Thèse Trajectoires du Masting des Chênes Tempérés et du Hêtre dans le Contexte du Changement Climatique H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Claude Bernard Lyon 1 École doctorale : E2M2 - Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation Laboratoire de recherche : LBBE - LABORATOIRE DE BIOMÉTRIE ET BIOLOGIE EVOLUTIVE Direction de la thèse : Samuel VENNER ORCID 0000000171273733 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-09T23:59:59 Ce projet de thèse étudie le devenir du masting, production massive, intermittente et synchronisée de graines et ses conséquences sur la régénération forestière dans le contexte du changement climatique. Il cible deux espèces contrastées et dominantes des forêts tempérées européennes : les chênes et les hêtres. Le masting permet de contrôler les consommateurs de graines mais son maintien pourrait dépendre de l'évolution de la phénologie pollinique. Des scénarios contrastés sont envisageables: les chênes, sensibles aux températures hivernales et printanières, pourraient voir leur phénologie pollinique avancer et leur masting se stabiliser. Les hêtres, davantage indexés sur la photopériode, conserveraient une phénologie stable; la pollinisation se déroulerait sous des températures plus élevées, ce qui pourrait affaiblir le masting et accroître l'infestation des graines. Le projet s'articule en trois axes : (1) évaluer l'efficacité du masting dans le contrôle des insectes consommateurs ; (2) modéliser la phénologie pollinique des deux espèces à partir de longues séries de données météorologiques ; (3) coupler des modèles mécanistes de phénologie, fructification et dynamique des consommateurs afin d'établir les trajectoires du masting à l'échelle européenne. En mobilisant des jeux de données multi-sites et des modèles existants, cette thèse apportera des connaissances inédites sur les liens entre phénologie, masting et changement climatique, avec des implications pour la gestion des chênaies et hêtraies en Europe.
Le masting correspond à une production massive, intermittente et synchronisée de graines au sein d'une population d'arbres. Cette stratégie a évolué pour contrôler les consommateurs de graines. Cependant, son devenir dans le contexte du changement climatique est incertain, tout comme ses conséquences sur la régénération forestière. Le masting pourrait dépendre étroitement de la trajectoire de la phénologie de la reproduction qui pourrait modifier l'exposition d'étapes clés de la reproduction aux conditions météo. À ce jour, aucun lien n'est clairement établi entre la trajectoire de la phénologie de la reproduction et du masting, une lacune que ce projet de thèse vise à combler sur deux gropues d'espèces majeures européennes : les chênes tempérés et les hêtres.
La pollinisation est déterminante dans le masting de nombreuses espèces allogames : la limitation pollinique expliquerait à la fois les fortes variations interannuelles de fructification et leur synchronisation. Deux scénarios extrêmes se dessinent avec le changement climatique : une floraison plus précoce sans modification des conditions de maturation/diffusion du pollen, préservant le masting, ou une phénologie de la reproduction stable mais des températures plus élevées durant la pollinisation, réduisant la limitation pollinique, la synchronie et les fluctuations interannuelles de production de graines, et pouvant affaiblir le contrôle des consommateurs.
Chênes et hêtres présentent des patrons de masting contrastés : les dynamiques de fructification sont cycliques chez le hêtre et les faînes sont parasitées par une espèce de lépidoptère à cycle annuel. Les fructifications sont plus stochastiques chez les chênes, les glands étant infestés par cinq espèces aux cycles biologiques variés (un lépidoptère et quatre coléoptères).
La réponse de la phénologie pollinique au changement climatique, et en cascade celle du masting et de la dynamique des consommateurs, devraient être très différentes entre les chênes et les hêtres. Chez les chênes, sensibles aux températures, la pollinisation devrait être plus précoce et la limitation pollinique et le masting seraient stabilisés. Chez les hêtres, la phénologie florale, davantage contrôlée par la photopériode, resterait plus stable, exposant la pollinisation à des températures plus élevées ce qui pourrait conduire au déclin du masting et la hausse du taux d'infestation des faines par les insectes.
Le projet de thèse s'articulera autour de trois axes complémentaires:
Axe 1 : Efficacité du masting dans le contrôle des consommateurs de graines. Le masting repose sur le principe de disette/satiété des consommateurs de graines: leurs effectifs sont maintenus bas par des années de disette, permettant un meilleur taux de survie des graines lors des pics de fructification. Nous prédisons que l'efficacité du masting reposera sur des patrons contrastés selon l'espèce considérée : chez le hêtre, une fructification biennale et synchronisée contrôlerait efficacement la seule espèce d'insecte annuelle; chez le chêne, la stochasticité des pics, combinée à la synchronisation, permettrait de faire face à des insectes aux cycles variés. A l'échelle inter-populationnelle, le taux d'infestation devrait être négativement corrélé à l'intensité du masting; et au sein des populations, les arbres devraient être d'autant plus infestés qu'ils fructifient plus régulièrement et/ou qu'ils sont désynchronisés par rapport au reste de leur population.
Axe 2 : Phénologie pollinique et changement climatique. Tout comme la phénologie foliaire, la phénologie pollinique devrait elle aussi être sensible aux augmentations des températures hivernales et printanières. Cependant des incertitudes demeurent sur le devenir de la phénologie pollinique, et aucun modèle n'a été développé pour prédire la pollinisation du hêtre en France. La thèse développera un modèle de la phénologie du hêtre (reposant sur le modèle Phenofit), inspiré d'un modèle récemment développé sur le chêne, qui sera validé à l'aide de données polliniques journalières (séries temporelles de 30 ans à travers la France). À l'aide de ces modèles phénologiques sur hêtre et chêne, les trajectoires de la phénologie et des conditions de diffusion pollinique (1960-2025) seront reconstituées, et des trajectoires à horizon 2100 seront prédites à partir des scénarios climatiques disponibles. La phénologie pollinique des chênes devrait changer, à des degrés variables selon les localités ou régions considérées. Au contraire, la phénologie des hêtres devrait être remarquablement stable tandis que les conditions de diffusion pollinique devraient devenir très favorables à la pollinisation.
Axe 3 : Modélisation du masting et de son efficacité dans le contexte du changement climatique
Chez les chênes, on s'attend à ce qu'il y ait de fortes disparités régionales dans la trajectoire du masting, en lien avec le degré d'avancement de la phénologie pollinique attendu. Un modèle mécaniste de fructification pour le hêtre sera développé, à l'instar du modèle à budget de ressource existant chez le chêne. Ce modèle mécaniste sera couplé au modèle phénologique (lien avec l'axe 2) et à la dynamique de consommateurs de graines (lien avec l'axe 1). Des analyses rétrospectives à l'échelle européenne seront conduites et des projections du masting avec le changement climatique seront produites.
Ce projet apportera des connaissances fondamentales et originales sur les mécanismes et les liens qui sous tendent les trajectoires phénologiques et celles du masting. Il produira aussi des résultats susceptibles d'infléchir les stratégies de régénération des chênaies et hêtraies à l'échelle de la France et de l'Europe.
L'objectif principal est de développer une approche comparative du devenir du masting chez les chênes et les hêtres en lien avec leur phénologie florale. Les objectifs spécifiques sont :
Explorer les liens entre types de masting et efficacité du contrôle des consommateurs.
Modéliser la phénologie pollinique du hêtre pour pallier l'absence de modèles prédictifs actuels en France.
Mener une analyse rétrospective (1960-2025) et prospective (2100) du masting et de la régénération forestière via un modèle mécaniste intégré.
Données : Séries temporelles pluriannuelles de concentrations polliniques (79 localités RNSA), réseau masting see-life' du CNRS géré par le LBBE, base MASTREE+, données d'infestation et météorologiques.

Analyses : Corrélations taux d'infestation / intensité du masting à l'échelle inter-populationnelle et inter-individuelle. GLMM, Analyse de chemin.

Modélisation : Utilisation des modèles mécanistes Phenofit (phénologie) et d'un Resource Budget Model (RBM)' couplé la dynamique des consommateurs de graines pour simuler la dynamique des graines produites et des graines échappent à aux consommateurs.

Ecologie évolutive, analyse de données, programmation R/Python, modélisation théorique, autonomie et travail en équipe.