Pourquoi modéliser les arbres ?
Gilles Galopin
Les dimensions et la pérennité de l’arbre ont toujours rendu l’étude desa biologie difficile en contraignant les chercheurs à l’étude de processus physiologiques fragmentaires ou isolés. De nouvelles perspectives de recherche sont apparues avec l’analyse de l’architecture de l’arbre dans sa dimension tridimensionnelle (Barthélémy et al., 1995).
Elle a permis de définir les différentes entités structurales avec leurs relations topologiques et leur positionnement géométrique à l’aide du digitaliseur Polhemus 3 Space Fastrak et des logiciels développés à l’UMR PIAF (Dones et al.). Les plantes ainsi numérisées (Fig.1) ont permis le développement de modèles pour l’étude des effets des facteurs de l’environnement sur la croissance et le développement de la plante.
La modélisation est devenue un outil indispensable pour l’étude de la biologie de l’arbre. Elle peut être utilisée dans un objectif de compréhension d’un processus, plus ou moins complexe, mais également dans un objectif de simulation ou de prédiction du développement. Le choix du modèle sera fonction de l’objectif mais également de la nature des données expérimentales. Les modèles « mécanistiques » cherchent à expliquer un processus en représentant la plante sous forme de compartiments et en intégrant des fonctions biologiques entre chaque compartiment.
Ils peuvent intégrer plusieurs niveaux d’échelles, tels que l’allocation des ressources en eau, en azote ou en carbone entre le noeud et la feuille, ou la répartition de la biomasse entre les différents organes de la plante. Les modèles « statistiques », qui intègrent des données empiriques, permettent de quantifier l’effet de différents facteurs sur un processus et de tester des hypothèses, telles que l’eff et de la température sur la croissance d’un organe ou le développement des ramifications en fonction de l’âge de la plante.
La modélisation de l’arbre constitue un outil de simulation du développement de la plante avec la possibilité de génération de plantes virtuelles 3D (Fig. 2). Ces maquettes peuvent être utilisées pour calculer le microclimat de la plante (lumière et température), pour prédire l’eff et d’une taille ou pour simuler le développement de la plante dans le temps et dans l’espace. La modélisation constitue un outil d’aide à la décision qui peut être utilisé, dans le secteur horticole, pour optimiser la production de fruits ou pour prédire l’évolution de la forme de l’arbre d’ornement et évaluer son intérêt esthétique.