Добірка наукової літератури з теми "Pin d'Orégon – Effets de la sécheresse"

Résumé L’importance économique et sociale des forêts de protection est reconnue comme prioritaire sur le plan suisse. Des périodes de sécheresse plus fréquentes à basse altitude pourraient toutefois entraîner à l’avenir des pertes temporaires de l’effet protecteur. A l’aide de l’exemple concret d’une forêt protectrice au-dessus de Martigny, une modélisation dynamique de ce massif forestier associée à une analyse quantitative des risques a été réalisée. Cet article présente les effets modélisés du changement climatique sur la fonction de protection de la forêt contre les chutes de pierres. Il intègre aussi les expériences pratiques de la gestion de ce massif forestier durant ces 40 dernières années. En effet, de fortes interventions y ont été réalisées pour éviter la présence de hêtres de gros diamètre et introduire un rajeunissement avec un mélange varié d’essences. Le modèle prévoit une nette diminution de la surface terrière avec une disparition progressive du hêtre au profit du chêne pubescent, de feuillus divers et du pin sylvestre. Selon la simulation, le risque de chutes de pierre devrait doubler d’après le scénario modéré et presque tripler d’après le scénario extrême d’ici 150 ans. Les résultats fournis par le modèle incitent à continuer à rajeunir le versant par ouvertures en fente et à favoriser la présence des feuillus. Cependant, l’intensité des interventions devrait diminuer d’ici 50 ans avec la baisse de l’accroissement et de la surface terrière. Il reste difficile de prévoir dans quelle proportion les effets de la baisse de la surface terrière seront partiellement compensés par l’évolution du mélange des essences avec une grande densité de tiges de petits diamètres et une forte présence de buissons. A notre avis, des interventions encore plus ciblées sur un mélange d’essences résistantes devraient diminuer l’effet négatif lié à l’augmentation de périodes de sécheresse.

Avec plus de 400 000 ha, le douglas (Pseudotsuga Menziesii (Mirb.) Franco) est l’une des essences les plus plantées en France. Originaire de l’ouest de l’Amérique du Nord, cette essence introduite est appréciée des gestionnaires forestiers pour sa croissance rapide et la qualité de son bois. Cependant ses performances de productivité pourraient être compromises dans le contexte d’augmentation de la fréquence des sécheresses. Suite à la sécheresse exceptionnelle de 2003, le douglas a en effet connu des dysfonctionnements importants (mortalité, pertes foliaires, réduction de croissance …) et durables marquant l’entrée dans une phase de dépérissement. Les objectifs de ce travail sont (1) de vérifier si la sécheresse est l’aléa induisant le dépérissement, (2) de déterminer les facteurs écologiques et sylvicoles de vulnérabilité à la sécheresse et (3) de contribuer à l’exploration de la variabilité génétique de la réponse à la sécheresse au travers de l’étude de provenances issues de l’aire naturelle. L’analyse des signalements du Département de la Santé de la Forêt a montré que les deux principales régions affectées par ces dépérissements post 2003 sont la Bourgogne et le nord-est de la région Midi-Pyrénées. L’étude dendro-écologique menée dans ces deux régions nous a permis de démontrer (1) la très forte sensibilité de la croissance radiale à l’intensité du déficit hydrique du sol, (2) que si la sécheresse exceptionnelle de 2003 est l’aléa déclenchant du dépérissement, les sécheresses récurrentes entre 2003 et 2006 ont induit une perte de croissance radiale prolongée, (3) que les sols à faible réserve utile constitue un facteur de vulnérabilité au dépérissement. La fertilité minérale du sol évaluée par bio-indication apparaît comme un facteur clé de la récupération de la croissance. Lors de l’étude génétique, aucune différence de croissance en réponse à la sécheresse n’a pu être mise en évidence entre les provenances Washington et Oregon. L’ensemble de ces résultats permet de proposer des recommandations aux gestionnaires pour réduire les risques de dépérissement induits par la sécheresse
