Thème ARCHI - Diversité et plasticité des formes de croissance et des traits architecturaux

Description

Contexte

L’architecture s’interroge sur la différenciation et l’organisation des systèmes d’axes à l’échelle de la plante entière et au cours de son développement. Les nombreuses études passées ont permis d’accumuler une large connaissance sur les mécanismes de mise en place et d’agencement des axes sur une grande diversité de végétaux et dans de nombreux milieux (tropicaux et méditerranéens notamment). Nos travaux sur la plasticité architecturale menés sur les arbres et les buissons à des niveaux structuraux (spatiaux) ont montré des stratégies de réponse qui pourraient dépendre de la forme de croissance. Beaucoup de ces caractères architecturaux sont modulés par les facteurs de l’environnement et influent directement sur les capacités des végétaux à persister, à migrer voire à devenir invasifs. A une échelle fine de compréhension des mécanismes de construction des végétaux, les processus d’organogénèse et d’allongement ne sont pas impactés au même moment par les facteurs du milieu. Il est de plus intéressant de considérer la réactivation cambiale (xylogénèse), car si elle est bien étudiée dans ses relations au climat, elle reste très peu analysée en regard des processus primaires et encore moins en fonction de son expression dans l’architecture (cartographie dynamique, tige-racine).

Objectifs

  •  Définir les stratégies et les mécanismes de réitération intervenant dans la construction, le vieillissement et la réactivité des architectures des différentes formes de croissance ;
  •  La dimension temporelle (phénologie) des processus fondamentaux (allongement, ramification, épaississement des axes) récemment abordée en zones tempérée et tropicale montre des capacités très prometteuses de l’analyse architecturale comme clé de lecture et de prédiction des interactions milieu/structures végétales. Commencer à explorer ces relations dans la partie racinaire, qui reste un sujet peu abordé ;
  •  Les études en écologie des communautés, en biogéographie et en taxonomie ont recours à l'usage de traits morphologiques et fonctionnels sélectionnés pour caractériser la compétition entre les organismes ou leur fitness, ou pour suivre les relations phylogénétiques entre les espèces. Comment se distribuent les caractères architecturaux dans les groupes végétaux ? Quelle est la part explicative de ces caractères et de leur plasticité dans ces problématiques ?
  •  L'efficacité des démarches dépend de la pertinence des traits retenus qui doivent être à la fois représentatifs du problème étudié et faciles à étudier. Déterminer le niveau des réponses architecturales, globales versus spécifiques, selon le facteur du milieu considéré et selon la forme de croissance est un enjeu fort pour analyser et replacer la contribution de traits architecturaux dans l’écologie des espèces et des communautés ;
  •  Par la connaissance de l’ordonnancement des processus de croissance et de ramification, nous contribuons aux démarches de modélisation prenant en compte la construction et la réaction des architectures végétales. Comment l’architecture végétale intervient-elle dans la production et la biomasse végétales ?

Attendus

  •  Diversité et variabilité phénotypique : Acquérir des données sur (1) les mécanismes de construction de diverses formes de croissance (2) la variabilité génétique des architectures (3) la variabilité aux cours de l’ontogénie, (4) les modalités et la variabilité de l’expression de la réitération ;
  •  Plasticité : Décrire la réponse globale des différentes architectures aux modifications du milieu. De quelle manière sont gérées les priorités de croissance primaire vs. secondaire en réponse aux modifications du milieu ?
  •  Développer des modèles causaux structure-fonction stochastiques permettant de simuler la variabilité structurelle interspécifique ainsi qu’une relative plasticité liée aux conditions environnementales. Comment s’expriment les variabilités ? Et quelles en sont les causes ?
  •  Traits architecturaux : Il convient de les définir en fonction des niveaux d’organisation de la plante et des fonctions écologiques concernées. Et d’adapter ces informations en fonction du domaine d’application visé.
  •  Diffusion : Etablir et mettre à disposition des méthodes pratiques pour décrire et dater les architectures végétales. Archiver et organiser, dans des bases de données, des informations sur l'architecture des plantes pour donner accès aux caractères architecturaux de chaque espèce.

Faits marquants

  •  Création d’un lot de ressources pédagogique numérique : « Plant growth architecture and production dynamics » (http://greenlab.cirad.fr/GLUVED) ;
  •  Sortie de deux ouvrages de référence capitalisant plus de 40 années de recherches sur la modélisation des plantes, édités par QUAE (Barthélémy et al. 2016, de Reffye et al. 2018). Une version étendue est disponible en epub (https://doi.org/10.19182/quae/00001) ;
  •  Obtention de la médaille d’or de l’Académie Française d’Agriculture par Philippe de Reffye (juin 2016).

Projets

Acronyme Intitulé Durée
IDROPimagerie Intelligente par DRone pour la gestion des écosystèmes forestiers trOPicaux2018 - 2021
PIXIESBordered pits provide a mechanistic understanding of embolism resistance in branch and leaf xylem of tropical rainforest trees from French Guyana2018 - 2019
DIAGARCHI2Outils pour le diagnostic architectural2017 - 2019
TERRETERRE: Training Engineers and Researchers to Rethink geotechnical Engineering for a low carbon future2015 - 2019
DIAGARCHIOutils pour le diagnostic architectural 2015 - 2016

Thèses soutenues

  •  Lehnebach, R. 2015 Etude de la variabilité ontogénique du profil d'aubier/duramen chez quelques espèces forestières tropicales de Guyane française. Thèse ED Gaia, Univ. Montpellier (Dir E. Nicolini, Allocation CIRAD).
  •  Buissart, F. 2015. Modélisation des effets directs et retardés du changement climatique sur la croissance primaire et l'architecture des conifères méditerranéens. Thèse Univ. Aix-Marseille (Co-dir E. Nicolini & M. Vennetier, Allocation de recherche IRSTEA)
  •  Millan, M. 2016. Analyse de la variabilité des traits architecturaux des formes de croissance dans les communautés végétales. Thèse ED Gaia, Univ. Montpellier (Co-dir C. Edelin & N. Rowe, Projet TAFER).
  •  Tondjo, K 2016. Analyse et Modélisation des relations structure-fonctions chez le teck (Tectona grandis) de plantation au Togo. Thèse Univ. Lomé, Togo (Dir T. Fourcaud, Allocation de recherche CIRAD).

Thèses en cours

  •  Levionnois, S. 2016-2019. Plasticité du fonctionnement et de l'architecture hydraulique des arbres vis-à-vis de la sécheresse : étude de cas en forêt tropicale humide guyanaise. Thèse Univ. Guyane (Co-dir E. Nicolini & P. Heuret, Allocation de recherche LabEx CEBA).

Publications majeures

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