Les feuilles des plantes sont des composantes clés des cycles du carbone et de l’eau à l’échelle du globe. Practiquement tout le carbone provenant de l’atmosphère vers les écosystèmes terrestres transite par les feuilles, tout comme eviron 70% de l’évapotranspiration. La recherche en écophysiologie a principalement mis l’accent sur les stomates et les cellules du mésophylle et leurs réactions aux changements de conditions environnementales. Toutefois, il y a un grand volume vide à l’intérieur des feuilles, l’espaces intercellulaire entre les stomates et les cellules du mésophylle, et cet espace a été que très peu étudié jusqu’à maintenant. Mes travaux actuels portent sur la relation entre la structure et le fonctionnement des feuilles. J’étudie l’anatomie des feuilles, tant en deux qu’en trois dimensions, le tout en relation avec la photosynthèse, la transpiration, et les processus diffusifs entre les stomates et les chloroplastes. Ces travaux combinent anatomie et mesures écophysiologiques, en plus de modélisations et autres analyses informatisées.
Vous trouverez ici une sélection de publications de mes deux champs de recherches principaux, tout comme un aperçu d’autres projets où j’ai été impliqué. La liste complète de mes publications, avec liens vers le texte, se retrouve dans la page Publications.
Structure et fonction des plantes
Théroux-Rancourt et al. (2021) Maximum CO2 diffusion inside leaves is limited by the scaling of cell size and genome size. Proceedings B of the Royal Society 288, 20203145.
Nous démontrons que la taille du génome est corrélé avec la taille et la densité des cellules de tous les tissus de la feuille et que des plus petites cellules permettent d’augmenter la surface disponible pour la diffusion du CO2 à l’intérieur des feuilles. La réduction de la taille du génome aurait donc permis aux angiospermes de maintenir un apport en CO2 élevé malgré les concentrations décroissante durant le Crétacé.
Earles et al. (2018) Beyond porosity: 3D leaf intercellular airspace traits that impact mesophyll conductance. Plant Physiology 178(1), 148–162.
À l’aide d’images obtenue par microCT, nous avons explorer des traits fonctionnels autres que la porosité et avons réévalué la méthode pour estimer la tortuosité dans les feuilles de broméliades, un famille idéale à cause de son spectre d’espèces de type CAM à C3 et de porosité des feuilles.
Théroux-Rancourt et al. (2017) The bias of a 2D view: Comparing 2D and 3D mesophyll surface area estimates using non-invasive imaging of internal leaf structure. New Phytologist 215(4), 1609–1622
Cet article présente la première comparaison de quatre méthodes d’estimation de la surface des cellules du mésophylle utilisées à ce jour aux mesures faites sur des données de microCT en 3D.
Théroux-Rancourt and Gilbert (2017) The light response of mesophyll conductance is controlled by structure across leaf profiles. Plant, Cell & Environment 40, 726–740.
La variation de la conductance du mésophylle avec la lumière peut n’être qu’apparente, et est expliquée par la variation de l’intensité lumineuse à l’intérieur de la feuille.
Earles et al. (2017) Excess diffuse light absorption in upper mesophyll limits CO2 drawdown and depresses photosynthesis. Plant Physiology
L’absorption en excès de lumière diffuse par rapport à la lumière directe dans le mésophylle palissadique entraîne la sous-optimalité de la photosynthèse chez le tournesol.
Biologie computationnelle
Théroux-Rancourt, Jenkins, Brodersen, McElrone, Forrestel, Earles (2020) Digitally deconstructing leaves in 3D using X-ray microcomputed tomography and machine learning. Applications in Plant Sciences 8(7), e11380.
Nous présentons et validons un outil d’apprentissage automatique écrit en langage Python pour l’automatisation de la segmentation de scans de feuilles fait par microCT.
Conductance du mésophylle
Théroux-Rancourt, Éthier, Pepin (2015) Greater efficiency of water use in poplar clones having a delayed response of mesophyll conductance to drought. Tree Physiology 35, 172–184.
Les clones de peupliers hybrides plus efficaces dans leur utilisation de l’eau ont un retard de quelques jours dans le déclin de la conductance du mésophylle par rapport à la conductance stomatique.
Théroux-Rancourt, Éthier, Pepin (2014) Threshold response of mesophyll CO2 conductance to leaf hydraulics in highly transpiring hybrid poplar clones exposed to soil drying. Journal of Experimental Botany 65, 741–753.
Cet article appuie la théorie de l’isolation hydraulique partielle du mésophylle par rapport au flux de transpiration principal dans la feuille, et ce à travers une variation non-simultanée de la conductance stomatique et du mésophylle.
Autres projets en physiologie végétale
Sperling et al. (2017) Temperature gradients assist carbohydrate allocation within trees. Scientific Reports 7, 3265.
Les sucres non-solubles sont allouée préférentiellement à la partie aérienne de l’arbre au printemps, tandis que ces sucres sont allouées aux racines à l’automne, et des conditions estivales mènent à une allocation égale entre la partie aérienne et les racines.