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Numéro d’ordre : 2009 ECAP 0027
ÉCOLE CENTRALE DES ARTS
ET MANUFACTURES
« ÉCOLE CENTRALE PARIS »


THÈSE
présentée par

Benoît PALLAS

pour l’obtention du

GRADE DE DOCTEUR


Spécialité : Sciences de l’Ingénieur

Laboratoire d’accueil : Laboratoire MAS (Mathématiques appliquées aux systèmes).


Modélisation dynamique des interactions plante-environnement. Application à l'étude
des interactions entre les relations sources-puits et les processus de développement chez
la vigne.




Date de soutenance : 22 Septembre 2009

devant un jury composé de :


M. Paul-Henry COURNEDE Examinateur
M. Michael DINGKUHN Rapporteur
M. Eric GARNIER Examinateur
M. François HOULLIER Rapporteur
M. Jérémie LECOEUR Directeur de Thèse
M. Philippe DE REFFYE VIVIN Examinateur





tel-00448756, version 2 - 4 Feb 2010



























































tel-00448756, version 2 - 4 Feb 2010Numéro d’ordre : 2009 ECAP 0027
ÉCOLE CENTRALE DES ARTS
ET MANUFACTURES
« ÉCOLE CENTRALE PARIS »


THÈSE
présentée par

Benoît PALLAS

pour l’obtention du

GRADE DE DOCTEUR


Spécialité : Sciences de l’Ingénieur

Laboratoire d’accueil : Laboratoire MAS (Mathématiques appliquées aux systèmes).


Modélisation dynamique des interactions plante-environnement. Application à l'étude
des interactions entre les relations sources-puits et les processus de développement chez
la vigne.




Date de soutenance : 22 Septembre 2009

devant un jury composé de :


M. Paul-Henry COURNEDE Examinateur
M. Michael DINGKUHN Rapporteur
M. Eric GARNIER Examinateur
M. François HOULLIER Rapporteur
M. Jérémie LECOEUR Directeur de Thèse
M. Philippe DE REFFYE VIVIN Examinateur





tel-00448756, version 2 - 4 Feb 2010



























































tel-00448756, version 2 - 4 Feb 2010
























A mon grand-père
A mes parents





























tel-00448756, version 2 - 4 Feb 2010



























































tel-00448756, version 2 - 4 Feb 2010REMERCIEMENTS


Il est de tradition de commencer les premières lignes des manuscrits de thèse en remerciant tous les gens qui
ont contribué à l’aboutissement des ces trois années de travail. Je me plierai d’autant plus volontier à cet
exercice que cette thèse n’aurait jamais pu être réalisée sans l’appui, l’aide, l’enthousiasme et le
professionnalisme des gens qui m’ont entouré.

Mes premiers remerciements s’adressent à Philippe De Reffye, qui m’a fait l’honneur de diriger ce travail. Votre
enthousiasme et votre passion pour la modélisation du développement des plantes ne peuvent être que
communicatifs et vos explications sur le modèle GreenLab sont toujours très instructives et aident tant à
progresser.

Paul-Henry, quel courage tu as dû avoir pour supporter mes élucubrations de biologiste et mes comportements
parfois en marge…Tu m’as fait confiance, même si tu as dû te poser bon nombre de questions. Tu as su me
recadrer quand il le fallait, et ce fut pour moi une expérience très positive qui m’a permis de me frotter à la
modélisation dynamique du développement des plantes. J’espère que dans l’avenir nous continuerons à
échanger et à travailler ensemble.

Jérémie, beaucoup de temps a passé depuis que j’ai tapé à ta porte un matin d’Octobre 2005 pour t’exposer mon
souhait de faire une thèse alors que peu de choses ne m’y destinaient… Des discussions toujours éclairées, et tes
conseils précieux m’ont fait aimer l’écophysiologie et la modélisation. Tu as toujours essayé de m’inculquer ta
vision de la science, de la rigueur scientifique et de la patience. Ce que je te dois pour ce travail et pour mon
projet professionnel n’est pas mesurable. J’espère que grâce à ces quelques lignes j’aurais pu dire toute la
reconnaissance et tout le respect que je te dois.

Angélique, tout au long de ce travail et ce, jusqu’à la rédaction finale du manuscrit, j’ai toujours pu compter sur
ta disponibilité et ta précision dans tes remarques. Heureusement que tu as été là au jour le jour, pour améliorer
ce travail et le rendre, je l’espère, lisible.

Je tiens à remercier MM. Michael Dingkuhn et François Houllier de m’avoir fait l’honneur d’accepter d’être
rapporteurs de ce travail. Merci également à MM. Eric Garnier et Philippe Vivin d’avoir dégagé un peu de leur
temps pour évaluer mon travail et en discuter.

