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Proposition de stage de master 2 pour l'année universitaire 2022-2023 :

Titre du stage :

Modélisation hydro-mécanique de la formation du bois dans les arbres

Encadrants : Félix Hartmann (PIAF) et Christophe Godin (RDP, Lyon)
Contacts : felix.hartmann@inrae.fr, christophe.godin@inria.fr
Mention importante : Ce stage pourra être suivi d'une thèse, dont le financement est déjà acquis.

Présentation du sujet :

Les troncs d’arbres s’épaississent par formation cyclique de bois à partir d’une fine couche de cellules souches, le cambium, située entre l’écorce et le bois déjà formé. L’état mécanique du cambium est très particulier car il s’agit d’un tissu mou comprimé entre deux tissus plus rigides.  Cela n’empêche pas les cellules souches de se diviser, de s’élargir, et finalement de se différencier en bois. Elles y parviennent grâce à leur pression osmotique, qui s’oppose à la contrainte imposée par l’écorce. L’équilibre des forces en présence est cependant mal compris. De plus, une hypothèse actuelle est que le champ de contraintes mécaniques ne fait pas que limiter la croissance mais agirait aussi comme un signal interprété par les cellules souches pour orienter leur plan de division. Cela expliquerait l’origine de l’organisation cellulaire très régulière du cambium et du bois.
Les aspects mécaniques de la formation du bois ont pourtant été peu abordés. Il manque des modèles mathématiques pour estimer le champ de contraintes dans le cambium et étudier son effet sur la croissance et l’organisation du tissu. C’est un des objectifs du projet ANR CEMACam (Computations and Experiments on the MechAnics of Cambium), porté par les laboratoires PIAF (Clermont-Ferrand), LMGC (Montpellier) et RDP (Lyon).
La / le stagiaire contribuera au développement d’un modèle de formation du bois couplant les aspects mécaniques et hydriques, en suivant, selon son choix, l’une des deux pistes suivantes :
    • décrire le tissu comme un milieu continu, en utilisant le méthode des éléments finis ;
    • décrire le tissu explicitement comme un matériau cellulaire.
Les outils numériques nécessaires à la construction de l’un ou l’autre de ces modèles sont déjà disponibles. À l’issue du stage, un premier modèle devrait être construit, à l’aide duquel le rôle de la mécanique dans la formation du bois pourra être exploré quantitativement.
La / le stagiaire devra avoir des compétences en modélisation (mathématique, mécanique ou biophysique). Une connaissance de la méthode des éléments finis n’est pas requise mais pourrait être un plus. Une attirance pour l’interdisciplinarité est en revanche attendue.