Un nouveau formalisme de modélisation pour la morphogenèse des tissus végétaux – PlantCPM

Le développement morphogénétique des organes végétaux est un processus complexe qui résulte de l’intégration combinatoire de processus cellulaires, mécaniques et de signalisation opérant à différentes échelles, des tissus jusqu’au niveau subcellulaire. Des études expérimentales ont mis en évidence l'importance des boucles de rétroaction entre des facteurs opérant à différentes échelles. Des modèles informatiques sont nécessaires pour déchiffrer la complexité systémique résultante. Un défi fondamental consiste aujourd’hui à développer des modèles multi-échelles qui peuvent rendre compte des boucles avant et des boucles de rétroaction, qui se prêtent à des implémentations optimisées en 3D, et qui sont congruents avec les images de microscopie pour permettre la validation du modèle et son initialisation à partir de données expérimentales. Le modèle Cellulaire de Potts, dont la popularité et l’efficacité dans la modélisation des tissus animaux sont désormais bien établies, répond à ces exigences. En comparaison, son potentiel pour les études sur les plantes reste pratiquement inexploré car sa formulation classique ne tient pas compte de la présence et des propriétés des parois semi-rigides entre les cellules végétales. Le projet PlantCPM s'attaquera à ce verrou en introduisant un nouveau formalisme dérivé du modèle Cellulaire de Potts et adapté à la modélisation de la morphogenèse des tissus végétaux. Le modèle sera validé en reproduisant des résultats obtenus avec les modèles morphogénétiques classiques des plantes. Nous utiliserons ensuite le modèle dans deux applications, d'une part pour caractériser systématiquement l'espace des formes qui peuvent être engendrées à partir de mécanismes de base définis et d’autre part pour déchiffrer les changements de forme observés au cours de l’embryogenèse précoce chez la plante modèle Arabidopsis thaliana.