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Les écosystèmes prairiaux et forestiers sont les deux principaux écosystèmes terrestres permettant de limiter le réchauffement climatique grâce à leur forte capacité à séquestrer le carbone. Les flux de sèves ascendant (xylème) et descendant (phloème) jouent un rôle primordial en amenant l’eau nécessaire pour réaliser la photosynthèse puis en transportant les produits carbonés vers les puits de carbone. Dans le contexte actuel de changement climatique, une meilleure compréhension des mécanismes de transport est indispensable pour s’assurer que ces écosystèmes puissent continuer à jouer leur rôle. Malheureusement, un capteur permettant d’effectuer de telles mesures de manière localisée et in situ n’existe pas.

La mesure localisée de ces flux d’eau est possible par imagerie de résonance magnétique (IRM). Elle a été menée essentiellement avec des spectromètres de laboratoire à haut-champ magnétique sur des systèmes modèles. Nous proposons une stratégie de rupture qui vise à réaliser ces mesures in situ, directement sur la plante dans son environnement naturel afin d’étudier les interactions avec l’écosystème. Pour rendre un spectromètre RMN transportable, il est nécessaire de diminuer fortement le champ magnétique. De tels appareils ont certes une sensibilité limitée, mais permettent de mesurer des mobilités d’eau (relaxation & diffusion). C’est pourquoi, pour répondre à ces enjeux scientifiques, un capteur RMN bas-champ portable a été acquis dans le cadre du CPER 2016. La combinaison unique au monde d’un appareil RMN transportable réalisant des mesures localisées avec une bobine de gradients supplémentaire constitue ainsi un imageur RMN hors du laboratoire capable de mesurer les flux. De plus, pour positionner cet équipement in situ, un vecteur spécifique a été conçu.

Le but de ce travail de thèse sera d’optimiser le capteur IRM pour mesurer localement et in situ les quantités d’eau et flux dans les agroécosystèmes. Pour cela, l’étudiant devra (i) démontrer la versatilité de l’IRM in situ pour réaliser des mesures sur deux écosystèmes contrastés (prairies et forêts) et (ii) valider l’approche d’IRM in situ au regard des techniques de référence.

Cette thèse est codirigée par Amidou Traore (QuaPA, AgroResonance) et Catherine Picon-Cochard (UREP).