With more than 400 000 ha, Douglas fir (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) is one of the most widely planted species in France. This introduced species native of western North America, is forest managers appreciated for its rapid growth and quality of its wood. However, its productivity performance could be compromised in the context of increased frequency of droughts. Following the exceptional drought of 2003, Douglas has indeed experienced major and durable shortcomings (mortality, leaf loss, reduced growth ...) marking the entry into a phase of decline. The objectives of this work are (1) to check if the hazard inducing decline is drought, (2) to determine the ecological and silvicultural factors of vulnerability to drought and (3) contribute to the exploration of the variability genetic response to drought through the study of provenances from the natural range. Analysis of reports of the Department of Health Forest showed that the two main areas affected by the dieback are post 2003 Burgundy and northeast of the Midi-Pyrenees. The dendro-ecological study conducted in these two regions allowed us to demonstrate (1) the high sensitivity of radial growth in the intensity of soil moisture deficit, (2) if the exceptional drought of 2003 is the decline inducing hazard, recurrent droughts between 2003 and 2006 induced a prolonged loss of radial growth, (3) that soils with low reserves are a factor of vulnerability to dieback. Mineral soil fertility assessed by bio-indication appears as a key factor in the recovery of growth. In the genetic study, no difference in growth in response to drought could be demonstrated between Washington and Oregon provenances. All these results allow us to make recommendations to managers to reduce the risk of dieback induced by drought

La réponse des arbres à l'augmentation des sécheresses liées au réchauffement climatique dépend de leur capacité d'adaptation, c’est-à-dire de la variation génétique et de l’héritabilité de caractères adaptatifs impliqués dans la résistance à la sécheresse. Dans le chapitre I, nous identifions des proxys facilement mesurables de caractères adaptatifs impliqués dans la résistance à la sécheresse en comparant la microdensité du bois d’individus morts et survivants après la sécheresse de 2003. Les variables les plus discriminantes sont les densités moyennes de segments de haute et basse densité, la proportion du segment de haute densité et le coefficient de variation du segment de haute densité. Les arbres survivants ont toujours une densité plus élevée et des profils généralement plus hétérogènes. Si ces traits sont suffisamment variables génétiquement et héritables, alors il est possible de sélectionner des arbres plus résistants à la sécheresse dans les populations d'amélioration et dans les peuplements forestiers destinés à être régénérées naturellement. Nos résultats suggèrent qu’une sélection naturelle directionnelle pour la densité du bois du douglas se produit dans des environnements plus ou moins limités en eau. Cette sélection agit dans des directions différentes selon les caractéristiques des pressions de sélections subies dans les régions étudiées. Dans le chapitre II, nous évaluons le potentiel d’adaptation à la sécheresse du douglas introduit en France. Ce potentiel d’adaptation dépend de la variation génétique et de l'héritabilité des caractères adaptatifs mis en évidence dans le chapitre I. Nous trouvons une grande variabilité des estimations d’héritabilité et d’AGCV entre variables, provenances, sites et, dans une faible mesure, entre cernes annuels. La plupart des variables possèdent des héritabilités élevées à assez élevées au moins pour certaines provenances dans certains sites. Certaines variables tendent à avoir des héritabilités et AGCV généralement plus élevées : ce sont plutôt des variables de la partie de faible densité du cerne. Certaines variables de résistance à la sécheresse possèdent à la fois une héritabilité et une AGCV élevées : ce sont de bons critères de sélection pour la résistance à la sécheresse en amélioration génétique ou en régénération naturelle. Les estimations différentes entre sites suggèrent que les estimations d’héritabilités augmentent avec le caractère favorable du milieu. Les estimations sont significativement différentes entre provenances, avec de forts effets d’interaction avec les sites. En revanche il y a peu ou pas de différences significatives entre cernes. Dans le chapitre III, nous avons tenu compte de la variation associée aux cernes de croissance pour étudier les relations entre les estimations annuelles de paramètres génétiques et des variables climatiques et édaphiques. Les estimations d'héritabilité et de variation génétique de la plupart des variables de microdensité sont corrélées significativement avec la plupart des variables environnementales testées. De rares variables n’ont montré aucune corrélation significative dans aucun cas. Les caractéristiques des relations significatives sont variables entre les caractères, les sites et les provenances. Les prédicteurs climatiques les plus importants sont la température, l'évapotranspiration, la réserve en eau du sol et le déficit en eau. Les précipitations affectent peu l´estimation des paramètres génétiques. De façon générale, meilleures sont les conditions de croissance, plus élevées sont les estimations. Toutes les composantes des essais expérimentaux modifient les estimations des paramètres génétiques. Certaines peuvent être fortement déterminées par le choix du matériel végétal et du site. D'autres, comme la variation climatique temporelle, sont moins contrôlées et peuvent affecter de façon plus ou moins aléatoire les estimations
