Transport de sève élaborée dans les plantes

Transport de sève élaborée dans les plantes
Stage théorique/numérique de M2 + Thèse
Giuseppe Penone (sculpteur italien) travaillant sur Le Cèdre de Versailles, 2000.
Dans le contexte actuel de changement climatique, il est primordial de pouvoir modéliser les
mécanismes d’allocation et de stockage de carbone dans les plantes. Pour cela il faut en particulier
étudier le réseau hydraulique qui permet la distribution des sucres via la sève élaborée, le phloème. Le phloème peut être vu comme un réseau microfluidique pour lequel les feuilles sont des sources et
les différentes unités (branches, fleurs, racines, etc.) des puits. Le transport du carbone (sous forme de
sucres) dans ce réseau phloémien est décrit par la théorie de Münch, qui considère que l’écoulement
de la sève élaborée résulte de gradients de pression dus au chargement actif de solutés dans les
sources (feuilles) et au déchargement dans les puits. Cependant, on ne sait pas comment un tel
réseau peut se réguler afin que chaque puits reçoive des sucres en proportion de sa demande. C’est
un problème complexe et une question importante est de savoir si une telle régulation est possible si
chaque puits n’a accès qu’à une information locale, c’est-à-dire sans un contrôle global du réseau par
la plante. Par ailleurs, il est important d’étudier comment ces questions peuvent être résolues dans
une architecture arbitrairement complexe et ramifiée comme un arbre. Pour aborder ces problèmes, de nature interdisciplinaire, nous proposons une approche combinant
des simulations numériques et des calculs théoriques d’optimisation. Il s’agira d’utiliser des
outils mathématiques et informatiques, tels que l’optimisation et l’apprentissage par réseaux de
neurones, pour apporter un nouveau regard sur ces problèmes à l’interface de la mécanique, la
physique et la biologie.
Contact : Christophe Eloy (IRPHE, [email protected])
Co-encadrement : André Lacointe (INRA Clermont-Ferrand), Xavier Leoncini (CPT Marseille)