Vers un modèle dynamique du méristème apical caulinaire d'Arabidopsis thaliana - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Toward a dynamic model of the shoot apical meristem of Arabidopsis thaliana

Vers un modèle dynamique du méristème apical caulinaire d'Arabidopsis thaliana

Résumé

The huge quantity of data generated by the "large scale" biology allows for
a new approach of developmental biology: an approach based on modeling at
a cellular level. Nowadays, genetic patterns and genetics pathways
involved in morphogenesis begin to be analyzable. In that context, it becomes
possible to understand how the plants architecture may be influenced by these
cellular or molecular scale mechanisms.

In a first part of this work, tools dedicated to digitization and analysis of
cellular tissues and their evolution through time were developed. We set up
a software chain for quantitative analysis of morphological characteristics of
plant tissues through time, starting from images created using an acquisition
protocol based on confocal microscopy.

Then, we developed a first growth model of the shoot apical meristem (a
population of stem cells in the plants) to study the initiation of lateral
organs. To account for existing biological knowledge, our model was developed
at organ scale. The genetic state, the physiological state and the growth of
each cell are simulated together with hormones fluxes between cells. This model
allowed for prediction and analysis of accumulation zones of hormones in
digitized meristems. Thanks to these studies, we were able to develop a dynamic
model of the meristem from which phyllotactic patterns emerge from cell growth
and cell-cell interactions.

All the computer tools developed during this PhD have been integrated into
a multi-language software platform. In particular, this platform was used to
test different software development techniques involved in the integration of
compiled and interpreted languages in the context of morphogenesis study.
L'affluence des résultats de la biologie "à grande échelle" permet d'envisager une nouvelle approche de la biologie du développement fondée sur une modélisation à l'échelle cellulaire. Aujourd'hui, l'organisation génétique et les mécanismes d'action de ces gènes sur les processus de morphogénèse commencent à être analysables. Dans ce contexte, il devient envisageable de comprendre comment l'architecture des plantes peut être modulée par ces mécanismes aux échelles moléculaire et cellulaire.
Dans une première partie de ce travail, des outils de digitalisation et d'analyse de tissus cellulaires et de leur évolution dans le temps ont été développés. Dans ce cadre, nous avons mis en place une chaîne de traitement, partant d'images issues d'un protocole d'observation basé sur la microscopie confocale et allant jusqu'à l'analyse quantitative de caractères morphologiques et leur évolution au cours du temps.
Ensuite, nous avons créé un premier modèle de la croissance du méristème apical caulinaire (une population de cellules souches chez les plantes) dans le but de comprendre le déterminisme du positionnement des organes latéraux de la plante. Pour rendre compte des connaissances biologiques existante, notre modèle a été développé à l'échelle de l'organe et inclus la simulation pour chaque cellule de son état génétique, de son état physiologique et de sa croissance, et la simulation des flux d'hormones entre les cellules. Ce modèle nous a
permis de prédire et d'analyser les accumulations d'hormones dans des méristèmes digitalisés. Ces études nous ont conduits à développer un modèle dynamique de fonctionnement du méristème capable de faire émerger des motifs phyllotaxiques sur la base d'une croissance cellulaire et d'une interaction cellule à cellule.
Tous les outils informatiques développés au cours de cette thèse ont été intégrés dans une plate-forme logicielle multi-langages. Cette plate-forme a notamment permis de tester des techniques de développement liés à l'intégration de langages compilés et de langages interprétés dans le cadre de l'étude de la morphogénèse.
Fichier principal
Vignette du fichier
these_full.pdf (26.38 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates et versions

tel-00011669 , version 1 (22-02-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00011669 , version 1

Citer

Pierre Barbier de Reuille. Vers un modèle dynamique du méristème apical caulinaire d'Arabidopsis thaliana. Autre [cs.OH]. Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011669⟩
540 Consultations
1204 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More