Journées « Plantes et Peuplements Virtuels » PLANTVIRT 2008 – 27-28 mars 2008, Lyon, ENS

1. Journées « Plantes et Peuplements Virtuels »PLANTVIRT 2008 – 27-28 mars 2008, Lyon, ENS Introduction Pourquoi : quoi et dans quel contexte ? Pourquoi : dans quel but ? Déroulement des journées Que pouvons-nous en attendre ? PLANTVIRT 2008 – Plantes et peuplements virtuels 27-28 mars 2008 – Lyon – 1

2. Pourquoi : quoi et dans quel contexte? • Depuis une vingtaine d’années … • Développement de modèles de plantes représentant des jeux d’interactions • au sein de la plante • la structure (topologie et géométrie) • le fonctionnement • la morphogenèse • entre la plante et son environnement • Des noms différents • architecture des plantes, modèles architecturés • plantes virtuelles • modèles structure – fonction du développement des plantes, … PLANTVIRT 2008 – Plantes et peuplements virtuels – 27-28 mars 2008 – Lyon – 2

3. Pourquoi : quoi et dans quel contexte? • « Computer models that treat plants as consisting of elementary units have become increasingly popular. The core of such a model is the description of what happens in a single element.... A computer program takes care of all the elements and integrates their activities to the functioning of the whole plant. Both the 3-D architecture and the metabolic processes can be treated in the same model at the same time in a natural way. Increasing speed of computers, developing programming tools and available mathematical techniques have made the construction of such models increasingly feasible. » — Risto Sievänen, Annikki Mäkelä, Eero Nikinmaa, organizers of the first SFTM workshop in Helsinki (preface of Silva Fennica, Vol 31, issue 3, 1997) PLANTVIRT 2008 – Plantes et peuplements virtuels – 27-28 mars 2008 – Lyon – 3

4. Pourquoi : quoi et dans quel contexte? • Depuis une vingtaine d’années … • Développement de modèles de plantes virtuelles … • … né d’une rencontre entre • un socle de connaissances sur la plante • sa morphologie, son développement, son fonctionnement, son environnement, … • des questions très concrètes • une fascination pour la beauté algorithmique des plantes • des évolutions méthodologiques et technologiques radicales • … mettant en jeu des interactions entre disciplines de plus en plus nombreuses • botanique (structurale), morphologie, écophysiologie • informatique, mathématiques appliquées • biomécanique, physiologie, génétique, épidémiologie, … PLANTVIRT 2008 – Plantes et peuplements virtuels – 27-28 mars 2008 – Lyon – 4

5. Pourquoi : quoi et dans quel contexte? • Depuis une vingtaine d’années … • Développement de modèles de plantes virtuelles … • … né d’une rencontre entre disciplines • … élargissant progressivement le champ des processus couverts • élaboration de la qualité du bois • fonctionnement cellulaire du méristème • intégration au niveau du fonctionnement des couverts, des peuplements, des paysages • etc. PLANTVIRT 2008 – Plantes et peuplements virtuels – 27-28 mars 2008 – Lyon – 5

6. le résultat de processus développementaux cellulaires et moléculaires sous contrôle génétique et environnemental, que l'on peut aussi interpréter en termes évolutifs • le support de processus macroscopiques de croissance et de fonctionnement (signalisation, croissance foliaire, interaction plante-environnement, biomécanique, etc.) sous contrôle génétique et environnemental • le support de processus écologiques, biologiques et physiques qui ne concernent pas directement le fonctionnement de la plante (épidémiologie […], propagation du feu, interception de la lumière, atténuation du bruit, etc.) • des briques élémentaires dans le fonctionnement d'écosystèmes et paysages virtuels • des objets informatiques (des structures multi-échelles topologiques et géométriques) qu'il faut pouvoir manipuler pour une grande diversité d'applications (de l'agronomie à la visualisation des paysages, du jeu vidéo à la simulation militaire) • etc… PLANTVIRT 2008 – Plantes et peuplements virtuels – 27-28 mars 2008 – Lyon – 6

7. Pourquoi : quoi et dans quel contexte? • Depuis une vingtaine d’années … • Développement de modèles de plantes virtuelles … • … mettant en jeu des approches interdisciplinaires • … aboutissant à la constitution de fait d’une communauté scientifique • internationale • des lieux de rendez-vous • SFTM96, SFTM98, SFPM01, SFPM04, SFPM07 • PMA03, PMA06 • des lieux et des réseaux de production scientifique • Calgary, Helsinki, Queensland, Wageningen, Beijing, Davis, … • Montpellier, Clermont-Ferrand, Grignon, Avignon, … PLANTVIRT 2008 – Plantes et peuplements virtuels – 27-28 mars 2008 – Lyon – 7

