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© Photos INRA UNIVERSITE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LILLE HDR SCIENCES NATURELLES Mémoire des titres et travaux scientifiques Présenté en vue d’obtenir L’HABILITATION A DIRIGER DES RECHERCHES De l’étude des interactions génotype x milieu chez le blé tendre d’hiver vers la génétique de la production de biomasse par le miscanthus par Maryse BRANCOURT-HULMEL Chargée de recherche INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE Le 28 juin 2011 devant la commission d’examen composée de : Xavier VEKEMANS Professeur, USTL Président André GALLAIS Professeur Emérite, INA-PG Rapporteur Catherine BASTIEN Directrice de Recherche, INRA Orléans Rapporteur Jean-Baptiste DENIS Directeur de Recherche, INRA Jouy Examinateur Caroline RAMBAUD Maître de Conférences, USTL Examinateur Plusieurs personnes m’ont aidé à grandir dans mon métier de chercheur. Je tiens à les remercier chaleureusement ici. Mon professeur de génétique et d’amélioration des plantes, Yves Hervé, a été le premier à déceler mes capacités de chercheur en devenir. Après plus de vingt ans, ô combien il a eu raison de m’encourager à choisir cette voie qui me passionne. J’ai appris peu à peu mon métier en travaillant au quotidien auprès de Jacques Le Gouis, appréciant son esprit critique et sa très grande honnêteté. La réalisation de ma thèse a été un tournant dans ma vie professionnelle, en me faisant définitivement opter pour le métier de scientifique. Je dois beaucoup à la direction de Jean-Baptiste Denis, qui m’a aidée à produire des connaissances, à mettre par écrit mes résultats de recherche. Mais je dois aussi à Gérard Doussinault, alors responsable du groupe céréales à paille de m’avoir laissé le « champ » libre. Puis a commencé une phase de direction de la recherche avec les solides encouragements de mon président de centre, Ghislain Gosse. Durant cette période, j’ai pu solliciter André Gallais et c’est avec plaisir que j’ai pu bénéficier de sa très grande expertise. J’ai eu la chance de rencontrer toutes ces personnes dont les qualités humaines sont remarquables tant dans la vie professionnelle que dans la vie privée, certains moments difficiles de la vie m’ayant permis de le constater. Mes remerciements s’adressent également à André Gallais, Catherine Bastien, Xavier Vekemans, Jean-Baptiste Denis et Caroline Rambaud d’avoir promptement accepté de faire partie de mon jury et à Jean-Louis Hilbert de s’être porté garant pour mon inscription en HDR. Enfin, ce métier de chercheur se réalise au sein d’une collectivité que je remercie : Stéphanie, Marie-Chantal, Annabelle, Catherine, Isabelle(s), Eric, Marie-Christine, Caroline, Kristelle, Nasser, Emmanuel, Hélène(s), Odile, Anne-Sophie, Benoît(s), Frédéric(s), Jean-François, Dominique(s), Rosemonde, Corinne, Denis(s), Martine(s), Christine, Aline, Gilles, Hubert, Stéphane(s), Michel, Didier, Jean-Charles, Bing-Song, Xu-Ping, Olivier, tous les stagiaires … et tant d’autres. Et ceux à qui je dois tant, à qui j’ai volé parfois quelques soirées et la moitié de mes dernières vacances, ceux auprès desquels je puise mon énergie pour aller jusqu’au bout de mes ambitions professionnelles… ceux sans lesquels je n’aurai jamais pu reprendre la rédaction de ce mémoire, ceux à qui je dois le plus : Michel, Thomas, Guillaume et Mathilde, c’est promis vous n’entendrez plus parler d’HDR et merci d’avoir enduré « toutes mes absences ». SOMMAIRE CURRICULUM VITAE ......................................................................................................................................... 1 ACTIVITE D’ANIMATION ET D’EVALUATION DE LA RECHERCHE ........................................................................ 4 1. RESPONSABILITE D’EQUIPE ..................................................................................................................................... 4 2. FONCTION D’ENCADREMENT ................................................................................................................................... 4 2.1. Personnel permanent ............................................................................................................................... 4 2.2. Thèses, post-doc et ingénieurs ................................................................................................................. 5 2.3. Stagiaires de longue durée ....................................................................................................................... 6 3. CONTRATS .......................................................................................................................................................... 6 3.1. Projets sur blé ........................................................................................................................................... 6 3.2. Projets sur miscanthus ............................................................................................................................. 7 4. ACTIVITES D’ENSEIGNEMENT ................................................................................................................................... 8 5. ACTIVITES DE VALORISATION ................................................................................................................................... 8 5.1. Instruments pour la recherche mis à disposition de communautés scientifiques .................................... 