Dans cette thèse plus de 50 000 organes ont été mesurés, découpés et pesés ; et plus de 100 000 feuilles ont été
comptées. Ce travail n’aurait pas été possible sans l’aide de tous ceux qui ont participé à ces expérimentations.
Il y a ceux qui ne sont restés que quelques mois, mais qui ont tant fait dans les périodes chargées estivales pour
que les expérimentations se poursuivent. J’espère tous les citer : Marina Ferrand, Dorothée Rablat, Baptiste
tel-00448756, version 2 - 4 Feb 2010Astoury, Emire Tuce Sumer, David Merabet, Adeline Séguard et Audrey Dardou. Avec tous ce fut un plaisir de
travailler. Merci aussi aux deux irréductibles qui sont restés pendant toute la durée de ma thèse, Jonathan
Mineau et Hubert Mallié. Jonathan tu as su être là quand il fallait, et tu n’as jamais craqué devant l’ingratitude
du travail. Hubert, tu as suivi toutes ces expérimentations, été comme hiver, sous les vitres de la serre, ou sous le
soleil accablant des étés montpelliérains. Ta bonne humeur et tes discussions enflammées sur la vie publique de
certains de nos dirigeants, mais aussi, ta capacité à tout noter pendant des heures, m’ont permis de tenir des
journées entières à compter des feuilles. Merci encore !

Je tiens également à remercier Véronique Letort qui a essayé de m’apprendre toutes les finesses du modèle
GreenLab. Merci aussi à toi Cédric, avec qui j’ai eu des moments d’échange fructueux autour de la croissance
de la vigne. Sans toi ce « fameux » simulateur, dont on a tant parlé avant qu’il ne voit le jour, n’aurait pas
existé. Je tiens aussi à rendre hommage à Masahiro Kawatha, qui m’a permis de vivre les joies de
l’encadrement. Tu auras été un travailleur acharné et d’une méticulosité rare. J’espère qu’un jour on pourra
partager de nouveau quelques sushi, et pourquoi pas à Nagano !

Il y a encore beaucoup de monde à remercier et j’espère ne pas en oublier… Eric Lebon, pour ta gentillesse et
ton expertise sans faille du développement de la vigne ; Gaétan Louarn pour ton travail précédent qui m’a
permis de démarrer le mien sur des bases solides ; Christian Pons, pour ta disponibilité dès qu’il s’agit de
s’occuper du vignoble ; Bernard Poinso pour m’avoir sauvé deux expérimentations durant cet été 2008 où les
effets conjoints des désherbants, des attaques répétées d’oidium et de mildiou avaient fortement mis en danger
mes expérimentations ; Benoît Suard, qui après que je lui ai demandé quarante fois de changer les consignes de
la serre en une semaine m’a finalement expliqué comment ça fonctionnait. J’adresserai aussi des remerciements
spéciaux aux étudiants de première année de SupAgro, pour m’avoir permis de changer d’air en donnant des
TP et pour avoir collecté sans protester (la plupart du temps…) des données très utiles pour ma thèse.

Des remerciements spéciaux doivent bien sûr être adressés à mes deux compagnons de bureau Sébastien et
Cathy. Même quand les temps étaient assez durs, je savais qu’on pourrait toujours passer un bon moment
ensemble. Malgré tout, je pense que mes allers - retours à Paris vous ont permis de souffler un petit peu.

Enfin, merci à mes parents et à mon frère qui m’ont toujours aidé et soutenu pour concrétiser ce travail. Une
grande partie de ce travail est le résultat de votre investissement incessant au cours des longues années de mes
études supérieures. Je finirai enfin par toi Marie. Tu as toujours su canaliser mon angoisse incessante, et me
faire positiver quand les jours étaient longs et durs. Tu as été un fin limier de recherche d’erreurs et de fautes
dans mon manuscrit. J’ai toujours su que je pouvais compter sur toi.








tel-00448756, version 2 - 4 Feb 2010Liste des abréviations



ANOVA : analyse de la variance

RMSE : root mean square error

r² : coefficient de corrélation

Cve : coefficient de variation de l’erreur


PAR : photosynthetic active radiation

TT : thermal time

VPD : vapor presure deficit

FTSW : fraction of transpirable soil water

RUE : radiation use efficiency


SLA : specific leaf area

SLW : specific leaf weight


P0/P1/P2 : classification des phytomères du rameau de vigne


Q/D : rapport offre/demande dans le modèle GreenLab





















tel-00448756, version 2 - 4 Feb 2010Certaines parties du document sont rédigées en anglais. Ces parties correspondent à des articles
scientifiques déjà publiés ou à des projets d’article. Dans chacun des chapitre de ce document un
article a été intégré.

-Chapitre I : Pallas B, Louarn G, Christophe A, Lebon E, Lecoeur J. 2008. Influence of intra-shoot
trophic competition on shoot development of two grapevine cultivars (Vitis vinifera L.). Physiologia
Plantarum 134: 49-63.

-Chapitre II : Pallas B, Christophe A, Cournède PH, Lecoeur J. 2009. Using a mathematical model
to evaluate the trophic and non-trophic determinants of axis development in grapevine. Functional
Plant Biology 36: 156-170.

-Chapitre III : Pallas B, Loi C, Christophe A, Cournède PH, Lecoeur J. 2009. A stochatic growth
model of grapevine development with full retroaction between environment, trophic competition and
plant development. International symposium on plant growth modeling, simulation, visualization and
their application (PMA09) sous presse.

-Chapitre IV : Pallas B, Christophe A, Lecoeur J. Are the common assimilate pool and the trophic
relationships adequate to deal with the observed plasticity of grapevine development ? soumis à
Annals of Botany.

Dans chacune de ces parties rédigées sous forme d’article scientifique la numérotation des figures et
des tableaux est indépendante du reste du manuscrit et propre à chaque article.
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