L’absorption du CO₂ atmosphérique via la photosynthèse joue un rôle majeur pour l’atténuation du changement climatique. Néanmoins via des épisodes de canicule et de sécheresse ce dernier induit d’importants stress sur les plantes terrestres. Dans ce contexte, des incertitudes considérables persistent dans la prévision des capacités d’absorption du CO₂ par les plantes terrestres pour les décennies futures. C’est pourquoi nous avons étudié la régulation de la photosynthèse dans ces conditions de stress, depuis les échelles de la molécule et du chloroplaste, jusqu’à l’échelle mondiale des surfaces continentales. Nous avons utilisé principalement des mesures de fluorescence de la chlorophylle a, permettant de faire le lien entre les connaissances de la plus petite échelle à la plus grande. Cette thèse nous a permis de proposer de nouveaux mécanismes ou modèles pour la régulation de la photosynthèse à plusieurs échelles : un rôle potentiel pour le glycolate au niveau du PSII, une voie de signalisation possible entre le chloroplaste et les racines, l’impact combiné de l’âge et de l’espèce de la plante pour les température extrêmes, la modélisation d’un processus de régulation moléculaire implémenté dans le modèle de surfaces continentales ORCHIDEE pour les forêts boréales à aiguilles persistantes, et enfin la modélisation d’un processus de régulation pour des arbustes en conditions de sécheresse et hautes températures. Dans l’ensemble, ce travail a renforcé la connexion entre des chercheurs experts de la régulation de la photosynthèse de l’échelle moléculaire à l’échelle mondiale. Il a conduit à améliorer la modélisation de l’absorption du CO₂ atmosphérique par les surfaces continentales, et permettra ainsi de réduire les incertitudes associées dans les projections climatiques.

The absorption of atmospheric CO₂ through photosynthesis plays a crucial role in mitigating climate change. However, episodes of heatwaves and drought induce significant stress on terrestrial plants. In this context, considerable uncertainties persist in predicting the future CO₂ absorption capacity of terrestrial plants for the coming decades. Therefore, we studied photosynthesis regulation under these stress conditions, from the molecular scale to the chloroplast level, up to the global scale of continental surfaces. We primarily used chlorophyll a fluorescence measurements to bridge the gap between knowledge from the smallest scale to the largest. This thesis allowed us to propose new mechanisms or models for photosynthesis regulation at multiple scales: a potential role for glycolate at the PSII level, a possible signaling pathway between the chloroplast and the roots, the combined impact of plant age and species under extreme temperatures, the modeling of a molecular regulation process implemented in the ORCHIDEE land surface model for boreal evergreen needleleaf forests, and finally, the modeling of a regulation process for shrubs under drought and high temperatures. Overall, this work reinforced the connection between researchers specialized in photosynthesis regulation from the molecular scale to the global scale. It has led to improvements in the modeling of atmospheric CO₂ absorption by continental surfaces, and thereby will enable to reduce the associated uncertainties in climate projections.

La soutenance se déroulera en français le mercredi 15 novembre à 14h, 1 avenue de la Terrasse, 91190 Gif-sur-Yvette, bâtiment 24, salle B0.

Jean ALRIC CNRS – CEA Cadarache – Université Aix-Marseille (Rapporteur)
Gilles CURIEN – CEA Grenoble (Rapporteur)
Valerie LE DANTEC – Université Paul Sabatier Toulouse III (Examinatrice)
Michael HODGES – CNRS – Université Paris Saclay (Examinateur)
Gabriel HMIMINA – LMD/IPSL (Invité)