la distance de dissemination maximum apres projection balistique. Une fois adultes, les individus de buxus conferent une protection contre le paturage aux semis de quercus installes sous leur canopee. Ils ameliorent egalement les conditions de germination et reduisent la mortalite estivale. Mais, ils ont aussi des effets negatifs en reduisant la ressource en lumiere et en augmentant indirectement la predation par les rongeurs. Un modele des effets du voisinage sur la distribution des semis des especes ligneuses, en fonction de l'intensite de paturage, est propose. Les intensites de paturage moyennes favorisent une structuration spatiale des ligneux. Meme a des intensites elevees, la presence de plantes non consommees par les ovins permet indirectement la fermeture des paysages en facilitant l'installation des ligneux. Les interactions positives entre plantes peuvent jouer un role considerable dans la coexistence des especes et dans la dynamique de la vegetation.

Le changement d'occupation des sols contaminés est susceptible de modifier la nature et la quantité des matières organiques du sol (MOS). Les matières organiques sont connues pour avoir un rôle de source trophique pour les organismes des sols et un rôle de ligand vis-à-vis des éléments traces métalliques (ETM) dans les sols contaminés. Des changements de matières organiques dus aux changements d'occupation des sols contaminés peuvent modifier la spéciation des ETM et leur disponibilité. Mais dans ce cas, le rôle de la matière organique dans le déterminisme de la disponibilité des ETM est peu documenté. L'objectif du travail présenté dans cette thèse était de mettre en évidence le rôle des matières organiques dans la disponibilité des ETM, dans le cas de sols agricoles contaminés après un changement de cultures annuelles vers des cultures pérennes à vocation non-alimentaire. Le travail a concerné l'étude de la disponibilité du Cu, Pb, Zn et Cd dans les sols de deux sites différents en texture et en origine de pollution i.e. le site de Metaleurop (Nord de la France) avec des sols limoneux contaminés par des retombées atmosphériques et le site de Pierrelaye (Région Parisienne) avec des sols sableux contaminés par les apports d'eaux usées brutes de la ville de Paris. Le rôle de la matière organique a été étudié en travaillant 1) sur des échantillons de sols sous deux cultures différentes i.e. sous culture annuelle et culture pérenne à vocation énergétique miscanthus depuis trois ans, 2) sur les échantillons de sol avant et après incubation in vitro afin d'accélérer la minéralisation de la matière organique, et 3) sur des échantillons de sol avec et sans matières organiques particulaires (MOP) i.e. les fractions libres des MOS afin de mettre en évidence leur rôle spécifique. Une approche combinée d'évaluation de la disponibilité par des extractions chimiques des ETM et d'étude de la localisation des ETM dans des fractions granulométriques a été utilisée. Les résultats obtenus montrent que l'impact de l'occupation des sols (sous culture annuelle ou pérenne miscanthus) sur la disponibilité des ETM était différent pour les deux sites étudiés. Pour les sols du site de Metaleurop les résultats ont montré que la disponibilité de Cu et Pb diminuait sous miscanthus tandis qu'une augmentation de leur localisation dans les fractions fines était observée. Par contre aucun changement n'a été observé pour Zn ni Cd dans ce site. Au contraire pour les sols sableux riches en matières organiques de Pierrelaye le changement d'occupation a impacté la disponibilité de Zn et Cd tandis que celle de Pb et Cu n'a pas évolué. Les résultats des sols avant et après incubation montrent que l'impact de la minéralisation des MOS sur la disponibilité des ETM était site dépendant pour Pb et Cd alors que l'effet sur Cu et Zn était similaire pour les sols des deux sites. En travaillant sur les sols avec et sans MOP, nous avons pu observer que les MOP en tant que fraction organique libre participaient à la disponibilité des ETM telle qu'étudiée, et que une partie du cuivre lié aux MOP était disponible pour un organisme dans nos conditions. Ces résultats de disponibilités des ETM dans des sols qui varient avec la nature et la quantité des matières organiques sont discutés.

