• Réduire le texte

    Réduire le texte
  • Rétablir taille du texte

    Rétablir taille du texte
  • Augmenter le texte

    Augmenter le texte
  • Imprimer

    Imprimer
Cet ouvrage considère l’architecture d’une plante comme le résultat de la dynamique de ses organes, en lien avec la particularité du modèle architectural propre à son espèce. Il rend compte des principaux fondements de la modélisation des plantes et décrit les principales applications de cette démarche.

Architecture des plantes et production végétale

Cet ouvrage considère l’architecture d’une plante comme le résultat de la dynamique de ses organes, en lien avec la particularité du modèle architectural propre à son espèce. Il rend compte des principaux fondements de la modélisation des plantes et décrit les principales applications de cette démarche.

Mis à jour le 12/06/2018
Publié le 17/05/2018

Comment modéliser la production végétale en utilisant les concepts de l’architecture des plantes ? À l’interface des disciplines biologiques, des mathématiques et de l’informatique, la modélisation des plantes présentée dans cet ouvrage permet de comprendre comment l’architecture d’une plante se construit, pas à pas, tout en étant le support de la production végétale c’est-à-dire selon le type de plante, d’organes (feuille, tiges, fruits...), faisant parfois l’objet de valorisation économique.

Pour cela, il faut modéliser d’abord l’organogénèse, issue des bourgeons, qui conduit le développement architectural, avec ses règles botaniques. Il faut ensuite, modéliser la photosynthèse, avec ses règles éco-physiologiques et les relations sources-puits entre organes qui produisent et répartissent la biomasse dans la plante. Les paramètres et les équations, une fois identifiés et établis, permettent, grâce à des programmes informatiques, de simuler la croissance et l’architecture des plantes et des peuplements en fonction des conditions environnementales (température, lumière, eau, densité de plantation). Les simulations 2D ou 3D des plantes reproduites dans l’ouvrage ne sont pas de simples figures, elles reproduisent numériquement et fidèlement le développement et la croissance des plantes étudiées.

Les applications potentielles de cette modélisation sont nombreuses, impliquant tout d’abord l’estimation des paramètres du développement et de la croissance de la plante cultivée étudiée, l’ouvrage en présente de multiples cas : arabette, maïs, tournesol, cotonnier, caféier, merisier, érable… Ces jeux de paramètres peuvent être ensuite utilisés dans des schémas de sélection ou d’optimisation de la production des systèmes culturaux (irrigation…).

Tandis que l’objectif de l’ouvrage numérique Architecture et croissance des plantes mis en ligne en 2016 par les Éditions Quæ était de développer et de détailler toutes les étapes de cette recherche, celui de cet ouvrage plus synthétique est de rendre compte des principaux fondements de la modélisation des plantes, pour mieux la connaître.  

Rédigé par des botanistes, des agronomes, des mathématiciens et des informaticiens, cet ouvrage collectif est le fruit de quarante années de recherches et de collaborations scientifiques entre des équipes en France, en Hollande, en Chine et en Afrique. Il s’adresse aux chercheurs, enseignants et étudiants en biologie, en agronomie et en sciences de la vie. Mais aussi aux architectes paysagistes, écologues et aux communautés des sciences exactes (mathématiciens, informaticiens, physiciens) intéressées par la simulation du vivant.  

 

Les coordonnateurs : 

Philippe de Reffye, retraité du Cirad, ingénieur agronome, docteur en sciences et mathématicien, il a consacré sa carrière à l’expression mathématique du développement et de la croissance des plantes à travers la réalisation de modèles dynamiques pour les sciences végétales. Il a créé l’unité de recherche Amap (Botanique et bioinformatique de l’architecture des plantes) du Cirad en 1988. 

Marc Jaeger est docteur-ingénieur de recherche spécialisé sur les plantes et paysages simulés et leur visualisation. Chercheur au Cirad à l’unité Amap comme informaticien, il a réalisé la transcription des modèles mathématiques pour la représentation et la visualisation en images de synthèse. 

Daniel Barthélémy est botaniste, spécialiste des plantes tropicales et de l’architecture des végétaux, docteur en biologie et écologie végétale. Au Cirad puis à l’Inra depuis 1993, il travaille à l’unité Amap où il a occupé les fonctions de directeur adjoint puis de directeur. 

