Jeanne Simon a soutenu sa thèse le 25 mars 2021. Réalisée dans le cadre du projet étendard APLIM, et financée par Agropolis Fondation, son sujet portait sur "Approche combinée d’IRM, d’histologie et de modélisation pour étudier la distribution des ressources dans l’architecture de la plante - cas de la tomate et de la réponse au déficit hydrique".
Jeanne a été encadrée par Nadia Bertin et Christophe Goze-Bac et accueillie au sein de l’INRAe.
Résumé :
Face à l’évolution du climat et à la raréfaction d’un certain nombre de ressources, les stress biotiques et abiotiques sont de plus en plus fréquents et de nouvelles stratégies doivent être mises en place dans l’étude du développement et du fonctionnement de la plante. Les ressources en eau et carbone sont des déterminants majeurs de la croissance des fruits, dont la quantification à des échelles temporelles et spatiales variables est un enjeu majeur. Parmi les nombreuses méthodes permettant de quantifier leurs flux, la plupart sont destructives ou indirectes. La démocratisation d’une technologie non invasive basée sur l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) donnant accès à des mesures précises de qualité et quantité des flux dans la plante, permettrait de dépasser les limites des approches actuelles en écophysiologie végétale. Ce travail de thèse porte sur la tomate, une plante modèle et le second fruit le plus consommé dans le monde. Le principal objectif était de développer et d’appliquer des méthodes IRM pour mesurer les flux d’eau dans la plante de tomate. Le second objectif était de coupler ces investigations IRM à des approches histologiques afin d’évaluer les liens structure-fonction des tissus conducteurs. Le troisième enjeu était d’utiliser la modélisation comme outil d’intégration des connaissances acquises afin d’identifier des traits anatomiques et fonctionnels potentiellement impliqués dans la plasticité génétique et environnementale des déterminants des flux. Pour répondre à ces questionnements, nous avons combiné mesures histologiques à différentes échelles de la plante (pédicelle et tige), expérimentations IRM réalisées sur un scanner IRM de 9,4T et modélisation écophysiologique de la tomate pour intégrer les résultats. Nous avons mis en évidence une forte variabilité génétique de la surface des tissus conducteurs à l’entrée des fruits ainsi qu’une réduction en réponse au déficit hydrique. Ces variations contribuaient à expliquer en partie la variabilité de masse fraiche et de matière sèche des fruits. Une méthode IRM basée sur le principe d’entrée de coupe a été développée puis appliquée à différents niveaux de la tige principale en condition témoin et en conditions de déficit hydrique. Nous avons mis en évidence une réduction des flux xylémiens le long de la tige principale qui s’explique par une diminution de la surface active du bas vers le haut de la tige, alors que la vitesse du flux est relativement stable. Enfin, nous avons utilisé un modèle structure fonction afin d’intégrer les principaux résultats obtenus, notamment concernant la conductivité théorique déduite des mesures IRM. Cette intégration a clairement montré l’importance de mesurer in situ les flux et les potentiels hydriques pour mieux estimer les conductances dans le xylème. Cette exploration a permis de développer un cadre conceptuel dans le but d’étudier de manière non destructive les flux d’eau chez la tomate et chez d’autres espèces. Ce travail ouvre également des perspectives afin de mesurer des flux phloémiens ainsi que des flux au niveau du pédicelle du fruit, qui sont des données importantes pour améliorer les modèles d’allocation des ressources dans la plante.