Forest response to the drought increase associated to the climatic warming relies on tree adaptive potential, i.e. the genetic variation and the heritability of adaptive traits involved in resistance to drought. In the first chapter, we identify easy-to-measure proxies of adaptive traits for resistance to drought. We compare the wood microdensity of dead and surviving trees after the 2003 heat wave in France. The most discriminating variables are the mean density of high and lowdensity segments, high-density proportion and coefficient of variation of the lowdensity segment. The wood of the surviving trees is always denser and more heterogeneous. If these adaptive traits are variable and heritable, then it is possible to select for improved resistance to drought in the breeding population as well as in natural regeneration. Our results also suggest that directional selection is going on in more or less water-stressed environments. The direction is variable according to the nature of the selection pressure in the different regions. In the Chapter II, we estimate the evolutionary potential to drought of the introduced Douglas-fir in France. This evolutionary potential relies on the magnitude of the genetic variation and of the heritability of the adaptive traits found in the first chapter. The heritability and the genetic variation are highly variable between provenances, sites and, to a much lower extent, between annual rings. Most variables have moderate to high heritability estimates for at least some provenances in some sites. Some traits tend to have generally higher heritability and genetic variation estimates. These are mostly variables of the density part of the annual ring. The variables having at the same time relatively high estimates of heritability and genetic variation are good candidates for becoming efficient selection traits for resistance to drought in tree breeding as well as in natural regeneration. The significant between-site variation suggests that the heritability estimates increase with site quality. The estimates are also significantly different between provenances with a strong provenance × site interaction. Conversely there is little significant between annual-ring variation. The chapter III takes advantage of the annual-ring variation to study the relationships between the genetic parameter estimates and climatic and soil variables. The heritability and genetic variation estimates of most variables significantly relates with most tested environmental variables. Very few variables never correlates with any environmental variable. The significant relationships are very variable between traits, provenances and sites. The most important predictors are temperature, evapotranspiration, and soil water reserve and water deficit. Rainfall marginally influences the genetic parameter estimates. Generally, the better the growing conditions, the higher the estimates. All components of the experimental trials affect the genetic parameters estimates. Thus, the choice of the plant material and of the experimental site strongly determines the genetic parameter estimates. The uncontrolled climatic variation may randomly affect the estimates

Le Douglas, première essence de reboisement en région Auvergne-Rhône-Alpes et seconde au niveau nationale, est d'intérêt économique majeur en France avec 13 millions de plants produits par an. Un phénomène de rougissement - observé 1/3 hivers en France - affecte les jeunes Douglas (< 15 ans), pouvant atteindre jusqu'à 80% de la plantation. Un arbre rougissant n'a pas d'avenir sylvicole et meurt généralement dans l'année suivant le rougissement. Les objectifs de ma thèse ont été de donner une meilleure compréhension du rougissement hivernal à travers l'identification des paramètres climatiques déclenchant le rougissement mais surtout des mécanismes physiologiques induisant le rougissement de l'aiguille.Afin d'identifier l'aléa climatique critique, une synthèse approfondie basée sur la littérature, ainsi qu'une analyse bioclimatique ont été menées. La synthèse de littérature a permis d'identifier certaines conditions climatiques caractéristiques des années dites « à rougissement » à savoir des périodes anticycloniques en sortie d'hiver et/ou la succession de périodes froides et chaudes. La synthèse comme l'analyse bioclimatique en commun, ont identifié un cumul de variables climatiques à savoir des températures chaudes en