8. Pourquoi : quoi et dans quel contexte? • Des affichages forts • SSD 2005-2009 du département EA de l’INRA • « CT2 : Modélisation des plantes et de l'interaction génotype – environnement • Priorité 3 : Plantes virtuelles : intégration à la plante et au m2, applications à l’analyse des conséquences de stress biotiques et à la gestion du couvert • L'ambition est de développer des modélisations informatiques génériques 3D de la croissance, du développement et des relations plante – environnement. » • Projets structurants / Outils et Méthodes • « Modèles de représentations 3D de plantes » • « Modèle de paysage virtuel et simulation des transferts » • Des évolutions similaires, quoique moins explicites, dans d’autres départements de l’INRA • Un affichage tout aussi clair à l’INRIA PLANTVIRT 2008 – Plantes et peuplements virtuels – 27-28 mars 2008 – Lyon – 8

9. Pourquoi : quoi et dans quel contexte? • Depuis une vingtaine d’années … • Développement de modèles de plantes virtuelles … • … mettant en jeu des approches interdisciplinaires • … aboutissant à la constitution d’une communauté scientifique • internationale • et nationale … • Cirad, INRA, AgroParisTech, SupAgro – Montpellier, … • INRIA, ECP, universités, … • … qui a bénéficié, et bénéficie, d’accompagnements variés : • une AIP 1991-1993, des écoles-chercheurs, au moins 3 ASC INRA depuis 2002, etc. • 2 EPI INRIA complémentaires associant le Cirad et l’INRA • un élément déterminant du partenariat RTRA Montpellier – INRIA • des plates-formes • etc. PLANTVIRT 2008 – Plantes et peuplements virtuels – 27-28 mars 2008 – Lyon – 9

10. Pourquoi : dans quel but ? • Depuis une vingtaine d’années, un développement remarquable, bourgeonnant, buissonnant, auto-organisé, accompagné, … • qui a suscité l’interrogation de Gilles Kahn le 5 octobre 2005 • Quelle visibilité internationale ? Quelle reconnaissance académique ? • Quelles applications ? Quelles utilisations ? Quel partenariat industriel ? • Un besoin conjointement exprimé par le département EA et le DSPPV de faire le point • sur l’avancement des fronts de science dans ce domaine • sur les applications attendues • sur l’organisation de notre dispositif • sur nos ambitions collectives PLANTVIRT 2008 – Plantes et peuplements virtuels – 27-28 mars 2008 – Lyon – 10

11. Déroulement • Un séminaire de deux jours préparé par un comité de programme ouvert, … • INRA : EA, BV, EFPA, GAP, SPE • Cirad • INRIA • … accueilli dans un site où œuvre une équipe concernée (méristème virtuel) • … autour de deux axes • un état des lieux partagé • une réflexion plus prospective PLANTVIRT 2008 – Plantes et peuplements virtuels – 27-28 mars 2008 – Lyon – 11

12. Un état des lieux partagé • Différents angles pour couvrir, sans l’épuiser, la diversité des situations et des projets (équipes, méthodes, niveaux d’intégration, espèces étudiées, processus étudiés, applications, …) • Des synthèses • Des défis méthodologiques • Des thématiques • Des exemples flash • Des plates-formes PLANTVIRT 2008 – Plantes et peuplements virtuels – 27-28 mars 2008 – Lyon – 12

13. Des ateliers de réflexion plus prospectifs • Différents angles pour couvrir la diversité des situations et des projets(équipes, méthodes, niveaux d’intégration, espèces étudiées, processus étudiés, applications, …) • Plates-formes : mutualisation des outils et des méthodes • Stratégies de partage des données • Génétique, physiologie et approches cellulaires et moléculaires • Réseau architecture et épidémiologie • Agronomie et changements d’échelles PLANTVIRT 2008 – Plantes et peuplements virtuels – 27-28 mars 2008 – Lyon – 13

14. Que pouvons-nous en attendre ? • Une connaissance, plus complète et partagée, de ce qui est fait dans les différentes équipes • Quelles questions biologiques, écologiques, agronomiques ? • Quelles finalités ? Quelles applications ? • L’identification partagée de fronts de science • Quels verrous cognitifs, méthodologiques, technologiques ? • Quelles interfaces favoriser ? • Quels besoins d’intégration ? • Une meilleure organisation / visibilité / lisibilité de notre dispositif • Quelles collaborations entre équipes ? • Quels investissements partagés et à partager ? • Quels partenariats existants et à développer ? PLANTVIRT 2008 – Plantes et peuplements virtuels – 27-28 mars 2008 – Lyon – 14