Stage : Observation et simulation mathématique de la morphogenèse végétale

INRAE Unité de Recherches Pluridisciplinaire Prairies et Plantes Fourragères propose un stage de 6 mois sur le fonctionnement du méristème apical dans la croissance foliaire d’une talle de graminée : mesures et modélisation.

Contexte

L’utilisation de plus de diversité végétale en vue notamment d’une amélioration de l’efficience d’utilisation des ressources naturelles nécessite de beaucoup mieux simuler numériquement la dynamique des peuplements végétaux. Et en particulier pour comprendre et maîtriser la production, la croissance et la régression éventuelle des individus constituant ces peuplements. De premier ordre, la simulation numérique de la morphogenèse aérienne de chaque individu en réponse à son environnement immédiat, doit permettre de comprendre la dynamique du peuplement. Il s’agit en effet des processus les plus sensibles à l’environnement et les plus variables génétiquement. La dynamique morphogénétique repose sur une architecture et un cadencement essentiellement déterminés par le fonctionnement des méristèmes apicaux des différents axes de la plante. Ce fonctionnement comprend l’entretien du méristème, la production des feuilles et l’allongement des axes, la reproduction de l’apex en méristèmes latéraux (ramification), jusqu’à la formation des fleurs et des fruits.

Les modèles individu-centrés actuels représentent l’apex comme un centre de production de nouveaux phytomères, à un rythme généralement stable ou coordonné empiriquement avec le développement des organes déjà produits. Ils procèdent de « règles de production » dépendant de l’âge physiologique de l’apex, ou de l’état interne de la plante (position du méristème apical selon le niveau de ramification considéré, niveaux de ressources locales, signaux hormonaux…). Enfin, selon les axes qui les portent, ces méristèmes apicaux ont une dynamique qui dépend également du milieu, directement ou indirectement à travers leurs relations avec le reste de la plante.

Les primordia émergent à la surface des apex, cachés au sein des feuilles plus âgées. Chez les graminées tout particulièrement, la feuille croit durant une longue période de son développement cachée dans les gaines des feuilles précédentes. Cela crée une discontinuité de méthodes d’observations et de temporalité entre l’observation de la production et du démarrage de la croissance de primordia sur le méristème apical et la mesure des feuilles visibles qui apparaissent plusieurs jours après. Il en résulte que les relations entre les phyllochrones (durées séparant l’apparition de deux feuilles successives) et les plastochrones (durée séparant l’apparition de deux primordia successifs) sont incertaines. Il est donc difficile de relier le plastochrone à des variations de l’environnement sans utiliser des modèles de simulation. Un des buts du stage sera précisément de tenter de rapprocher les mesures de plastochrone de l’observations de phyllochrone chez une graminée en phase de croissance végétative.

Au cours du stage, l’étudiant.e réalisera une bibliographie des différents modèles de croissance foliaire intégrant spécifiquement la production et la croissance des feuilles de graminées. Sur la base de ces connaissances, Il ou elle implémentera un modèle de production et de croissance en surface des feuilles, à partir d’un modèle déjà construit (SAFT ) mais ne comportant pas à ce stade de fonctionnement explicite de l’apex. Ce modèle sera construit à l’aide du logiciel model maker, outil de développement très intuitif ne nécessitant aucune connaissance de base en programmation. Le but de cette activité sera de bâtir un modèle de croissance de l’apex sous forme d’un module du modèle de la plante. Parallèlement, il ou elle établira les relations entre le plastochrone et le phyllochrone observés sur des individus en culture dans des conditions contrôlées. Ces observations serviront à vérifier simulations et les relations émergentes entre phyllochrone et plastochrone .

Missions

  • Implémentation et vérification d’un modèle simple à l’aide du logiciel Mode Maker.
  • Conduite de la culture de plantes en conditions contrôlées (serre).
  • Observations et mesure de la morphologie des plantes.
  • Observations anatomiques des apex.

Profil recherché

  • Master 1 d’un parcours végétal ou bien Master 1 d’un parcours de mathématiques appliquée à la modélisation des systèmes dynamiques.
  • Bonne compréhension de l’anglais écrit.

Poste et conditions

Structure d’accueil: INRAE Unité de Recherches Pluridisciplinaire Prairies et Plantes Fourragères

86 600 Lusignan

Responsable du stage : Jean-Louis Durand. Jean-louis.durand@inrae.fr Tel : 06 47 75 75 57

Durée ; période : 6 mois ; 03 janvier – 30 juin 2022

Indemnités : 590 € par mois environ.

Modalités de candidature

 

 

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