Qu'il s'agisse de modéliser le climat, les avalanches ou une forêt, les chercheurs se voient contraints de prendre en compte des phénomènes à plusieurs échelles et d'intégrer des connaissances de nombreuses disciplines.


Représenter au mieux la réalité est indispensable pour prévoir de façon utile les phénomènes naturels et l'impact de l'activité humaine sur l'environnement, à une échelle locale autant que globale. Cet objectif nécessite de modéliser de plus en plus finement les processus en jeu et d'emboîter des connaissances différentes et construites à plusieurs niveaux d'échelle. Par ailleurs, si les phénomènes physiques impliqués en sciences de la terre sont relativement bien compris, il en va tout autrement des problématiques liées aux sciences du vivant qui occupent pourtant une place centrale dans les questions liées à l'environnement.

Intégrer des connaissances
Comprendre le fonctionnement intime des plantes, leur croissance et leur fructification, est la clé indispensable pour prédire leur comportement dans un environnement donné, décider des meilleures conditions de culture, voire faire de l'amélioration variétale raisonnée en choisissant les gènes appropriés à l'objectif visé. Dans ce but, l'équipe VIRTUAL PLANTS se penche sur la manière dont la forme d'une plante émerge d'interactions complexes entre gènes « architectes », régulation hormonale, contraintes physiques et facteurs environnementaux. Ces chercheurs étudient, au niveau macroscopique, le développement de la forme des plantes et, au niveau microscopique, la manière dont les phénomènes génétiques, physiologiques et physiques président à la création des organes d'une plante à partir d'un tissu de cellules indifférenciées : le méristème.

	Méristème observé en microscopie confoncale avec un marquage fluorescent de l'activité d'un gène. (à gauche) développement d’un méristème virtuel (à droite) © ENS-Lyon/ photo J. Traas - © J. Chopard collaboration RDP, ENS-Lyon

Modéliser ces phénomènes est un véritable défi scientifique pour cette équipe qui allie mathématiciens et biologistes au sein du RTRA Agropolis ¹. Les mathématiques comme l'informatique abordent classiquement les problèmes en considérant les objets comme immuables dans un espace « newtonien », c'est-à-dire préexistant à l'objet. Le pont décrit par un ingénieur ne grossit pas dans le temps ni ne développe spontanément de nouvelles arches. Les chercheurs de Virtual Plants doivent donc développer de nouveaux outils conceptuels adaptés à des systèmes dont la structure change au cours du temps. Cette démarche s'inscrit plus naturellement dans une perspective « leibnizienne » de l'espace dans laquelle celui-ci est créé par les objets et leurs interactions. « L'objectif à long terme est d'arriver à intégrer l'ensemble des connaissances sur ces phénomènes microscopiques dans un méristème virtuel afin d'être en mesure de tester la cohérence des hypothèses et identifier les lacunes », explique Christophe Godin, le responsable scientifique de l'équipe. « Une passerelle pourrait ensuite être construite avec le niveau macroscopique en utilisant ces connaissances pour mieux paramétrer les modèles de croissance des plantes, et en particulier mieux comprendre comment les gènes contrôlent le développement de la plante ».

¹ : L'INRIA est partenaire du RTRA Agropolis fondation, créé en 2007 et dédié à l'agronomie et au développement durable.

Pour lire la suite : www.inria.fr

Source : INRIA INédit n°65 - juillet 2008