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Une application inédite dans le domaine du phénotypage des plantes

Une équipe de recherche menée par Emmanuel de Langre, professeur au Laboratoire d’hydrodynamique, vient de développer un dispositif de phénotypage des plantes sans contact et par signature vibratoire. Un brevet, en copropriété École polytechnique/CNRS/Inra, a été déposé en vue d’une future utilisation industrielle.

Le phénotypage non destructif d’une plante consiste à identifier une caractéristique physique de lots de plantes et de la suivre au cours de leur croissance. Cela permet par exemple de révéler les différences entre différents traitements expérimentaux ou entre différents génotypes. Il existe ainsi des plateformes de phénotypage haut-débit (high throughput phenotyping) qui se développent dans le monde entier, capables de traiter des centaines de plantes chaque jour et pour lesquelles des entreprises spécialisées développent des systèmes de mesure non destructifs.

Une équipe du Laboratoire d’hydrodynamique de l’X (CNRS/École polytechnique), en collaboration avec le Laboratoire de physique et de physiologie intégratives de l’arbre en milieu fluctuant (Université Clermont-Auvergne /INRA) et l’Institut de biologie intégrative de la cellule (Université Paris-Sud/CNRS/CEA) vient de mettre au point une nouvelle méthode de phénotypage sans contact par signature vibratoire qui a récemment fait l’objet d’un dépôt de brevet.

Le vent déforme et fait bouger les plantes, de l'arbre entier à la feuille individuelle. Ces mouvements sont importants pour la plante, pour son fonctionnement, sa croissance et parfois sa survie. Ainsi, la connaissance des fréquences vibratoires permet de construire une signature mécanique de la plante analysée, particulièrement utile pour connaitre, par exemple, le risque de casse au vent ou de déformation en période sèche. C’est là que réside cette innovation*.

La méthode de phénotypage sans contact par signature vibratoire, développée conjointement par l’École polytechnique, le CNRS et l’INRA, permet de caractériser, de manière précoce et discriminante, des phénotypes inconnus jusqu’alors. Déjà largement automatisée, elle peut être optimisée pour le phénotypage haut-débit de plantes. Elle est de plus complémentaire des méthodes classiques de caractérisation des dimensions des plantes (analyse d’image ou pesées) ou des spectroscopie et fluorométrie optiques déjà mises en œuvre dans le domaine du phénotypage haut-débit. En révélant de nouveaux phénotypes inconnus, elle permet de mesurer des caractères qui sont importants pour éviter la verse des plantes face au vent, une source majeure de pertes de rendement.

Dans le cadre du programme de prématuration1 Vibrophene du CNRS, un brevet, en copropriété École polytechnique/CNRS/INRA vient d'être déposé. Deux prototypes de machines automatiques ont été construits et sont actuellement en phase de test intensif par les équipes du CNRS à Gif-sur-Yvette et de l'INRA à Clermont-Ferrand. Ces nouvelles machines permettent d’industrialiser le résultat du phénotypage, le phénotype de la plante étant rendu disponible en moins d’une minute contre 2 à 3 heures auparavant.

En savoir plus sur le phénotypage sans contact par signature vibratoire ici.


*Le programme de prématuration du CNRS a pour objectif de détecter des projets émergents à fort potentiel d’innovation et de soutenir les toutes premières étapes de leur développement. Il propose un accompagnement de la prématuration des projets par l’intermédiaire de recommandations et de moyens financiers supplémentaires pour permettre aux projets d’atteindre, au maximum, un niveau 3 sur l’échelle TRL1, pour entrer ensuite dans le process de maturation classique.