8 5.2. Produits, documents et publications destinés à des utilisateurs de la recherche..................................... 8 5.3. Produits destinés à un public large........................................................................................................... 9 5.4. Documents à vocation pédagogique ........................................................................................................ 9 5.5. Documents relatifs à l'animation de la recherche, à son évaluation, à sa gestion .................................. 9 MEMOIRE DES ACTIVITES SCIENTIFIQUES ....................................................................................................... 10 1. POSITIONNEMENT .............................................................................................................................................. 10 1.1. D’un profil d’ingénieur vers un profil de chercheur ................................................................................ 10 1.2. Valider mes activités de recherche par la réalisation d’une thèse ......................................................... 10 1.3 Animer la thématique « Méthodologie d’analyse des interactions génotype x milieu » ........................ 11 2. METHODOLOGIE D’ANALYSE DES INTERACTIONS GENOTYPE X MILIEU ............................................................................ 11 2.1. Méthodologie des génotypes révélateurs .............................................................................................. 14  Déterminer la courbe enveloppe par une procédure d'échantillonnage pour produire les valeurs de référence des génotypes révélateurs .............................................................................................................................................. 14  Les génotypes révélateurs permettent de détecter et quantifier l’effet de la carence azotée en interaction avec plusieurs facteurs du milieu ...................................................................................................................................... 16  Simuler l’indice de nutrition azotée pour remplacer l’acquisition de variables difficiles à mesurer sur les génotypes révélateurs ................................................................................................................................................................ 18  Acquérir plus rapidement les valeurs de référence de la courbe enveloppe pour les génotypes révélateurs ......... 18  Critères pour choisir les génotypes révélateurs et nombre de génotypes révélateurs à retenir dans un réseau multilocal .................................................................................................................................................................. 19 2.2. Caractériser la réponse des génotypes et détecter des QTL de réponse au stress azoté ....................... 20  Estimer la sensibilité des génotypes à des facteurs du milieu .................................................................................. 20  La régression factorielle biadditive est pertinente en comparaison au modèle AMMI ............................................ 21  Estimer la sensibilité des génotypes au milieu via les réponses des génotypes révélateurs .................................... 24  Déterminer le nombre de milieux nécessaires à l’estimation de la pente de régression factorielle ........................ 24  Caractériser la réponse au stress azoté des lignées de la population....................................................................... 27  Détecter des QTL pour la réponse au stress azoté ................................................................................................... 29  Une nouvelle méthodologie pour identifier la spécificité des QTL à certains milieux .............................................. 30 2.3 Conclusion ............................................................................................................................................... 34 3. UN NOUVEAU PROGRAMME SUR LES AGRO-RESSOURCES ........................................................................................... 35 3.1 Introduction ............................................................................................................................................. 35 3.2. Genèse de la thématique « Génétique de la production de la biomasse par le miscanthus pour une valorisation en bioénergie et en agro-matériaux » ................................................................................. 35  Une forte demande socio-économique en faveur du carbone renouvelable se traduisant par une politique scientifique de l’Inra renforçant la valorisation de la biomasse ............................................................................... 35  Le miscanthus, une source de carbone renouvelable destiné à de l’énergie, des agro-matériaux et de la chimie sans empiéter sur la production alimentaire ............................................................................................................ 35 3.3. Une stratégie de recherche globale développée en trois étapes et cinq projets .................................... 37  Une stratégie de recherche globale assez similaire avec celle des espèces déjà cultivées en France ...................... 