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Le développement architectural de la plante est un processus complexe qui implique un certain nombre de variables (expansion foliaire, floraison, ramification, …) en interaction les unes avec les autres. Chacune d’elles est contrôlée par plusieurs processus imbriqués, impliquant des régulateurs trophiques et hormonaux, et gouvernés par l’environnement et le génotype. Nos recherches visent à identifier ce réseau de régulation en prenant comme porte d’entrée une variable architecturale majeure, la ramification. Il s’agit d’acquérir une compréhension intégrée des mécanismes autour de trois axes allant de l’échelle locale du bourgeon à l’échelle de la plante entière :

(1)    identifier le réseau physiologique et moléculaire gouvernant l’initiation d’une ramification (débourrement) à l’échelle du nœud portant le bourgeon;

(2)    comprendre comment l’environnement (lumière, eau) et le génotype module le réseau physiologique de régulation de la ramification à l’échelle d’une plante ;

(3)    caractériser les mécanismes écophysiologiques de la réponse de l’architecture globale de la plante à l’environnement et au génotype (lumière, contraintes urbaines).

Dans cette démarche, nous mobilisons à la fois des expérimentations à différentes échelles et la modélisation qui permet d’intégrer différentes échelles d’études et de tester des hypothèses sur des réseaux complexes de régulation. 

Dans ce dossier

L’initiation d’une ramification passe par le débourrement des bourgeons axillaires. C’est un phénomène étroitement contrôlé par différents signaux à la fois endogènes (hormonaux, trophiques), et exogènes (lumière). Un de nos axes de recherche consiste à comprendre comment ces différents signaux interagissent et sont intégrés localement à l’échelle du nœud portant le bourgeon pour déclencher ou non le débourrement. Cela passe notamment par l’utilisation de nœuds in vitro de manière à manipuler facilement l’environnement local du bourgeon, et d’approches combinant biologie moléculaire et génomique fonctionnelle, physiologie et modélisation.

La lumière joue un rôle déterminant dans l’acquisition de l’architecture aérienne de la plante. Elle agit de manière complexe, à la fois par sa quantité et sa qualité, et avec des effets immédiats ou non-immédiats (rôle de l’histoire lumineuse de la plante). Notre objectif est de comprendre le réseau de régulation par lequel la lumière, dans ces différentes composantes, contrôle l’initiation des ramifications à l’échelle de la plante (Schneider et al., 2019) et son interaction avec le génotype. Nous étudions l’impact de la lumière à la fois localement au niveau du bourgeon axillaire et globalement par son action sur les flux de nutriments et d’hormones au sein de la plante. Nous adoptons une démarche alliant physiologie, écophysiologie, et modélisation.

Un certain nombre de nouvelles technologies, comme les LEDs, les films à photoconversion (Technologie CASCADE), permettent de modifier la lumière reçue par les plantes et ouvrent ainsi de nouvelles voies pour améliorer la production horticole. Nous menons des travaux, en partenariat avec le monde socio-professionnel, pour comprendre comment différentes solutions lumineuses impactent le développement de la plante et in fine la performance agronomique. Pour cela, nous réalisons des caractérisations écophysiologiques de la réponse de différentes composantes de l’architecture de la plante (dynamiques foliaires, floraison, et ramification), de sa photosynthèse, et de la performance agronomique de différentes espèces d’intérêt.

Comment la plante répond à l’environnement urbain ?