Description du sujet de thèse

Contexte : Les plantes ne possèdent pas de cœur pour piloter la circulation de leurs fluides internes, mais s'appuient sur deux mécanismes : la pression osmotique et l'évaporation. Ces deux mécanismes sont régulés activement, respectivement, par la production de solutés ou l'ouverture de sites d'évaporation. Les effets osmotiques conduisent à des pressions de turgescence élevées, responsables du maintien de la forme des plantes non lignifiées. Nous nous intéressons ici à un aspect spécifique de la circulation des fluides chez les plantes : la réhydratation des graines desséchées. Sous l'eau, les graines attirent l'eau par effets osmotiques, ce qui entraîne une forte augmentation de volume et potentiellement de fortes pressions. Les graines des plantes agissent comme des éléments d'un type particulier de milieux granulaires, peu étudié dans la littérature : les milieux granulaires gonflants.
Objectifs : L'objectif principal de ce sujet est de comprendre la physique de l'imbibition de ces milieux granulaires végétaux. Dans un premier temps, nous aborderons la dynamique temporelle de l'imbibition de graines individuelles dans l'eau, en utilisant des pois chiches en raison de leur forme quasi sphérique. Des coupes histologiques seront réalisées afin de comprendre quelles cellules gonflent, comme illustré à la figure c. Dans un deuxième temps, nous mesurerons les forces exercées par les graines lorsqu'elles sont hydratées dans des espaces confinés, par exemple entre deux plans, dans un tube ou une chambre. Dans un troisième temps, nous généraliserons ces résultats à différents types de graines végétales ou de matériaux hydrogels artificiels. Enfin, nous visons à utiliser ce milieu granulaire comme milieu autonome pour exercer des pressions par imbibition seule, reproduisant ainsi le phénomène de pression de turgescence. Ce travail est principalement expérimental, mais implique du travail numérique.

Contexte de travail

Environnement : Laboratoire Interdisciplinaire de Physique est localisé sur le campus de Grenoble, France.
Supervision : L'étudiant travaillera en équipe avec Philippe Marmottant (physique des plantes) comme directeur de stage, en collaboration avec Catherine Quilliet (modélisation), Olivier Stephan (fabrication 3D, hydrogels) et Pierre Recho (théorie des milieux poreux).
Collaboration : Le travail proposé sera réalisé en collaboration avec des chercheurs en biologie, afin d'approfondir la signification physiologique des résultats et de produire des observations anatomiques.


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