37  La constitution de projets et d’une équipe pour mener le programme de recherche ............................................. 37 3.4. Présentation des travaux de recherche .................................................................................................. 38  Cadre expérimental .................................................................................................................................................. 38  Principaux premiers résultats ................................................................................................................................... 41 3.5 Perspectives de recherche ....................................................................................................................... 46  Affiner la définition d’idéotypes pour la culture durable du miscanthus et associer des outils de phénotypage techniquement accessibles ....................................................................................................................................... 47  Développer et caractériser une collection de ressources génétiques de miscanthus à partir de prospections dans les pays d’origine ...................................................................................................................................................... 47  Acquisition de connaissances sur le déterminisme génétique de caractères concernant la biomasse chez M. sinensis ..................................................................................................................................................................... 49  Initier un programme d’innovation variétale sur miscanthus.................................................................................. 50 3.6 Conclusion ............................................................................................................................................... 50 4. CONCLUSION GENERALE ....................................................................................................................................... 51 LISTE DES PRODUCTIONS SCIENTIFIQUES ....................................................................................................... 52 1. ARTICLES SCIENTIFIQUES ...................................................................................................................................... 52 1.1. Articles publiés (revues avec comité de lecture) ..................................................................................... 52 1.2. Articles soumis et rapports de recherche ............................................................................................... 53  Articles soumis .......................................................................................................................................................... 53  Rapports de recherche ............................................................................................................................................. 53 2. OUVRAGES, CHAPITRES D'OUVRAGES, RAPPORTS DIPLOMANTS .................................................................................... 54 2.1. Ouvrages, chapitres d’ouvrage .............................................................................................................. 54 2.2. Rapport diplômants ................................................................................................................................ 54 AUTRES REFERENCES CITÉES .......................................................................................................................... 55 1 Curriculum vitae Maryse Brancourt Chargée de recherche Mariée 3 enfants (1995, 1996, 2001) Adresse et contact UMR INRA-USTL Stress abiotiques et différenciation des végétaux cultivés n°1281 Estrées-Mons BP 50136 80203 Péronne cedex Tél : 03.22.85.75.09 Email : brancour@mons.inra.fr Formation 1999. Doctorat Mention Biologie et Agronomie. Ecole Nationale Supérieure Agronomique de Rennes. Mention très honorable avec les félicitations orales du jury. 1988. Diplôme d’Etudes Approfondies. Spécialité Biologie et Agronomie. Université de Rennes. Préparé en parallèle de mon activité en qualité d’ingénieur au GEVES. 1987. Diplôme d’ingénieur de l’Ecole Nationale Supérieure Féminine d’Agronomie. Obtention d’un premier prix auprès de la fondation Xavier-Bernard pour le mémoire de fin d’études. Thèse et mémoires de fin d’études 1996-1999 : Thèse intitulée « Expliquer l’interaction génotype x milieu par des génotypes révélateurs chez le blé tendre d’hiver » sous la direction de Jean-Baptiste Denis de l’INRA de Versailles. Thèse réalisée sur le site d’Estrées-Mons dans le cadre de mes activités d’ingénieur. 6 mois en 1988 : Mémoire de DEA sur l’étude du progrès génétique du maïs observé à travers l’inscription des variétés de maïs au catalogue officiel. Réalisé en parallèle de mon activité professionnelle au GEVES. Sous la direction de Joël Guiard La Minière Guyancourt (78). 6 mois en 1987 : Mémoire de fin d’études d’ingénieur intitulé « Etude de la fluctuation de l’incompatibilité pollinique chez le chou-fleur d’automne ». Sous la direction d‘Yves Hervé. INRA Le Rheu (35). 6 semaines en 1986 : Stage d’apprentissage dans le cadre d’un programme de sélection du chou- fleur dans l’entreprise privée Rijk Zwaan aux Pays-Bas. Expérience professionnelle au GEVES (1987-1989)  Ingénieur uploads/Science et Technologie/ 2011-185.pdf