journée, une forte amplitude thermique journalière, des vitesses de vent au moins modérées et une humidité de l'air relative. Les cycles gel-dégel avec des températures nocturnes froides ne ressortaient pas de l'analyse climatique alors qu'ils étaient mentionnés dans la littérature.Afin de comprendre comment un Douglas rougit, nous avons d'abord, souligné les lacunes de connaissances sur le rougissement hivernal et proposé des mécanismes potentiels pouvant, seuls ou en interaction, induire ce désordre physiologique à savoir ; 1) une sécheresse hivernale induisant des défaillances hydrauliques, 2) un stress photo-oxydatif et 3) une désacclimatation précoce. En conditions contrôlées, nous avons exposé des jeunes Douglas à une sécheresse hivernale à travers un différentiel thermique entre les racines et le houppier de l'arbre (TSOIL < 5°C ; TMOY_AIR ~ 14°C). Une partie d'entre eux a été exposée à des intensités lumineuses susceptibles d'induire un stress photo-oxydatif (> 1800 PPFD). Les températures froides du sol ont induit un stress hydrique modéré en limitant l'absorption d'eau racinaire alors que les températures chaudes de l'air ont favorisé les pertes hydriques au niveau des aiguilles. Cependant, le Douglas a pu s'acclimater à ce nouvel environnement en reprenant même leur croissance. L'exposition à une intensité lumineuse élevée n'a pas généré de dommages irréversibles sur le PSII, ni de stress photo oxydatif. Aucun rougissement du Douglas n'a pas été observé - invalidant l'hypothèse 2 mais partiellement la 1, le houppier n'ayant été exposé à aucune contrainte gélive. In natura, nous avons mesuré en continu de décembre 2020 à juin 2023 les variations de diamètre de jeunes douglas couplées avec les températures/hygrométrie de quatre parcelles dans le Massif Central. Les gels printaniers d'avril 2021 sur des Douglas désacclimatés n'ont pas été suivi de rougissement de l'aiguille ni de dommages cambiaux, ce qui n'a pas permis de valider l'hypothèse 3. Néanmoins, la comparaison d'un hiver sans rougissement (2021) avec un hiver à rougissement (2022) a permis de souligner une forte contrainte hydrique générée depuis l'apex, en lien avec une période anticyclonique en janvier 2022. La défaillance hydraulique serait favorisée par une transpiration quotidienne à laquelle s'ajoutent des cycles gel-dégel qui amplifient la contrainte hydrique et créent des défaillances hydrauliques dans le houppier, pouvant expliquer le dessèchement et le rougissement de l'aiguille. Ainsi, nous retiendrons l'hypothèse 1, qu'il faudrait tester en conditions contrôlées
The Douglas fir is the first reforestation species in the Auvergne-Rhône-Alpes region and the second in France as a whole, and is of considerable economic importance in France, where 13 million trees are produced each year. Winter reddening affects young Douglas-fir (< 15 years old), affecting up to 80% of the plantation. A reddening tree has no silvicultural future and typically dies within a year after reddening. The objectives of my PhD thesis were to have a better understanding of winter reddening by identifying the climatic parameters that trigger reddening and, more importantly, the physiological mechanism(s) that cause needle reddening.A thorough literature review and bioclimatic analysis were undertaken to identify critical climatic factors. The literature synthesis identified certain climatic conditions characteristic of 'reddening' years, including anticyclonic periods after winter and/or alternating cold and warm periods. Both the literature synthesis and the bioclimatic analysis identified a combination of climatic variables: warm daily temperatures, high daily temperature amplitude, at least moderate wind speeds and relative humidity. However, the freeze-thaw cycles with cold night temperatures did not emerge from the climate analysis, although they are mentioned in the literature.In order to understand how Douglas fir reddens, we first identified gaps in our knowledge of winter reddening and proposed potential mechanisms, either single or interacting, that cause this physiological disorder: 1) winter drought leading to hydraulic failure, 2) photo-oxidative stress, and 3) premature deacclimation. Under controlled conditions, young Douglas fir trees were exposed to winter drought through a temperature differential between roots and canopy (TSOIL < 5°C; TMOY_AIR ~ 14°C). Some of these trees were exposed to light intensities that could induce photooxydative stress (> 1800 PPFD). Cold soil temperatures induced moderate water stress by limiting root water uptake, while warm air temperatures caused water loss at the needle level. However, Douglas fir was able to acclimate to this new environment and even resumed growth. Exposure to high