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2023

Visite de Cédric Villani au PIAF

Nous avons eu le plaisir et l'honneur de recevoir en visite scientifique Cédric VILLANI au PIAF le mardi 12 janvier 2023 pour des échanges autour des expérimentations portant sur la réponse des arbres à leur environnement fluctuant. Notre illustre visiteur a consacré du temps pour échanger, visiter, observer et analyser les résultats et expériences en cours portant sur la proprioception dans la réponse au vent et à la gravité, la sûreté hydraulique et la survie des arbres, leur résistance au gel et la micro-tomographie du bois. Le compliment qu'il nous a adressé publiquement le lendemain, lors de sa conférence sur Blaise Pascal à l'occasion des cérémonies du 400ème anniversaire à l'UCA, en soulignant l'interdisciplinarité associant Physique, Physiologie et Mathématique autour de l'arbre au PIAF, a montré à quel point il avait apprécié cette visite et les échanges que nous avons eu entre chercheurs.

Extrait vidéo :

 

Archive revue ZOOM

2018

Habitat Soutenable grâce aux Boisements des Cités (HSBC)

Une formation expérimentale en partenariat avec l'ONG EarthWatch

2015

Sous l’impact des contraintes de gel, les arbres nous parlent

La cavitation et l’embolie gazeuse des vaisseaux du bois sont des stades ultimes de dépérissement des arbres.

(extrait du Zoom n°10 INRA Auvergne-Rhone-Alpes)

2014

Des arbres qui s’endurcissent face au vent

Sous l’effet du vent, les arbres subissent des flexions de leurs branches et du tronc. En réponse, ils réduisent leur croissance en hauteur diminuant ainsi leur prise au vent. Et pourtant les arbres poussent haut… Comment les arbres continuent-ils de grandir malgré le vent ?

2013

Prédire la limite altitudinale des arbres à partir de leurs résistances au gel

Prédire la limite altitudinale des espèces d’arbre européen semble possible à l'aide de trois paramètres physiologiques et anatomique simples,  liés à la résistance cellulaire et vasculaire au gel.

Article en ligne sur le site du département Environnement et Agronomie de l'INRA :

http://www.ea.inra.fr/Toutes-les-actualites/Predire-la-limite-des-arbres-en-altitude

2012

Les arbres disposent d’une faible marge de manœuvre face à la sécheresse

Le système hydraulique des arbres repose sur un mécanisme très instable car sans cesse soumis aux contraintes de l’environnement. Notre étude montre que les arbres de la planète fonctionnent à la limite du point de rupture hydraulique, ceci permet de mieux comprendre pourquoi les dépérissements des forêts dus aux sécheresses se produisent non seulement dans les régions arides, mais aussi dans les forêts humides, non considérées à risque jusqu’à ce jour.

Les plantes ont le sens de la rectitude

Les plantes ne peuvent pas maintenir leur port érigé à l’aide de la seule perception de leur inclinaison par rapport à la gravité. Il faut lui adjoindre une perception continue de la propre courbure de leurs tiges (proprioception) et une tendance à la rectification de celle-ci. Un modèle mathématique universel reproduit ainsi le contrôle des mouvements de redressement sur 11 espèces d’angiospermes, de la plantule de blé au tronc de peupliers.

Les arbres facilitent l’utilisation de leurs réserves en eau pour atténuer leurs risques d’embolie gazeuse

Les réserves hydriques des cellules de l’écorce jouent un rôle crucial dans le transport de l'eau par les vaisseaux du bois. Elles permettent d’atténuer les brusques changements de tension du xylème, ce qui réduit considérablement les risques d'embolie gazeuse dans ces vaisseaux. La conductance hydraulique radiale qui régit ces échanges d’eau semble être modulée par la présence de canaux à eau plus ou moins fonctionnels selon l’état de tension du xylème.