Les aérosols minéraux constituent une des plus importantes sources en masse des aérosols atmosphériques. Ces particules ont différents impacts sur l'environnement : elles exercent un forçage radiatif, et peuvent intervenir dans la chimie hétérogène atmosphérique, ainsi que dans la dynamique des nuages. Elles jouent aussi un rôle dans la redistribution de matière à l'échelle globale, notamment par leur dépôt loin des zones sources. L'estimation des quantités d'aérosols minéraux présents dans l'atmosphère, et donc de leurs flux d'émission, qui se font sous l'action du vent en zones arides et semi-arides, demeure l'objet de fortes incertitudes. Si les émissions de particules minérales en zones arides sont relativement bien contraintes à l'heure actuelle, les processus d'érosion éolienne en zones semi-arides sont plus complexes, en raison notamment de la dynamique des états de surface. L'objectif de cette étude est de quantifier les émissions d'aérosols minéraux par érosion éolienne en zone semi-aride sahélienne, et plus précisément d'estimer l'impact de la végétation saisonnière sur ces émissions, sans prendre en compte à ce stade les perturbations induites par l'action de l'homme. Nous avons mis en œuvre des outils de modélisation pour simuler le couvert végétal saisonnier et l'émission d'aérosols par érosion éolienne. La zone d'étude est la ceinture sahélienne, de 10°N à 20°N et de 20°W à 35°E. Les résolutions spatiales retenues sont de 0.10° à 0.25° et 0.5°, et la résolution temporelle de 1 à 10 jours. Afin de pouvoir tenir compte de la variabilité interannuelle des phénomènes observés, la couverture temporelle de l'étude est de 4 ans, sur la période 2004-2007. En régions semi-arides, la disponibilité en eau est le principal facteur limitant le développement de la végétation. Trois produits d'estimation des précipitations issus d'observations satellitaires (CMORPH, RFE2.0 et TRMM3B42) ont donc été comparés entre eux et comparés à des mesures de pluviomètres spatialement interpolées (AGHRYMET), au cours de la saison des pluies au Sahel. Trois critères de comparaisons ont été définis pour qualifier leur pertinence en termes de dynamique de la végétation (distribution spatiale, fréquence journalière et quantités des précipitations). Les trois produits sélectionnés montrent un bon accord sur la ceinture sahélienne, et ce pour les trois critères. De plus, le niveau d'accord est stable au cours du temps, de l'échelle intrasaisonnière à l'échelle interannuelle. La végétation est simulée avec le modèle STEP, conçu spécifiquement pour reproduire la dynamique de la végétation sahélienne. Les simulations sont réalisées en utilisant en entrée les trois champs de pluie issus de l'étape précédente. Les résultats sont comparés à des observations régionales issues de mesures satellitaires (LAI MODIS). Les critères de comparaisons sont déterminés pour leur pertinence en termes de caractérisation de l'état de la surface (limite nord, dates de démarrage et de maximum, et valeurs du maximum de végétation). Ces comparaisons montrent la capacité du modèle utilisé à reproduire la dynamique régionale annuelle. Les différentes phases du cycle végétatif sont bien restituées, avec toutefois des réserves sur le démarrage précis de la pousse. Les émissions d'aérosols désertiques sont simulées en utilisant le modèle DPM, qui repose sur la description explicite des processus physiques mis en jeu. Les caractéristiques des états de surface en l'absence de végétation (rugosité, types de sol) sont décrites en se basant sur des produits de surface satellitaires et de données issus de d'analyses géomorphologiques. En période végétative, les caractéristiques du couvert végétal simulé (hauteur, taux de couverture) sont converties en termes de rugosité dynamique de la surface. L'effet de l'humidité gravimétrique de la couche superficielle du sol est également pris en compte. L'impact de ces différents facteurs est alors illustré, notamment les différences dues à la présence du couvert végétal, en termes d'émissions d'aérosols minéraux, dans une zone définie comme la " frange émissive saisonnièrement végétalisée ", et dont l'étendue varie selon l'année et le produit de pluie utilisé en forçage. Pour la période 2004 à 2007, la strate herbacée saisonnière présente ainsi une capacité d'inhibition des émissions de l'ordre de 8 à 28% en masse du flux total annuel de cette frange, qui lui peut varier de 1 à 30 Mt environ.