light intensity did not cause irreversible damage to PSII or photooxydative stress. No reddening of the Douglas fir was observed, thus refuting hypothesis 2, but partially supporting hypothesis 1, as the canopy was not exposed to freezing stress. In the field, continuous measurements of young Douglas fir diameter variation were coupled with temperature/humidity measurements from four plots in the Massif Central from December 2020 to June 2023. Spring frosts in April 2021 on deacclimated Douglas fir did not result in needle reddening or cambial damages, thus failing to validate hypothesis 3. Nevertheless, comparison of a asymptomatic winter (2021) with a asymptomatic winter i.e. with winter reddening (2022) revealed significant hydraulic stress generated from the apex, associated with an anticyclone period in January 2022. Hydraulic failure could be exacerbated by daily transpiration, combined with freeze-thaw cycles that increase hydraulic stress, leading to canopy hydraulic failure that could explain needle desiccation and reddening. We therefore favour hypothesis 1, which should be tested under controlled conditions

La sécheresse constitue un traumatisme majeur limitant la croissance et le développement des végétaux. Dans le cas des espèces longévives, le déficit d'alimentation en eau doit être considéré à deux échelles de temps : une sécheresse estivale à court terme, et une augmentation globale de la température accompagnée de fluctuations climatiques à l'échelle du siècle. Cette modification du climat coi͏̈ncide avec le pas de temps d'un programme d'amélioration génétique. Il est donc essentiel dès maintenant de prendre en compte cette dimension adaptative, si l'on veut disposer de matériel adapté aux conditions environnementales futures. Notre étude s'inscrit dans le cadre de recherches multidisciplinaires visant à identifier des critères de sélection phénotypique ou moléculaire. Elle se focalise sur la réponse moléculaire de jeunes plants soumis à un déficit d'alimentation en eau en milieu hydroponique. Une étude d'expression ciblée menée au niveau du transcriptome a été réalisée à partir des parties aériennes et des racines de plants ayant ou non subi un stress hydrique. Cette étude a été complétée par une analyse de la variation de l'accumulation des protéines
Drought greatly affects the growth and development of plants. For long lived woody species, water deprivation should be considered not only in the short-term, i. E. Summer drought, but also in the long-term because of the inflence of global warming. Such climatic modifications will coincide with the time lag required to achieve a breeding cycle. The maintenance of sufficient growth under stress conditions will therefore require the availability of varieties or natural resources that are adapted to present and future climatic conditions, if major losses are to be avoided. Our study is in keeping with an interdisciplinary program for the identification of phenotypic and molecular selection criteria. This thesis focuses on the molecular mechanisms involved in water-deficit response, of young seedlings growing in a hydropononic medium. An expression study carried out at the transcriptome level was developed using mRNA extracted from control and stress conditions for both the aerial part and the roots. This approach was completed by the analysis of protein accumulation

Le pin d'Alep, espèce méditerranéenne, est naturellement adapté à la sécheresse, ce qui lui confère un grand intérêt écologique. Cependant, depuis le début des années 80, un dépérissement est observé, principalement du à l'ozone. Notre travail, s'inscrivant dans un programme financé par la CEE, a pour but de caractériser les effets de la sécheresse et de l'ozone sur le statut hydrique et la gestion du carbone chez le pin d'Alep. Les expérimentations sont réalisées en conditions contrôlées sur des pins âgés de trois ans. Le statut hydrique est suivi par la mesure de l'état hydrique de l'arbre et des flux d'eau sol/plante/atmosphère. La gestion du carbone est appréhendée par des mesures d'assimilation nette de CO2, de répartition du carbone dans la plante, de respiration des compartiments aérien et souterrain et de la rhizodéposition. L’arbre se montre tolérant par rapport à la sécheresse : il maintient une activité physiologique même à des niveaux de contrainte élevés. Par contre, lorsqu'il est soumis à l'ozone, le pin d'Alep se déshydrate et le transfert de carbone vers les racines est déprécié. Enfin, la combinaison des deux facteurs provoque une sensibilité accrue de l'arbre à un épisode de sécheresse. En conclusion, nos travaux démontrent que l'ozone conduit naturellement à un dépérissement du pin d'Alep en augmentant sa sensibilité à la sécheresse.

