Comprendre la physique de la croissance végétale

Il est essentiel de comprendre les processus de croissance végétale et les interactions des plantes avec leur environnement dans ce contexte. Une fois que les principes de la croissance des cellules végétales seront mieux compris à l’échelle cellulaire, ils pourront servir de base pour la modélisation de la croissance de tissus et d’organes. Des modifications potentielles de la paroi cellulaire, facilitant la croissance plus efficace des plantes, sont en outre susceptibles d’avoir un impact économique, avant tout dans le domaine de la production de biocarburants.

La croissance cellulaire expansive est à la base de la morphogenèse. Elle implique des modifications au niveau de la taille et de la forme des cellules. Ces modifications nécessitent l’action combinée de deux processus mécaniques: d’une part la déformation de la paroi cellulaire existante, et d’autre part la sécrétion et la déposition de matériel neuf dans la paroi. La dynamique du processus de croissance en soi ainsi que la taille et la forme finales de la cellule sont contrôlées par le comportement mécanique changeant de la paroi cellulaire.

Expériences et modèles

Le projet RTD MecanX vise à développer un modèle de croissance précis de la morphogenèse des cellules végétales, basé sur la physique. Il est soutenu par des données mécanophysiques obtenues à l’aide de deux systèmes de microscopie à force développés récemment, le microscope à force cellulaire (CFM)  et le microscope à force atomique multifréquences (MF-AFM). Trois éléments essentiels de ces modèles sont la mesure des répercussions de processus biochimiques sur les propriétés mécanophysiques des parois cellulaires, la détection de stress mécanique par les cellules et les réponses physiologiques aux stimuli externes.

Quatre sous-projets

Chacun des quatre sous-projets MecanX est centré sur des questions biologiques précises, permettant de faire avancer la diffusion et l’application future, autant du point de vue de la recherche que de la commercialisation.
Le sous-projet 1 examine la relation entre les propriétés biochimiques et mécanophysiques des parois cellulaires de tubes polliniques d’Arabidopsis.
La compréhension de ces propriétés servira à formuler numériquement et analytiquement la structure mathématique des modèles qui seront développés dans le sous-projet 2.
Le sous-projet 3 décrira de nouvelles méthodes d’acquisition de données, nécessaires à la précision des modèles.
Le sous-projet 4 exploite les modèles de manière à permettre l’exploration in silico aisée et la vérification expérimentale des modifications de la croissance végétale induites par stress mécanique externe.

Mis à jour en juin 2013