Efficacité de la capture de la lumière et photoprotection chez les arbres indigènes et invasifs // Efficiency of light harvesting and photoprotection in native and invasive trees

Les espèces d'arbres exotiques envahissantes constituent un enjeu majeur pour le fonctionnement et la durabilité des écosystèmes forestiers en Europe tempérée, en particulier dans les Hauts-de-France. Dans un contexte de changement global caractérisé par une intensification des stress abiotiques (sécheresses, vagues de chaleur, fluctuations de la lumière), la compréhension des mécanismes déterminant les interactions entre espèces natives et invasives représente un défi scientifique important.
Des travaux récents suggèrent que les espèces invasives pourraient présenter une efficacité accrue d'utilisation de la lumière, susceptible de favoriser leur succès compétitif. Toutefois, les bases physiologiques de cet avantage restent encore mal élucidées, notamment en ce qui concerne les compromis entre performance photosynthétique et tolérance au stress.
Ce projet de thèse s'inscrit dans le champ de l'écophysiologie végétale et vise à analyser les stratégies fonctionnelles d'espèces ligneuses natives et invasives en réponse à différents stress environnementaux. Il s'appuie en particulier sur l'étude des mécanismes de photoprotection, tels que le quenching non photochimique (NPQ) et le cycle des xanthophylles, qui permettent aux plantes de dissiper l'excès d'énergie lumineuse sous forme de chaleur lorsque les capacités photosynthétiques sont saturées.
Le travail expérimental reposera sur la culture de 30 espèces (15 natives et 15 invasives) en conditions contrôlées, au sein d'une plateforme de phénotypage végétal. Les plantes seront soumises à différents gradients de stress (lumière, température, disponibilité en eau), et leurs réponses seront caractérisées par des mesures de fluorescence chlorophyllienne, des analyses biochimiques des pigments photosynthétiques (HPLC), ainsi que par des approches d'imagerie hyperspectrale.
Un second volet du projet portera sur le développement d'indicateurs spectraux permettant le suivi en temps réel de l'état physiologique des plantes. L'indice de réflectance photochimique (PRI), lié aux variations du cycle des xanthophylles, sera évalué comme proxy de l'efficacité photosynthétique. L'objectif est de valider des outils transférables vers des applications de terrain, notamment via des capteurs embarqués ou des dispositifs de télédétection.
Les résultats attendus contribueront à une meilleure compréhension des compromis croissance–stress chez les espèces végétales et des mécanismes écophysiologiques associés au succès des espèces invasives. Ils permettront également de proposer des approches innovantes pour le suivi du fonctionnement des écosystèmes forestiers dans un contexte de changement global.
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Invasive alien tree species represent a major challenge for the functioning and sustainability of forest ecosystems in temperate Europe, particularly in the Hauts-de-France region. In the context of global change, characterized by increasing abiotic stresses (drought, heatwaves, and fluctuations in light conditions), understanding the mechanisms governing interactions between native and invasive species is a key scientific issue.
Recent studies suggest that invasive species may exhibit higher light-use efficiency, potentially contributing to their competitive success. However, the physiological bases of this advantage remain poorly understood, particularly regarding the tradeoffs between photosynthetic performance and stress tolerance.
This PhD project falls within the field of plant ecophysiology and aims to analyze the functional strategies of native and invasive woody species in response to environmental stress. It will focus specifically on photoprotective mechanisms such as non-photochemical quenching (NPQ) and the xanthophyll cycle, which enable plants to dissipate excess absorbed light energy as heat when photosynthetic capacity is exceeded.
The experimental work will involve the cultivation of 30 species (15 native and 15 invasive) under controlled conditions within a plant phenomics platform. Plants will be exposed to a range of stress gradients (light, temperature, water availability), and their responses will be characterized using chlorophyll fluorescence measurements, biochemical analyses of photosynthetic pigments (HPLC), and hyperspectral imaging approaches.
A second component of the project will focus on the development of spectral indicators for real-time monitoring of plant physiological status. The Photochemical Reflectance Index (PRI), which is linked to variations in the xanthophyll cycle, will be evaluated as a proxy for photosynthetic efficiency. The objective is to validate tools that can be transferred to field applications, including the use of embedded sensors or remote sensing platforms.
The expected outcomes will contribute to a better understanding of growth–stress tradeoffs in plants and the ecophysiological mechanisms underlying the success of invasive species. The project will also support the development of innovative approaches for monitoring forest ecosystem functioning under global change.
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Début de la thèse : 01/09/2026

Other public funding

ANR Financement d'Agences de financement de la recherche

Université de Picardie - Jules Verne

585 Sciences, Technologie, Santé

Nous recherchons un(e) étudiant(e) très motivé(e), avec un fort intérêt pour l'écologie fonctionnelle des plantes et les mécanismes physiologiques de tolérance au stress et de compromis de croissance. Le ou la candidat(e) devra être titulaire d'un Master (ou équivalent) en : • biologie végétale • écologie • écophysiologie • sciences de l'environnement • ou dans un domaine proche Qualifications requises • solides connaissances en physiologie végétale et écologie • bonnes compétences quantitatives et statistiques (expérience avec R ou logiciel équivalent) • excellentes capacités d'organisation et rigueur scientifique • bonnes compétences écrites et orales en anglais Compétences souhaitées • bonnes connaissances en photosynthèse et/ou biochimie foliaire • expérience en : o échanges gazeux foliaires o fluorescence chlorophyllienne o HPLC • connaissances des mécanismes photoprotecteurs (ex. : cycle des xanthophylles) Le ou la candidat(e) devra faire preuve d'autonomie, de curiosité scientifique et d'une capacité à travailler à la fois de manière indépendante et collaborative dans un environnement international.
We are seeking a highly motivated student with a strong interest in plant functional ecology and physiological mechanisms underlying stress tolerance and growth tradeoffs. The successful candidate should hold a Master's degree (or equivalent) in plant biology, ecology, ecophysiology, environmental sciences, or a closely related field. Required qualifications: - Solid background in plant physiology and ecology - Strong quantitative and statistical skills (experience with R or similar software) - Excellent organizational skills and scientific rigor - Good written and oral communication skills in English Desirable skills: - Strong background in photosynthesis and/or leaf biochemistry - Experience with leaf gas exchange, chlorophyll fluorescence measurements, or HPLC - Knowledge of photoprotective mechanisms (e.g., xanthophyll cycle) The candidate should demonstrate autonomy, curiosity, and the ability to work both independently and collaboratively within an international research environment.