Modèle multicellulaire de la croissance végétale

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Modèle multicellulaire de la croissance végétale

Labo TIMC-IMAG
Equipe TIMC
Encadrants ibrahim.cheddadi@univ-grenoble-alpes.fr

Description

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Les plantes sont des systèmes vivants où la circulation de l'eau joue un rôle majeur. La transpiration au niveau des feuilles crée une tension (pression négative) dans des colonnes d'eau qui se prolongent jusqu'aux racines, ce qui a pour effet de faire monter l'eau du sol dans la plante. Les cellules de la plante ont ainsi à disposition une réserve d'eau dans laquelle elles peuvent puiser grâce à un mécanisme de pompe osmotique : elles sont capables de maintenir une concentration en solutés (sucres, sels minéraux) plus élevée que celle de l'eau puisée du sol, qui est de ce fait attirée dans les cellules. Ceci leur permet d'entretenir et de réguler leur pression hydrostatique (de l'ordre de quelques bars), et donc leur comportement mécanique (penser à un ballon plus ou moins gonflé) ; par ailleurs, la tension dans les parois consécutive à cette pression peut y entraîner la synthèse de nouvelle matière et simultanément l'extension des parois, l'entrée d'eau, et l'augmentation du volume cellulaire : c'est un des mécanismes importants de la croissance végétale.

Nous avons développé un modèle multicellulaire de ce comportement basé d'une part sur un système d'équations différentielles qui décrivent les flux d'eau et les lois de comportement des parois, et d'autre par sur les équations qui décrivent l'équilibre mécanique du système. La résolution numérique montre un comportement non linéaire très riche ; la comparaison avec des données expérimentales montre la pertinence du modèle. Nous souhaitons maintenant affiner le modèle pour nous diriger vers des comparisons plus poussées avec les données expérimentales.

L'objectif de cet IRL est d'intégrer dans le modèle existant une description des flux dans l'espace intercellulaire (qui jusqu'à maintenant est représenté par un compartiment unique aux propriétés constantes), d'explorer les résultats du modèle, et si le temps le permet, de comparer avec des données expérimentales de croissance racinaire.


Compétences requises

calcul scientifique, Python, intérêt pour la physique et la biologie.