Thèse de doctorat en physique de la propagation des embolies dans les feuilles : imagerie rapide et microfluidique biomimétique (H/F)

Description du Poste

Sujet De Thèse

Lors d’un épisode de sécheresse, l’eau circulant sous tension dans les vaisseaux des plantes peut se rompre et laisser place à des bulles d’air. Ces embolies interrompent localement le transport de l’eau et peuvent se propager dans les réseaux vasculaires des feuilles, contribuant au dysfonctionnement hydraulique de la plante. Malgré l’importance de ce phénomène, les mécanismes physiques qui déterminent la vitesse et les trajectoires de propagation des embolies restent encore mal compris.

Cette thèse expérimentale poursuivra deux objectifs complémentaires.

Le premier volet consistera à caractériser la propagation des embolies dans des feuilles biologiques. Un dispositif d’imagerie combinant une caméra ultrarapide et une caméra plus lente sera développé afin de détecter les événements d’embolisation, de déclencher les acquisitions rapides et de mesurer leur dynamique sur des échelles de temps allant de plusieurs heures à quelques microsecondes. Le travail comprendra la conception et l’automatisation du montage expérimental, la synchronisation des caméras, l’optimisation de l’éclairage et le développement de méthodes de traitement d’images permettant d’extraire les trajectoires et les vitesses de propagation. Plusieurs espèces végétales et différents niveaux de ramification du réseau vasculaire seront étudiés. Des caractérisations complémentaires par tomographie à rayons X et par microscopie électronique environnementale pourront être réalisées avec la plateforme de caractérisation de l’Institut afin de relier les dynamiques observées à l’anatomie des feuilles.

Le second volet portera sur le développement de dispositifs microfluidiques biomimétiques reproduisant de manière contrôlée les principales propriétés hydrauliques des feuilles. Les systèmes existants simplifient fortement la géométrie, la connectivité et la déformabilité des réseaux vasculaires réels. La personne recrutée concevra et fabriquera, principalement en PDMS, des réseaux microfluidiques réticulés et hiérarchiques présentant une fidélité accrue avec les feuilles biologiques. L’influence de la topologie du réseau, de la taille des canaux et des constrictions, de leur déformabilité et des flux d’évaporation sur les trajectoires d’embolisation sera étudiée. Les dispositifs seront réalisés en s’appuyant sur la plateforme de microfabrication de l’INPHYNI, équipée notamment d’une salle blanche.

Les deux approches seront conduites en interaction étroite. Les observations effectuées sur les feuilles guideront la conception des systèmes biomimétiques, tandis que les expériences microfluidiques permettront d’isoler et de contrôler les mécanismes physiques responsables de la propagation des embolies.

La thèse vise ainsi à établir de nouveaux liens entre mécanique des fluides, matière molle, microfluidique et hydraulique végétale.

Compétences recherchées

Le projet s’adresse à une personne ayant une formation en physique, mécanique des fluides, biophysique, sciences de l’ingénieur ou dans un domaine proche, avec un goût marqué pour le travail expérimental.

Une grande autonomie sera nécessaire pour concevoir les expériences, identifier les paramètres pertinents, améliorer les montages existants et proposer de nouvelles configurations expérimentales. La personne recrutée devra faire preuve de curiosité scientifique, de rigueur, d’initiative et d’aptitude à travailler dans un environnement interdisciplinaire.

Une expérience en optique, imagerie rapide, traitement d’images, programmation scientifique, microfluidique ou microfabrication constituera un atout. Des connaissances théoriques ou numériques en mécanique des fluides seront également appréciées.

Votre Environnement de Travail

La thèse sera réalisée à l’Institut de Physique de Nice, INPHYNI, unité mixte de recherche du CNRS et d’Université Côte d’Azur. L’INPHYNI est un laboratoire de physique couvrant un large éventail de thématiques, avec une forte activité en mécanique des fluides, physique de la matière molle, biophysique, microfluidique et phénomènes interfaciaux.

Le projet s’inscrit dans le cadre de l’ERC Starting Grant EMBIOMO, consacrée à l’étude de la dynamique des embolies dans les réseaux vasculaires des feuilles et au développement de modèles biomimétiques permettant de reproduire ces phénomènes dans des conditions contrôlées.

La personne recrutée intégrera une équipe constituée de doctorants, de post-doctorants et de chercheurs aux profils théoriques et expérimentaux. Des réunions scientifiques régulières permettront de coordonner les différentes approches du projet, de confronter les résultats expérimentaux aux modèles physiques et de favoriser les échanges entre les membres de l’équipe.

Le travail bénéficiera des équipements de l’Institut, notamment d’une caméra ultrarapide, de plateformes d’imagerie et de caractérisation, ainsi que d’une plateforme de microfabrication comprenant une salle blanche.

La thèse sera menée en collaboration étroite avec des biologistes et biomécaniciens d’INRAE spécialisés dans l’hydraulique des plantes et la vulnérabilité des végétaux à la sécheresse. Ces collaborations permettront l’accès à des échantillons biologiques, à des compétences en physiologie végétale et à des échanges réguliers pour l’interprétation des résultats.

L’INPHYNI offre un environnement scientifique riche et vivant, comprenant des séminaires réguliers, de nombreuses collaborations nationales et internationales et des interactions quotidiennes entre expérimentateurs et théoriciens.

Rémunération et avantages

Rémunération

2300 euros bruts par mois

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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