Le fruit est un organe organisé hiérarchiquement, composé de cellules provenant de différents tissus. Sa qualité, définie par des traits tels que la taille et la composition du fruit, est le résultat d'une chaîne complexe de processus biologiques. Afin de progresser dans notre compréhension du développement de la qualité, il est nécessaire d'analyser le fruit comme un système, dans lequel les processus interagissent à différents niveaux d'organisation (Génard et al., 2007).

Dans ce but, un modèle de fruit virtuel est actuellement développé dans l'unité PSH.

Description du modèle

Dans sa version de base, le fruit est représenté comme un compartiment unique qui échange des ressources et des informations avec la plante et l'environnement extérieur. Au sein du fruit, un certain nombre de processus contrôlent l'acquisition et la redistribution de ces ressources vers des fonctions métaboliques, donnant lieu à un large panel de phénotypes possibles en termes de taille et de composition du fruit.

La version actuelle du modèle comprend 5 modules, principalement développés pour les fruits de pêcher, correspondant aux principaux processus impliqués dans la construction de la qualité du fruit :

• GROWTH= modèle biophysique d'expansion du fruit. Il existe en deux versions légèrement différentes, une pour la pêche et une pour la tomate (Fishman & Génard, 1998 ; Liu et al., 2007)
• SUGAR = répartition du carbone dans les principaux sucres (Génard & Souty, 1996 ; Génard et al., 2003)
• CITRATE = synthèse du citrate (Lobit et al., 2003)
• MALATE = accumulation d'acide malique (Lobit et al., 2006)                                                                                                                                                                                   
• ETHYLENE = émission d'éthylène (Génard & Gouble, 2005)

Les modules peuvent être lancés indépendamment ou combinés ensemble dans un modèle intégré du fonctionnement des fruits. Tous les modules sont pilotés par des facteurs environnementaux, comme la température, l'humidité ou l'état de la plante (potentiel hydrique et concentration en sucre dans le phloème) qui sont donnés en entrée des modules.

Le fruit virtuel comme outil pour les agronomes et les généticiens

Le fruit virtuel peut être utilisé pour simuler les effets de facteurs agronomiques et environnementaux sur le développement et la qualité des fruits (Génard et al., 2010) et pour analyser les interactions entre génotype et environnement dans le contrôle de caractères phénotypiques complexes (Bertin et al., 2010).

Vers un modèle de fruit multi-échelle

Une version multi-cellulaire et multi-échelle du modèle de fruit virtuel, intégrant explicitement la division cellulaire, l'endoréduplication et le processus d'expansion, est actuellement en cours, dans la perspective de la "crop-system-biology" (Baldazzi et al., 2012a,b).

La connexion du Fruit Virtuel à un modèle architectural végétal a également été réalisée, permettant une analyse approfondie des conséquences du déficit hydrique et de la limitation en carbone sur la croissance du fruit en fonction de la position du fruit et du stade de développement, chez la tomate (Baldazzi et al., 2013).

Contacts

Pour plus d'informations, veuillez contacter :

Michel Génard : michel.genard@inrae.fr

Dario Constantinescu : dario.constantinescu@inrae.fr