Ce travail a permis d'améliorer les connaissances du contrôle de la croissance racinaire chez le pin maritime. Cette étude, dont la base est une analyse biophysique du grandissement cellulaire, a fait appel à deux nouvelles microtechnologies: le micromanomètre intracellulaire et le picolitre osmomètre. En conditions optimales, la pression de turgescence cellulaire est uniforme dans toute la zone d'élongation. Par contre, les propriétés rhéologiques des parois varient au cours de la maturation cellulaire et contrôlent le grandissement cellulaire. Trois intensités de stress osmotique ont affecté la croissance racinaire différemment. Un déficit hydrique modéré l'a stimulée en induisant une augmentation de l'extensibilité pariétale, en dépit d'une légère baisse de la pression de turgescence. Lors du déficit hydrique moyen, une réduction de la pression de turgescence a été compensée par une augmentation de l'extensibilité pariétale et la vitesse de croissance racinaire n'a pas été affectée. Lors du déficit hydrique intense, la croissance a été inhibée par une forte réduction de la pression de turgescence. Le système racinaire a répondu de façon hétérogène à l'application d'une carence en potassium. La croissance de la racine principale n'a pas été modifiée par cette contrainte : ni la pression de turgescence, ni les propriétés rhéologiques n'ont été affectées. Par contre, la croissance des racines latérales a été fortement inhibée par une réduction de l'extensibilité pariétale. Par ailleurs, dans l'apex de la racine principale, la relativement faible réduction de la concentration en potassium (divisée par 2), et des autres ions inorganiques, a été totalement compensée par une augmentation des teneurs en sucres solubles et en glutamine. Dans l'apex des racines latérales, la forte réduction de la concentration en potassium (divisée par 8), et des autres ions inorganiques, n'a quasiment pas été compensée, induisant une réduction de pression osmotique dans les tissus matures
This work allowed us to improve our knowledge about the control of root growth of maritime pine. This study, which is based on a biophysical analysis of cell expansion, utilised two new microtechnologies: the cell pressure probe and the picolitre osmometer. In unstressed plants, cell turgor pressure was uniform over the entire elongation zone. On the other hand, cell wall rheological properties changed during cell maturation and controlled cell expansion. Three levels of osmotic stress affected root growth differently. A moderate water deficit stimulated root growth by increasing cell wall extensibility, in spite of a small decrease of cell turgor pressure. During the medium water deficit, a reduction of cell turgor pressure was compensated by an increase of cell wall extensibility, root growth rate was not affected. During the highest water deficit, root growth was inhibited by a strong reduction of turgor pressure. The root system responded heterogeneously to a potassium shortage. Tap root growth was not modified by this constraint: neither turgor pressure nor rheological properties were affected. On the other hand, lateral roots growth was strongly inhibited by a reduction of cell wall extensibility. Moreover, in the apex of the tap root, a small reduction in potassium concentration (divided by 2), and also of other inorganic ions, was completely compensated by an increase of soluble sugars and glutamine concentrations. In the apex of lateraI roots, a large reduction in potassium concentration (divided by 8), and of other inorganic ions, was practically not compensated, inducing a reduction of the osmotic pressure in mature tissues

Après une recherche bibliographique sur le fonctionnement hydrique et la mesure des flux liquides chez les arbres, sont présentés les résultats obtenus sur des semis, des jeunes plants et des arbres adultes de trois espèces de conifères, en conditions contrôlées et naturelles. En conditions contrôlées, le fonctionnement hydrique des trois espèces à deux âges différents, semis et jeunes plants, a été comparé. Chez les semis, le sapin montre une régulation stomatique moins importante en conditions de dessèchement du sol. Chez les jeunes plants, les différences entre espèces ne sont pas significatives. Le passage du stade semis au stade jeune plant augmente les taux d'échanges gazeux chez les épicéas et les pins, alors que l'inverse est observé chez les sapins. Les expérimentations sur des épicéas adultes ont été réalisées dans une pessière dépérissante, dans les Vosges, en altitude. Un ensemble important de méthodologies a permis de donner une bonne caractérisation du fonctionnement hydrique des arbres, tant à l'échelle de la journée qu'à celle de la saison de végétation. La transpiration et la conductance stomatique commencent à diminuer dès le début de la sécheresse édaphique, et elles s'annulent presque à un potentiel de base proche de -1,2 MPa. Un résultat important concerne l'analyse des variations de la conductance hydraulique des arbres soumis à un dessèchement du sol. La diminution de la conductance hydraulique totale des arbres est due aux modifications des propriétés hydrauliques à l'interface sol-racines, tout au moins jusqu'à des dessèchements moyens (potentiel de base supérieur à 1,5 MPa). Les effets de l'embolie du xylène étaient négligeables
