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Séminaires MSC
"Matière et Systèmes Complexes"

                      

Lundi 28 janvier 2008 à 11h30
Bâtiment Condorcet, 4ème étage, salle 454 A.


Bruno Moulia
(INRA, Université Blaise Pascal, Clermont-Ferrand)


La croissance végétale : un processus bio-mécanique bien sensible

  

La physique des systèmes complexes s’intéresse à la croissance : croissance cristalline, accrétion limité par la diffusion ou digitations visqueuses. La croissance végétale est un cas de croissance différent mais aussi intéressant sur le plan physique. Les tissus constitutifs des végétaux sont des matériaux cellulaires, le matériau constituant les parois étant un composite de polymères, essentiellement cellulose, pectines et hémicelluloses. Par rapport aux matériaux cellulaires ou mousses artificiels, les tissus végétaux présentent la particularité que chaque loge des cellules  du matériau cellulaire contient une cellule vivante. Cette cellule vivante présente deux activités bio-physiques importantes du point de vue de la croissance de la plante : elle synthétise des polymères et les sécrète sur sa périphérie (et donc sur la face interne des loges), et elle développe une pression hydrostatique d’origine osmotique (la turgescence) qui se traduit, par équilibre mécanique, par des tensions dans les parois et donc la mise en autocontrainte du système. Ce sont ces autocontraintes qui permettent la déformation des parois nécessaire au grandissement des « loges » cellulaires et donc du tissu. La croissance végétale est donc un processus qui implique des sources d’énergie libre utilisées pour une activité de synthèse ET une activité motrice (entendue comme la conversion d’énergie libre sous forme d’ATP en travail de déformation des parois existantes).  Elle implique de plus un couplage entre déformation mécanique des parois et flux d’eau entrant dans les cellules vivantes.

Cette description mécanique de la croissance n’est toutefois pas suffisante pour comprendre la croissance végétale. En effet, comme toutes cellules vivantes, les cellules végétales sont capables de mécanoperception des déformations subies (via des canaux ioniques et le cytosquelette) et de  la propagation de signaux secondaires (biochimiques et/ou électriques) au sein de la plante.  Les résultats de notre équipe seront présentés. On verra que cette sensibilité mécanoperceptive a des conséquences majeures sur la croissance végétale et se traduit par des lois de réponses non linéaires en terme de vitesse de croissance, mais aussi d’expression de gènes clés. Un modèle bio-mécanique simple sera présenté pour la prise en compte de ces régulations au niveau de la plante. L’importance de ce processus de régulation pour une croissance adaptée des végétaux dans un environnement mécanique fluctuant sera discutée, ainsi que les recherches souhaitables, de mon point de vue ( ! ),  en physique du vivant.