Modélisation de la déconstruction de la biomasse lignocellulosique basées sur des images de microscopie en 4D (espace + temps) - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Access content directly
Conference Papers Year : 2020

Modélisation de la déconstruction de la biomasse lignocellulosique basées sur des images de microscopie en 4D (espace + temps)

Abstract

La biomasse lignocellulosique (BL) est une des ressources renouvelables les plus abondantes et les moins chères. Elle constitue aujourd’hui une voie prometteuse vers la production à grande échelle de produits et d’énergies biosourcées. Cependant sa complexité structurale et chimique (récalcitrance) la rend difficile à déconstruire. Dans cette étude, nous combinons l'acquisition d’images confocales 4D (espace + temps), le traitement d'image et la modélisation pour mieux comprendre la déconstruction de la BL se produisant aux échelles cellulaire et tissulaire ainsi que ses facteurs structuraux sous-jacents. Pour ce faire, nous avons centré notre étude sur l’hydrolyse enzymatique de tiges de maïs. Les échantillons ont été suivis avec un microscope confocal à balayage laser afin d'acquérir des images 4D des parois des cellules au cours de leur déconstruction. Ces images ont ensuite été traitées en utilisant une extension d'un pipeline existant [1] permettant de suivre la dynamique de l’autofluorescence des parois des cellules et de quantifier un certain nombre de facteurs structuraux aux échelles cellulaires et tissulaires (épaisseur de la paroi cellulaire, surface et volume des cellules, etc.). Les données ainsi collectées ont permis dans un premier temps de mettre en évidence une forte corrélation entre certains facteurs structuraux tels que l’épaisseur de la parois et la vitesse de la dégradation. Elles ont dans un second temps été utilisées pour développer un modèle basé sur la dynamique d’intensité de chaque voxel permettant de décrire la déconstruction de la parois cellulaire au cours du temps. Le modèle est constitué d'un ensemble d'équations différentielles ordinaires qui, une fois calibrées, ont montré une très bonne capacité à reproduire la variation d'intensité au cours du temps et ce pour différentes valeurs d’épaisseurs de parois. Le modèle a été intégré au sein du logiciel BIOMODLAB spécialisé dans l’analyse et la modélisation des processus bio-chimiques aux échelles cellulaires et tissulaires qui est développé par notre équipe et qui sera prochainement rendu open-source.
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Origin : Files produced by the author(s)

Dates and versions

hal-03670708 , version 1 (17-05-2022)

Identifiers

  • HAL Id : hal-03670708 , version 1

Cite

T. Viné, Gabriel Paës, Yassin Refahi. Modélisation de la déconstruction de la biomasse lignocellulosique basées sur des images de microscopie en 4D (espace + temps). 13èmes journées du Réseau Français des Parois, May 2022, Versailles, France. 1p. ⟨hal-03670708⟩
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