Water relations and gas exchange of 3 conifer species (seedlings, saplings and adult trees) were examined under controlled and/or natural conditions. Under controlled conditions, measurement on 9 month old seedlings showed that Abies alba had weak stomatal control when subjected to soil drought, while Pinus sylvestris and Picea abies exhibited a stronger stomatal sensitivity to drought. For 5-6 year old saplings, differences between these species were not significant. The passage from seedling stage to sapling stage increased the gas exchange rate for Picea abies and Pinus sylvestris, the inverse was found for Abies alba. Water transfer in the trees was assessed in an adult stand of Picea abies in the Vosges (NE France). Transpiration fell from 60% to 10% of Penman’s evapotranspiration while the predawn water potential decreased from -0. 5 to -1. 0 MPa. Whole-tree hydraulic conductance calculated from diurnal sap flow and twig water potential measurements also showed an important decrease during this dry period. Partitioning of whole-tree hydraulic conductance and measurement of xylem embolism in the twigs showed that the major modification of water movement in the soil-leaves pathway was at the soil-root interface. No embolism was detected for these trees in spite of a severe drought

Les objectifs de ce travail de thèse ont été d'analyser les composantes de l'efficience d’utilisation de l'eau de trois espèces forestières (Q. Petraea, Q. Robur et P. Pinaster) en réponse à un doublement de la concentration en C0₂ de l'air (350 et 700 μmol mol-1) et à des dessèchements du sol en période estivale. L'effet dépressif de la sécheresse sur la croissance n'a pas été contrebalancé par l'augmentation de la concentration en C0₂ de l'air. Cependant en conditions de sécheresse modérée, la tolérance à la sécheresse de Q. Robur a été améliorée par le doublement de la concentration en C0₂ de l'air. L'efficience d'utilisation de l'eau instantanée a été doublée par le doublement de la concentration en C0₂ de l'air alors que dans le cas de la mesure intégrée de l'efficience d'utilisation de l'eau, la stimulation a été inférieure à 2. L'étude du marquage naturel en carbone 13 (δ¹³C) dans la matière végétale a permis d'analyser plus finement les variations de l'efficience d'utilisation en réponse aux modifications environnementales. Le doublement de l'efficience d'utilisation de l'eau a été lié au maintien de δ¹³C, tandis que le non doublement a été relié à une diminution des valeurs de δ¹³C chez Q. Robur.

Ce travail avait pour premier objectif d'analyser la croissance et les relations hydriques de trois espèces forestières (Quercus petraea, Pinus pinaster et Betula pendula) en liaison avec la nature du substrat, en conditions hydriques optimales comme limitantes. De nettes différences entre espèces ont été obtenues. En l'absence de contraintes hydriques, le bouleau a présenté la plus grande plasticité quant à la nature du substrat. Il s'est également caractérisé par des niveaux de conductance stomatique et de conductance hydraulique plus élevés que les deux autres espèces. Sa régulation stomatique en conditions de sécheresse a été tardive et n'a été mise en évidence que pour des humidités volumiques du sol très faibles (3 %). En parallèle, une forte abscission foliaire a été observée. Aucune interaction liée à la nature même du substrat n'a pu être individualisée. Un deuxième objectif était de tester, en conditions de sécheresse édaphique, l'implication de l'acide abscissique (ABA) racinaire dans la régulation de la conductance stomatique. L'existence d'un tel signal, basée sur l'ABA racinaire seul, n'a pu être confirmé, et ce, dans le cas de trois espèces forestières (Quercus robur, Pinus pinaster et Betula pendula). Les mécanismes de régulation stomatique sont certainement plus complexes et mettent probablement en jeu un double mécanisme, à la fois racinaire et foliaire
This work had as first objective the analysis of growth and water relations of three forest species (Quercus petraea, Pinus pinaster and Betula pendula), in relation with soil type, under optimal and water stress conditions. Clear differences were observed between species. In absence of water stress, birch presented the greatest plasticity with respect to soil type. It is also characterised by higher values of stomatal conductance and hydraulic conductance than the two other species. It's stomatal regulation under water stress is belated and has only been evidenced for very lower values of soil water content (3%). In parallel, strong leaf shedding has been observed. No interaction related to the nature of substrate has been observed. A second aim was to tested, under water stress conditions, the impact of root-sourced abscisic acid (ABA) in stomatal regulation. The existence of such root signalling, based only on root ABA has not been confirmed and this, on the three forest species studied (Quercus robur, Pinus pinaster and Betula pendula). The stomatal regulatory mechanisms are certainly more complex and probably implicate a double mechanism, foliar and root mediating

