Résumé
Les racines des plantes jouent un rôle important dans la croissance et le développementdes plantes, et il est bien connu que les interactions mécaniques entre une croissance racinaireet le sol environnant peuvent avoir un impact majeur sur la croissance des racines et parconséquent sur la production de biomasse végétale. Ces interactions mécaniques sont l’un desnombreux facteurs qui peuvent expliquer la variabilité de l’architecture des racines, y comprisles facteurs génétiques, environnementaux et l’instabilité du développement. Mais ce facteura souvent été sous-estimé. Nous supposons que la structure hétérogène du sol à l’échelle desgrains, démontrée par la large répartition des forces des contacts entre les grains, peut influencerd’une manière significative la forme des trajectoires de croissance des racines. Ce travail dethèse vise à déterminer comment les grains dans les sols granulaires se réorganisent sous l’actionde la croissance des racines, et en retour, comment les forces résultantes agissant sur lesapex des racines modifient leur développement, y compris la cinématique de leurs trajectoires.En modélisant la croissance racinaire dans un milieu granulaire par un modèle numérique 2Den utilisant la méthode des éléments discrets (DEM).Des études paramétriques ont été réalisées afin (i) d’estimer l’influence de la structure granulaire(distribution de grains de diamètre, la cohésion, la fraction volumique ...) et les propriétésmécaniques des racines (la rigidité à la flexion) sur le signal de force axiale agissantsur la pointe de la racine, et sur les trajectoires et (ii) de définir les lois physiques généralesqui peuvent être utilisées en outre pour analyser des données expérimentales. Les courbes dedistribution des forces axiales calculées normalisées par leurs moyennes au cours d’une périodedonnée de la croissance, sont caractérisées par une loi de puissance décroissante pourles forces en dessous de la force moyenne, et une décroissance exponentielle pour les forcesplus grandes que de la force moyenne, reflétant ainsi la large répartition des forces à l’intérieurd’un matériau granulaire. Une analyse de l’écart-type des déformations locales des trajectoiresdes racines, met en valeur deux régimes de croissance racinaire en fonction la rigidité de la racine.Une première régimelorsque le sol contrôle les déformations des racines, et une deuxièmelorsque la racine est trop rigide, et se déplace plus les grains environnants durant la croissance.Une relation force-forme est déduite à la fin, montre une correlation entre l’écart-type des redirectionsde la racine, la force moyenne exercée par le sol sur l’apex et valeur force maximalede cette force pour une rigidité infinie.