Abhatoo - Centre Nationale de Documentation

Les racines des plantes jouent un rôle important dans la croissance et le développement des plantes, et il est bien connu que les interactions mécaniques entre une croissance racinaire et le sol environnant peuvent avoir un impact majeur sur la croissance des racines et par conséquent sur la production de biomasse végétale. Ces interactions mécaniques sont l’un des nombreux facteurs qui peuvent expliquer la variabilité de l’architecture des racines, y compris les facteurs génétiques, environnementaux et l’instabilité du développement. Mais ce facteur a souvent été sous-estimé. Nous supposons que la structure hétérogène du sol à l’échelle des grains, démontrée par la large répartition des forces des contacts entre les grains, peut influencer d’une manière significative la forme des trajectoires de croissance des racines. Ce travail de thèse vise à déterminer comment les grains dans les sols granulaires se réorganisent sous l’action de la croissance des racines, et en retour, comment les forces résultantes agissant sur les apex des racines modifient leur développement, y compris la cinématique de leurs trajectoires. En modélisant la croissance racinaire dans un milieu granulaire par un modèle numérique 2D en utilisant la méthode des éléments discrets (DEM).
Des études paramétriques ont été réalisées afin (i) d’estimer l’influence de la structure granulaire (distribution de grains de diamètre, la cohésion, la fraction volumique ...) et les propriétés mécaniques des racines (la rigidité à la flexion) sur le signal de force axiale agissant sur la pointe de la racine, et sur les trajectoires et (ii) de définir les lois physiques générales qui peuvent être utilisées en outre pour analyser des données expérimentales. Les courbes de distribution des forces axiales calculées normalisées par leurs moyennes au cours d’une période donnée de la croissance, sont caractérisées par une loi de puissance décroissante pour les forces en dessous de la force moyenne, et une décroissance exponentielle pour les forces plus grandes que de la force moyenne, reflétant ainsi la large répartition des forces à l’intérieur d’un matériau granulaire. Une analyse de l’écart-type des déformations locales des trajectoires des racines, met en valeur deux régimes de croissance racinaire en fonction la rigidité de la racine. Une première régime lorsque le sol contrôle les déformations des racines, et une deuxième lorsque la racine est trop rigide, et se déplace plus les grains environnants durant la croissance. Une relation force-forme est déduite à la fin, montre une corrélation entre l’écart-type des redirections de la racine, la force moyenne exercée par le sol sur l’apex et valeur force maximale de cette force pour une rigidité infinie.