La densité du bois de chêne sessile (Quercus petraea Liebl.) : Elaboration d'un modèle pour l'analyse des variabilités intra- et inter-arbre; Origine et évaluation non destructive de l'effet « arbre »; Interprétation anatomique du modèle proposé.

The general objectives of the thesis are : i/ to develop a wood density model for Sessile oak (Quercus petraea Liebl.), which can be linked with diameter and height growth models, ii/ to test the model in contrasted conditions of climate, silviculture and site quality, iii/ to estimate the between-tree variability of wood density (i.e. variation due to the « tree » effect) by the means of non destructive measurements on standing trees and iv/ to investigate the anatomical modifications which produce within- and between-tree variations of wood density. After a literature review in a first chapter of relations linking wood density and some features of internal wood quality for Oak, the second chapter is devoted to the establishment of a wood density model for Sessile oak. The model is designed with data (microdensity at ring level as well as basic density at group of rings level) collected from 82 sessile oaks sampled in five French regions (Alsace, Lorraine, Orne et Sarthe, Allier, Loir-et-Cher). Two silvicultural schedules (coppice with standard and high forest) and three fertility classes were represented in each region. The model was developed using mixed model theory and takes into account the two main sources of variation identified in Sessile oak for wood density : i/ within-tree variations (i.e. variations along the radial and longitudinal axes of the tree) and ii/ between-tree variations. The proposed model is made up of : i/ a determinist part shared by every trees and ii/ a random part which structures the between-tree variations. In the work thesis the between-tree variations due to the so-called " treeLes objectifs principaux de ce travail sont i/l'élaboration d'un modèle de densité du bois chez le Chêne sessile (Quercus petraea Liebl.), en vue de son intégration dans des modèles de croissance en diamètre et en hauteur, ii/ l'évaluation du caractère général du modèle pour une utilisation dans des conditions climatiques, sylvicoles et stationnelles contrastées, iii/ la mise au point d'une méthode d'estimation de la variabilité individuelle de la densité (i.e. effet « arbre ») dans un peuplement de chênes sessiles à partir de prélèvements non destructifs et iv/ la mise en évidence des changements anatomiques qui expliquent les variations intra-arbre et inter-arbre de la densité du bois. Après avoir examiné dans un premier chapitre les relations qui sont mentionnées dans la bibliographie entre la densité du bois et différents aspects de la qualité interne du bois de Chêne, le chapitre 2 est consacré à l'élaboration d'un modèle de densité du bois pour le Chêne sessile. Le modèle est mis au point à partir de données (microdensité et infradensité du bois) provenant de 82 chênes sessiles échantillonnés dans cinq régions françaises (Alsace, Lorraine, Orne et Sarthe, Allier, Loir-et-Cher). Deux structures de peuplement (taillis sous futaie et futaie) ainsi que trois classes de fertilité étaient représentées dans chaque région. Le modèle établi, qui appartient à la famille des modèles mixtes, tient compte des deux principales sources de variation de la densité observées chez le Chêne : i/ les variations dans l'arbre (radiales et longitudinales) et ii/ les variations entre arbres. Le modèle élaboré est constitué i/ d'une partie déterministe, commune à l'ensemble des arbres, et ii/ d'une partie aléatoire, qui structure et quantifie les écarts propres aux arbres par rapport à la partie déterministe. Dans le manuscrit, ces écarts propres aux arbres sont appelés effets « arbre » et font l'objet d'études détaillées dans les chapitres 3 et 4. Le chapitre 3 s'intéresse à l'influence des facteurs stationnel, géographique et sylvicole sur le modèle de densité du bois précédemment établi. Nous intégrons ces différents facteurs dans le modèle de densité du bois et nous testons dans quelle mesure ces facteurs contribuent à l'effet « arbre ». Nous apportons notamment des informations sur la structuration de la variabilité individuelle pour la densité du bois (évaluée à l'échelle de plusieurs départements du centre et de la moitié nord de la France, dans des conditions stationnelles et sylvicoles contrastées). Nous recherchons également la présence éventuelle d'une tendance à long terme qui pourrait se manifester sur la relation entre la densité du bois et la croissance en diamètre du Chêne sessile. Au chapitre 4, nous présentons une méthode faisant appel à une utilisation originale des modèles mixtes et dont l'objectif est d'estimer sur le terrain les modèles individuels (i.e. spécifiques à chaque arbre) de densité du bois à partir de mesures de densité non destructives qui seraient réalisées sur un ou plusieurs groupes de cernes. Le chapitre 5 est dédié à la mise au point d'une méthode d'estimation de caractères anatomiques du bois de Chêne, en termes de densité et de proportion des tissus constitutifs des cernes, à partir de radiographies de barrettes radiales de faible épaisseur. La méthode proposée est basée sur des calculs de probabilités conditionnelles. Une validation de la méthode est présentée. Au chapitre 6, nous mettons en évidence les changements anatomiques qui accompagnent les variations de densité du bois. Pour cela, nous distinguons les variations intra-arbre et inter-arbre de la densité du bois structurées par le modèle mixte de densité élaboré au chapitre 2 et nous interprétons chaque partie du modèle au moyen de caractéristiques anatomiques (proportions et densités des tissus, caractéristiques des vaisseaux du bois initial) dont la plupart sont mesurées à l'aide de la méthode mise au point au chapitre 5