François Houllier, spécialiste de la modélisation en biologie et écologie, il est l’un des cofondateurs des modèles de l’unité Amap. Il est administrateur provisoire de l’université Sorbonne Paris Cité et ancien PDG de l’Inra.  

 

Architecture des plantes et production végétale

Les apports de la modélisation mathématique 

Editions Quae – coll. Synthèses - 358 pages, mai 2018 -79 euros

Extraits de la préface

Depuis quelques années déjà, les livres stimulants du botaniste Francis Hallé ont apporté la preuve que les plantes avaient bien des choses à nous apprendre. Fascinés que nous sommes par les bêtes, nos frères en animalité, nous nous faisons encore bien souvent une idée étriquée du vivant, de la variété de ses formes comme de ses comportements et de ses stratégies. Il n’est donc nullement vain de chercher à représenter et à modéliser les plantes. Il se pourrait même qu’il y ait aujourd’hui une certaine urgence à le faire. Ne nous faut-il pas les représenter, les simuler - comme le botaniste patiemment les dessine encore - pour qu’enfin, plus largement, nous apprenions tous à les voir ? 

(...) À l’heure où de nombreux programmes de modélisation et de simulation à visée intégrative sont lancés, c’est-à-dire ces types de programmes de recherche visant à simuler un organe voire un organisme tout entier comme une cellule eucaryote complète, le cerveau ou encore le corps humain, et à l’heure où des débats font rage à l’échelle internationale au sujet des approches les plus susceptibles de permettre une modélisation sur ordinateur à la fois biologiquement pertinente et réellement prédictive, le livre de Philippe de Reffye et de ses collègues pourrait bien apporter des éléments de réponse décisifs.

(...) Qu’admire-t-on au final dans une simulation de plantes particulièrement réaliste ? Ce n’est pas si évident de le savoir, à la réflexion. Est-ce que - à travers sa simulation - c’est la plante réelle que l’on admire dans son inventivité morphologique, la simulation n’en étant qu’une représentation évocatrice ? Ou bien est-ce la simulation que l’on admire dans sa capacité unique à répliquer et à feindre cette même plante ? Ou bien encore n’est-ce pas plutôt l’art et la maîtrise technique du concepteur de la simulation et des formalismes que l’on admire ? Ou bien finalement, n’est-ce pas le génie inventif du  «concepteur» de la plante réelle, à savoir la bricoleuse et ingénieuse évolution des espèces ? On s’en doute : dans le regard et dans la pratique scientifique de Philippe de Reffye et de ses collègues, c’est tout cela à la fois. C’est la plante vivante d’abord, son histoire, sa dynamique, son développement et sa croissance, mais aussi leurs représentations, leurs formalisations, leurs simulations. C’est la raison pour laquelle ce livre - tout à la fois technique et synthétique - nous invite à de nouvelles admirations, à une admiration augmentée, comme on parle de réalité augmentée. L’admiration pour les plantes y est toujours présente et même directrice : elle ouvre le chemin à la connaissance, mais pas à n’importe quelle connaissance, à une connaissance respectueuse de la diversité car radicalement multitypes, réellement multidisciplinaire et pas seulement multifactorielle. Le recueil des données mène ici à des représentations intégratives mais mesurées, ainsi qu’à des applications opérationnelles de ces représentations mesurées. Les échelles des phénomènes ne sont pas réduites, mais respectées. La pluralité des phénomènes est reconnue et intégrée. Ce qui est encore ignoré est également reconnu et pris en compte. C’est pourquoi, au final, il me semble que, malgré son indéniable technicité mathématique et sa mobilisation d’une nécessaire érudition botanique, ce livre doit trouver un large lectorat : ce lectorat sera amplement récompensé s’il est vrai que - ce dont je ne doute personnellement pas - les pratiques sérieuses et scientifiquement fécondes de modélisation et de simulation intégratives ont, au-delà d’une actualité brûlante et pour certaines d’une visibilité quelque peu prématurée, un avenir tout à fait considérable dans les sciences de la vie et même au-delà. 

Franck Varenne, Maître de conférences en épistémologie, université de Rouen Normandie Unité mixte de recherche IHPST (UMR 8590)