L'agriculture urbaine dans la zone des Niayes de Dakar fournit 60% des besoins en légumes de cette région à fort taux d'urbanisation. Les maraîchers de cette zone ont de plus en plus recours aux pesticides pour lutter contre les ravageurs et maladies des cultures. Les objectifs de ce travail sont de tenter de répondre à la problématique suivante : les pratiques d'utilisation des pesticides ont-elles un impact sur la qualité des ressources environnementales dans cette zone? La consommation des produits horticoles et des eaux souterraines de cette zone comporte-t-elle un risque pour les populations? Nous avons tenté de répondre à ces questions par le biais d'enquêtes de terrain et d'analyses. Les résultats des enquêtes ont mis en évidence l'application de diverses matières actives appartenant aux organophosphorés, organochlorés, carbamates et pyréthrinoïdes sur une variété de spéculations. Les pesticides appliqués ne sont pas généralement homologués et certains d'entre eux sont des polluants organiques persistants et donc interdits d'utilisation au Sénégal. Les pratiques d'utilisation (fréquences, quantités appliquées, conditions de stockage, méthodes d'élimination des emballages) ne respectent pas les règles prescrites par les bonnes pratiques agricoles. Les analyses ont porté sur 80 échantillons d'eaux souterraines, 119 de sol, et 175 de légumes, collectés au niveau des sites de Niaga, de Thiaroye, de Cambérène et de Malika sur quatre campagnes. Les résultats montrent des niveaux de contamination environnementale élevés de la zone des Niayes avec la détection de 15 (eaux souterraines et légumes) et de 17 (sol) pesticides sur 21 recherchés. Dans toutes les matrices, les molécules ayant été détectées à des fréquences élevées sont celles qui avaient enregistré des fréquences de citation d'au minimum 6%. Près de 56% des points d'eau ont présenté au moins une substance dont la concentration moyenne est supérieure à la norme de qualité correspondante et 38% ne respectaient pas la norme de concentration totale. Pour les légumes, des pourcentages de non-conformité variant entre 58 et 76% selon les sites ont été obtenus. Les apports journaliers estimés ont montré que près de 80% des quantités de résidus de pesticide ingérables correspondent aux résidus des trois premières classes de pesticides (extrêmement dangereux, hautement dangereux et modérément dangereux) selon l'OMS. Cette observation montre que le risque lié à l'exposition des populations à l'eau et aux aliments contaminés est réel.

