Thèse Tolérance des Arbres aux Sécheresses Caniculaires Vers un Indicateur Intégratif des Réponses Thermiques et Hydriques en Microclimats Réalistes H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Clermont Auvergne
École doctorale : Sciences de la Vie, Santé, Agronomie, Environnement
Laboratoire de recherche : PIAF - Physique et physiologie Intégratives de l'Arbre en environnement Fluctuant
Direction de la thèse : STEPHANE HERBETTE ORCID 0000000212266071
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-06-12T23:59:59

L'intensification des canicules et sécheresses menace les arbres en forêts, agroécosystèmes et milieux urbains où ils assurent des fonctions écologiques majeures. La mortalité liée à la sécheresse est largement expliquée par la rupture hydraulique du xylème, mais les fortes températures induisent aussi des altérations cellulaires susceptibles d'interagir avec le stress hydrique. Les mécanismes reliant microclimat, fonctionnement hydraulique et dommages cellulaires restent insuffisamment compris.
La thèse développera un dispositif expérimental innovant reproduisant des conditions caniculaires réalistes en contrôlant température, rayonnement à spectre étendu, humidité et vent. Il permettra d'imposer et combiner contraintes thermiques et hydriques afin d'en analyser les effets sur les pertes en eau et l'intégrité cellulaire. L'objectif est d'identifier des paramètres intégratifs de vulnérabilité thermique et hydrique, en lien avec les mécanismes sous-jacents. Un protocole d'infiltration d'osmolytes permettra d'explorer expérimentalement la vulnérabilité hydrique cellulaire. Une approche comparative sur des espèces aux écologies contrastées testera la variabilité des marges de sécurité thermique et hydraulique (T50, P50).
La thèse ambitionne de contribuer à mieux anticiper le dépérissement des arbres et orienter les choix d'espèces et de gestion dans un contexte de changement climatique.

Les épisodes combinant sécheresse et canicule sont aujourd'hui reconnus comme l'un des principaux facteurs de mortalité des arbres dans les écosystèmes naturels et cultivés. Les dépérissements observés dans de nombreuses régions du monde soulignent la nécessité de mieux comprendre les mécanismes physiologiques impliqués pour apporter des réponses d'adaptation au changement climatique.
La mortalité des arbres lors de sécheresses sévères est généralement attribuée à la rupture hydraulique du xylème, qui empêche le transport de l'eau dans la plante. Cependant, de nombreuses études récentes montrent que les fortes températures peuvent également provoquer des dommages cellulaires, susceptibles d'interagir avec le stress hydrique et d'accélérer le dépérissement.
Un point encore peu exploré concerne le rôle du microclimat. La température réellement ressentie par les feuilles dépend fortement du rayonnement solaire, du vent et de l'humidité de l'air, ce qui peut conduire à des températures foliaires très différentes de la température de l'air (souvent considérée seule). Ces conditions influencent directement la vulnérabilité thermique des tissus végétaux.
Ainsi, malgré des progrès importants dans la compréhension de la vulnérabilité hydraulique des arbres, les interactions entre stress thermique, stress hydrique et microclimat restent encore mal caractérisées. Cette thèse vise à combler ce manque en développant une approche expérimentale permettant d'analyser conjointement ces différents facteurs.

L'objectif général de la thèse est de mieux comprendre et quantifier la tolérance des arbres aux épisodes combinés de chaleur et de sécheresse.
Plus spécifiquement, la thèse visera à :
-Développer un dispositif expérimental innovant permettant de reproduire des conditions caniculaires réalistes en contrôlant simultanément température de l'air, rayonnement, humidité et vent.
-Caractériser les effets combinés des stress thermique et hydrique sur la dynamique des pertes en eau, l'intégrité hydraulique et l'intégrité cellulaire des arbres.
-Identifier un indicateur intégratif de vulnérabilité thermique cellulaire, en lien avec la dynamique hydraulique.
-Comparer plusieurs espèces arborées présentant des stratégies écophysiologiques contrastées (espèces forestières, fruitières, voire urbaines).
-Tester l'existence de seuils critiques généralisables de vulnérabilité thermique et hydraulique (T50, P50) dans des conditions microclimatiques réalistes.

a thèse reposera sur une approche expérimentale intégrative combinant écophysiologie végétale et biophysique du microclimat.
Un dispositif climatique expérimental innovant de type Heat-Box sera développé afin de reproduire des conditions caniculaires réalistes en contrôlant :
- la température de l'air
- un rayonnement à spectre étendu proche des conditions solaires
- l'humidité relative
- la vitesse du vent

Ce système permettra d'imposer des contraintes thermiques et hydriques contrôlées sur des organes d'arbres et d'en analyser les effets sur les propriétés hydrauliques et l'intégrité cellulaire des tissus. Des mesures écophysiologiques seront réalisées (hydraulique, indicateurs de dommages cellulaires).
Un protocole original d'infiltration d'osmolytes permettra également de contrôler expérimentalement le potentiel hydrique des tissus afin d'explorer la vulnérabilité hydrique au niveau cellulaire.
Une approche comparative multi-espèces permettra d'analyser la variabilité des réponses entre espèces arborées aux stratégies écophysiologiques contrastées.

Le projet s'adresse à des étudiants de Master 2 (ou équivalent) en écologie, biologie végétale, physiologie, sciences agronomiques ou disciplines proches.

Les compétences et qualités recherchées incluent :
- Connaissances en écophysiologie végétale et en stress abiotiques (sécheresse, chaleur)
- Notions de fonctionnement hydraulique des plantes
- Expérience expérimentale en physiologie végétale
- Compétences en analyse de données et maîtrise de logiciels de traitement statistique (R, Python ou équivalent)

La réalisation de ce projet de thèse implique de la rigueur, de l'autonomie, de la curiosité scientifique et une capacité à travailler en équipe pluridisciplinaire.

Un intérêt pour le développement, l'utilisation d'instrumentation expérimentale ou l'experimentation de terrain est un plus.