Thèse Efficacité de la Capture de la Lumière et Photoprotection chez les Arbres Indigènes et Invasifs H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Picardie - Jules Verne
École doctorale : Sciences, Technologie, Santé
Laboratoire de recherche : EDYSAN - Unité de recherche Ecologie et Dynamique des systèmes anthropisés
Direction de la thèse : Thomas KICHEY ORCID 0000000318787940
Début de la thèse : 2026-09-01
Date limite de candidature : 2026-04-15T23:59:59

Les espèces d'arbres exotiques envahissantes constituent un enjeu majeur pour le fonctionnement et la durabilité des écosystèmes forestiers en Europe tempérée, en particulier dans les Hauts-de-France. Dans un contexte de changement global caractérisé par une intensification des stress abiotiques (sécheresses, vagues de chaleur, fluctuations de la lumière), la compréhension des mécanismes déterminant les interactions entre espèces natives et invasives représente un défi scientifique important.
Des travaux récents suggèrent que les espèces invasives pourraient présenter une efficacité accrue d'utilisation de la lumière, susceptible de favoriser leur succès compétitif. Toutefois, les bases physiologiques de cet avantage restent encore mal élucidées, notamment en ce qui concerne les compromis entre performance photosynthétique et tolérance au stress.
Ce projet de thèse s'inscrit dans le champ de l'écophysiologie végétale et vise à analyser les stratégies fonctionnelles d'espèces ligneuses natives et invasives en réponse à différents stress environnementaux. Il s'appuie en particulier sur l'étude des mécanismes de photoprotection, tels que le quenching non photochimique (NPQ) et le cycle des xanthophylles, qui permettent aux plantes de dissiper l'excès d'énergie lumineuse sous forme de chaleur lorsque les capacités photosynthétiques sont saturées.
Le travail expérimental reposera sur la culture de 30 espèces (15 natives et 15 invasives) en conditions contrôlées, au sein d'une plateforme de phénotypage végétal. Les plantes seront soumises à différents gradients de stress (lumière, température, disponibilité en eau), et leurs réponses seront caractérisées par des mesures de fluorescence chlorophyllienne, des analyses biochimiques des pigments photosynthétiques (HPLC), ainsi que par des approches d'imagerie hyperspectrale.
Un second volet du projet portera sur le développement d'indicateurs spectraux permettant le suivi en temps réel de l'état physiologique des plantes. L'indice de réflectance photochimique (PRI), lié aux variations du cycle des xanthophylles, sera évalué comme proxy de l'efficacité photosynthétique. L'objectif est de valider des outils transférables vers des applications de terrain, notamment via des capteurs embarqués ou des dispositifs de télédétection.
Les résultats attendus contribueront à une meilleure compréhension des compromis croissance-stress chez les espèces végétales et des mécanismes écophysiologiques associés au succès des espèces invasives. Ils permettront également de proposer des approches innovantes pour le suivi du fonctionnement des écosystèmes forestiers dans un contexte de changement global.

Les espèces végétales exotiques envahissantes constituent un enjeu majeur pour le fonctionnement des écosystèmes forestiers en Europe tempérée. Dans un contexte de changement climatique, marqué par une intensification des stress abiotiques (sécheresse, chaleur, fluctuations lumineuses), il devient essentiel de comprendre les mécanismes qui régissent les interactions entre espèces natives et invasives. Des travaux récents suggèrent que les espèces invasives pourraient présenter une efficacité accrue d'utilisation de la lumière, contribuant à leur succès compétitif. Toutefois, les bases physiologiques de cet avantage restent mal élucidées. Les mécanismes de photoprotection, notamment le quenching non photochimique (NPQ) et le cycle des xanthophylles, jouent un rôle clé dans la régulation de l'énergie lumineuse en conditions de stress. Par ailleurs, les approches de télédétection, telles que l'imagerie hyperspectrale et le Photochemical Reflectance Index (PRI), offrent de nouvelles perspectives pour le suivi en temps réel de l'état physiologique des plantes, mais nécessitent encore d'être validées dans un cadre écophysiologique comparatif.

L'objectif général de cette thèse est de mieux comprendre les mécanismes écophysiologiques impliqués dans le succès des espèces végétales invasives en conditions de stress, en particulier leur capacité à optimiser l'utilisation de la lumière.

Phénotypage végétal et expérimentation contrôlée : Utilisation de plateformes de phénotypage pour l'étude des réponses des plantes sous conditions environnementales contrôlées.
Télédétection et écologie spectrale : Développement d'indicateurs spectraux (ex. PRI) pour le suivi en temps réel de l'état physiologique des plantes.