La forte hausse des rendements agricoles, observée tout au long des 150 dernières années, est, pour une large part, due à l’amélioration des variétés, résultant elle-même essentiellement de processus de recherche et développement. L’optimalité sociale de l’effort de recherche entrepris par les firmes de ce secteur, ainsi que des institutions encadrant l’activité de recherche, constituent un sujet important pour les politiques publiques. L’objet de cette thèse est de contribuer à éclairer cette question, en s’efforçant de tenir compte de l’impact sur l’environnement de l’innovation en matière de variétés agricoles. Nous examinons ce sujet à travers trois prismes différents : celui de l’innovation en tant que telle, celui du processus de recherche, et celui du cadre institutionnel offert aux entreprises de recherche. Nous montrons que la prise en compte des effets environnementaux de la recherche en modifie les optima, et devrait donc conduire à une adaptation du cadre incitatif et règlementaire
The sharp increase in agricultural yields in the past 150 years owes a lot to the improvement of plant varieties, which, to large extent, is the result of the research and development process. Whether the research and development effort undertaken by firms operating in this sector and institutions regulating research are socially optimal is an important question for public policies. This thesis aims to contribute to tackling this issue, and its main contribution is to endeavor to account for the impact of crop innovation on the environment. We address the question through three different perspectives: innovation per se, the research and development process, and the institutional framework available to research firms. We show that environmental externalities of research significantly modify social optima

Les Stations de Traitement des Eaux Usées (STEU) sont l'une des principales sources de rejet de résidus médicamenteux dans l'environnement. Depuis 2009, les Zones de Rejet Végétalisées (ZRV) sont mises en oeuvre entre le rejet de la STEU et le milieu récepteur, mais leurs capacités d'abattement sont encore peu étudiées. Pour combler ce manque, les performances d'épuration de 2 STEU et de leur ZRV, ont été évaluées pendant 2 années. Les résidus médicamenteux (86) ont eu une majorité de rendements d'épuration compris entre 30 et 70 % dans les ZRV et avec des maximums en été et des minimums en hiver. Relativement aux abattements observés sur les STEU en amont, la contribution des ZRV à l'épuration globale du site était inférieure à 30 % du flux entrant. Aussi, la réduction des volumes d'eau rejetés au milieu naturel a été corrélée avec une augmentation des concentrations en résidus médicamenteux. Par ailleurs, les plantes ont montré une capacité d'absorption des médicaments spécifique à l'espèce étudiée, alors que l'observation des concentrations dans les boues, a mis en évidence une tendance à une adsorption en été et un relargage en hiver des micro-polluants
Wastewater Treatment Plants (WWTP) are considered as one of the most important pharmaceutical compound discharges into the environment. Since 2009, French Water Agencies, promote Surface Flow Treatment Wetlands (SFTWs) at the outlet of WWTPs, between the WWTP and the receiving aquatic environment but their removal efficiencies are not well investigated. To overcome these lacks of knowledge, pollutant removal efficiencies of 2 WWTP and their SFTW were monitoring during 2 years. ln regard to pharmaceutical compounds (86), SFTW removal efficiency rates ranged from 30 to 70% with maximum values in summer and minimum values in winter. The SFTW removal efficiency contributions to WWTP were inferior to 30%. ln addition, SFTW inflow reductions were correlated with an increase of drug compound concentrations in the outflow. Furthermore, there was a specific absorption of these micro pollutants by plants whereas there were dynamic interactions between sampled mud and drugs residues with an adsorption during summer and a release during winter

L'anthropisation croissante des territoires a conduit à la transformation profonde des écosystèmes et à une perte massive, rapide et irréversible de la biodiversité. La réglementation nationale française impose aujourd'hui aux aménageurs du territoire d'évaluer, a priori et a posteriori, les impacts environnementaux de leurs projets de construction (ex : infrastructures routières) et notamment les impacts sur la biodiversité. Cette réglementation impose également de proposer des mesures d'évitement, de réduction, et de compensation, lorsqu'il existe des impacts résiduels, par la création ou la restauration de la biodiversité dégradée. En l'absence d'outils performants à disposition des gestionnaires, les échecs de la prédiction des impacts et de l'évaluation de l'efficacité des mesures conservatoires sont nombreux. L'objectif général de cette thèse est de proposer une nouvelle approche méthodologique pour (i) caractériser les processus et les paramètres abiotiques impactant la diversité végétale des communautés, (ii) analyser l'efficacité d'un projet de création et (iii) proposer, à la lecture de ces résultats, des nouvelles mesures de valorisation de la biodiversité végétale du site d'étude. Le site étudié est un aménagement paysager autoroutier, au sein duquel des semis et des plantations ont été réalisées par le constructeur, deux ans avant le début de notre étude. Nous avons restreint l'étude mécaniste du compartiment abiotique à celle du fonctionnement hydrologique (modélisé à l'aide d'HYDRUS-1D). [...] Suite et fin du résumé dans la thèse.