Le dépérissement du pin d'Alep (Pinus halepensis Mill. ) constaté en conditions naturelles a initié le développement de recherches concernant l'effet de stress abiotiques sur cette espèce. L'étude présentée dans le cadre de ée travail de thèse s'inscrit dans ce contexte, évaluant l'effet de l'ozone, de la sécheresse et du stress salin sur le métabolisme carboné du pin d'Alep. L'ozone entraîne l'apparition de nécroses, liées à une diminution de la teneur en chlorophylles. Une diminution de l'activité de la rubisco, enzyme de fixation du carbone, et une augmentation d'enzymes impliquées dans les voies cataboliques telles la phosphoenolpyruvate, carboxylase (pEPe), la pyruvate kinase (PK), les enzymes maliques (EM-NAD et EM-NADP) sont par ailleurs démontrées dans les aiguilles des pins soumis au polluant. La plante semble ainsi mettre en place une stratégie visant à la production de composés utilisables dans les processus de réparation et/ou de défense vis à vis des radicaux induits par l'ozone. La sécheresse et le stress salin permettraient une protection de la plante contre les radicaux générés par le polluant, vraisemblablement par une fermeture des stomates limitant ainsi la pénétration de l'ozone dans les aiguilles. La baisse d'activité rubisco sous ozone nous a suscité l'intérêt d'une étude de la régulation de cette enzyme, et d'une enzymele associée, la rubisco activase, à un niveau moléculaire. A ces fins, le clonage de fragments d'ADNc codant pour la grande sous unité de la rubisco et pour la rubisco activase a été réalisé, permettant ainsi une étude phylogénétique des deux protéines. Une diminution de la quantité de protéine et de transcrits de la grande sous unité de la rubisco et de la rubisco activase a été démontré sous ozone, suggérant une potentielle corégulation des deux protéines dans ces conditions. Bien que les effets de la sécheresse soient similaires, aucune corrélation entre les deux protéines n'a pu être déterminée. Lors de la combinaison des deux contraintes, une différence de réponse des transcrits des deux protéines est mise en évidence. Pour la première fois, la rubisco activase est mise en évidence et clonée partiellement chez un conifère et sa régulation sous contrainte étudiée
The decline of aleppo pine forests (Pinus halepensis M. ) observed in natural conditions have prompted research concerning the effects of abiotic stresses on this species. For this purpose, the effects of ozone, water stress and salt stress on aleppo pine's carbon metabolism were carried out in this study. Ozone did induce chlorotic mottles, linked to a decrease in chlorophyll content. A decline in total rubiseo activity, and an increase in the activities of several enzymes associated to the catabolic pathway such as pyruvate kinase (PK), phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPc) and malic enzymes (EM-NAD and EM-NADP) were shown in needles of pines submitted to ozone. These results tend to show that an increase in compounds potentially used in detoxifying repair processes is occuring under ozone stress. Water and salt stresses would limit the deleterious effects of ozone on plant metabolism, presumably by inducing stomatal closure which would limit the pollutant input into the leaves. Studies on the regulation of rubisco and rubisco aetivase, were undertaken at a molecular level in needles of pines submitted to ozone and/or drought. For this purpose, the cloning of cDNA fragments coding for rubisco large subunit (LSU) and for rubisco activase (RCA) was realized, allowing a phylogenetic analysis of both proteins. A decrease of LSU and RCA protein quantities, associated to a transcriptional regulation, was shown in response to ozone,> suggesting a potential coregulation of both proteins in those particular conditions. Even though the effects of drought on the large subunit of rubisco and on rubisco activase were similar, no correlation between the effects of this stress on the two proteins could be drawn. When ozone was combined to drought, a difference in the regulation of rubisco large subunit and of rubisco activase was shown. Under those conditions, rubisco large subunit was under a transcriptional control whereas rubisco activase was under a post transcriptionnal regulation. For the very first time in this study, a conifer' s rubisco activase is partially cloned and its regulation studied in reponse to abiotic constraints