KAHN Cécile

Nationalité: France

Sujet de thèse

Etude de l’impact d’une élévation du niveau de CO2 atmosphérique sur la physiologie foliaire de la vigne, la maturation et la composition des baies à la récolte, à l’aide d'un système FACE (Free Air Carbon dioxide Enrichment).

• Ecole doctorale: Sciences de la Vie et de la Santé - Université de Bordeaux
• Encadrement : Eric GOMES / Manfred STOLL (Hochschule Geisenheim University, Allemagne)
• Financement :
• Projet :
• Dates: depuis le 05/09/2019

Résumé

Il est maintenant admis que le changement climatique a un impact sur le rendement et la qualité des productions agricoles. Outre l'altération de la répartition des précipitations, la hausse de la température due aux gaz à effet de serre et la hausse des niveaux de CO2 ambiant constituent un défi majeur pour la viticulture. Le GIEC (Groupe d’Expert Intergouvernemental sur l’évolution du climat) prévoit pour la fin du siècle une élévation de la température moyenne comprise entre +2 et +8 °C, selon le scénario choisi, et une augmentation des niveaux de CO2 pouvant atteindre 700 ppm. Ces changements affecteront la phénologie et la physiologie de la vigne, et pourront potentiellement altérer le rendement, la vitesse de maturation et la composition des raisins à la récolte. Les effets d’une élévations de température sur la physiologie de la vigne, le métabolisme et la qualité des baies à la récolte ont été largement explorés au cours des dernières décennies, tant au niveau physiologique que moléculaire. En revanche, les études portant sur l'influence des niveaux élevés de CO2 sur la physiologie de la vigne, le rendement et la qualité du raisin sont encore assez rares, en particulier dans des systèmes d'enrichissement à l'air libre, les plus proches de la réalité du vignoble. Des études détaillées ont été menées dans des environnements contrôlés (serres) avec des plantes en pot. Ces études ont démontré qu'une teneur élevée en CO2 entraînait une croissance végétative moindre, une activité photosynthétique nette accrue, des dynamiques de maturation altérées (les baies atteignaient la maturité technologique plus tôt qu’avec les niveaux actuels de CO2) et une composition de baies modifiée (équilibre sucre / acides organiques / flavonoïdes). Bien que très instructives, ces expériences en serre ne sont probablement pas totalement représentatives de la situation au vignoble, et doivent être complétées par des études de terrain, afin de confirmer ou d’infirmer ces résultats. De plus, les rares études effectuées au vignoble n’ont pas étudié en détail l’adaptation de la physiologie foliaire des vignes ni l’impact d’un taux élevé de CO2 sur le métabolisme des baies au cours des phases de croissance et de maturation des baies. Elle ont également peu abordé l’impact d’une élévation du CO2 ambiant sur la composition en métabolites primaires et secondaires des baies à la récolte, en dépôt de son importance pour la production de vins de haute qualité. Dans ce projet, nous proposons de tirer parti du dispositif Vineyard FACE planté en 2012 à Geisenheim avec le cultivar Cabernet-­Sauvignon (clone 170 greffé sur un porte-­greffe 161-49) pour mener des études approfondies combinant des mesures physiologiques sur le terrain avec des analyses moléculaires et biochimiques réalisées au cours du développement et de la maturation des baies. Les plantes du dispositif Vineyard FACE sont bien adaptées à une teneur élevée en CO2 (teneur ambiante +25%) car elles ont poussé dans ces conditions dès leur plantation. Plus précisément, les objectifs du projet sont :

1. d’étudier l'adaptation des échanges gazeux et la réponse à long terme de la photosynthèse en réponseà l’élévation du taux de CO2;
2. de confirmer l'impact de l'augmentation du taux de CO2 sur la croissance, le taux de maturation et le rendement des baies;
3. d’étudier en profondeur l’impact du taux de CO2 sur la composition des baies en métabolites primaires (sucre, acides organiques, acides aminés) et secondaires (anthocyanines, flavonols, tanins totaux) liés à la qualité, ainsi que les modifications transcriptomiques globales induites par une concentration élevée de CO2;
4. d’utiliser les jeux de données obtenus dans les objectifs 2) et 3) pour alimenter une approche de modélisation métabolique (modélisation sous contrainte), déjà utilisée sur vigne au sein de l’UMR EGFV, pour avoir une vue complète de la reprogrammation du métabolisme en réponse à une augmentation du taux CO2 afin de mettre en lumière les portions du métabolisme des baies les plus affectées;
5. d’utiliser les jeux de données obtenus dans l'objectif 2) en combinaison avec les données précédemment acquises à Geisenheim (saisons 2016, 2017 et 2018) pour modéliser l'impact d’une élévation du taux de CO2 sur la croissance, le taux de maturation et le rendement des baies, à l'aide de modèles écophysiologiques mécanistes développés précédemment au sein de l’UMR EGFV.

Publications

• Kahn C, Tittmann S, Hilbert G, Renaud C, Gomès E, Stoll M, 2022. VineyardFACE: Investigation of a moderate (+20%) increase of ambient CO₂ concentration on berry ripening dynamics and fruit composition of Cabernet-Sauvignon. Oeno One 56, 193-204.