2011

Modélisation de la dynamique thermique de fruit au sein d’un couvert

La dynamique de température d’un fruit résulte d’un échange d’énergie avec son environnement et implique le climat, la structure de l’arbre, la localisation du fruit dans la couronne et ses propriétés thermiques. Des maquettes virtuelles 3D d’arbres et un modèle de simulation des transferts thermiques au sein du fruit ont été couplés. Ce modèle global a ensuite été évalué sur pommier en comparant les simulations à des mesures de dynamiques des températures des fruits en verger. Nous avons ainsi montré que notre modèle global est capable de simuler à la fois la dynamique de température à l'échelle de fruits, i.e. les gradients de températures internes et surfaciques, et la variabilité des températures de fruits à l'échelle de l'arbre au sein du couvert.

2010

Quelques pistes pour modéliser l’évolution de la résistance au gel des arbres dans des climats futurs

Dans le contexte du changement climatique global, il est admis que les arbres (industriels, forestiers, urbains ou fruitiers) sont menacés par des variations extrêmes des contraintes environnementales (eau, température, vent…) mettant en péril leur survie. Celle-ci dépend de l'état physiologique de l'arbre modulé par ces facteurs abiotiques. Notre étude a cherché à améliorer nos capacités de prédiction de l'endurcissement au gel des arbres pour mieux comprendre les conséquences d‟événements physiologiques ou climatiques extrêmes et mieux adapter leurs gestions vis-à-vis de ces risques.

Un formalisme de mécanique des fluides permet de quantifier la dynamique spatio-temporelle d'expression des gènes dans les organes en croissance

La régulation de l’expression des gènes (ie transcription – dégradation et silencing) est déterminée à partir de mesures instantanées sur des échantillons discontinus (Levine and Davidson, 2005). Cette approche est biaisée dans les tissus en croissance car les cellules sont déplacées et déformées entre deux temps de mesure. Cependant, ces composantes convective et dilutive peuvent être prises en compte par un formalisme de la mécanique des fluides, l’équation de continuité (Silk, 1984, Moulia and Fournier 2009).

2009

Comprendre et modifier l’environnement physique du fruit pour maîtriser sa qualité.

Si l’éclairement d’un fruit détermine en grande partie sa qualité (calibre, coloration, teneur en sucre), les pratiques actuelles des arboriculteurs restent empiriques pour contrôler cette qualité (ex. : taille d’éclaircie et modification de densité foliaire). Ainsi, même si depuis quelques années, les liens entre forme de l’arbre (son architecture) et éclairement du fruit au sein d’un couvert sont largement étudiés en recherche, les aspects températures des fruits restent peu connus en détails.

2008

Les sollicitations mécaniques : des régulateurs de croissance et d’allocation de la biomasse chez les arbres

En plantation d’alignement, foresterie et agroforesterie, les tubes plastiques sont souvent utilisés pour protéger les jeunes arbres des animaux et des traitements herbicides. Les arbres qui poussent sous ces protections présentent une forte croissance en hauteur, une faible croissance en diamètre et un faible développement racinaire comparés aux arbres sans protection. Cette différence d’allocation de la biomasse est observée même quand les tubes sont percés pour limiter l’effet de serre et assurer une bonne ventilation du CO2. Une caractéristique des arbres sans protection est leur stimulation mécanique par le vent, qui est connue pour modifier la croissance en dimension des plantes. L’expérimentation a consisté à tester si l’absence de sollicitations mécaniques dans le tube était responsable de la modification de l’allocation de la biomasse.

Pourquoi les arbres plus résistants à la cavitation sont-ils plus résistants à la sécheresse ?

La durabilité des écosystèmes forestiers est fortement compromise par l'occurrence d'événements climatiques extrêmes tels que des sécheresses d'intensités exceptionnelles par exemple. La fréquence de ces accidents risquant d'augmenter dans le futur, il importe de comprendre les mécanismes de survie des espèces forestières afin d'identifier du matériel génétique plus performant. La résistance du système vasculaire à la cavitation est un paramètre fortement corrélé aux exigences en eau des essences forestières et pourrait donc constituer un critère de sélection efficace pour la résistance à la sécheresse des arbres.