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Université Henri Poincaré - Nancy I (04/01/2002), Daniel Auclair (Dir.)
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Analyse et modélisation de séquences d'évènements botaniques: applications à la compréhension de la régularité d'expression des processus de croissance, de ramification et de floraison
Patrick Heuret1

Une entité botanique peut être considérée comme une succession ordonnée d'entités botaniques d'un niveau d'organisation inférieur (ex : une unité de croissance peut se décrire comme une succession de métamères). Pour chaque entité botanique, il est possible de mesurer un certain nombre de variables qui traduisent ses caractéristiques (longueur de l'entre-nœud, type de production axillaire). La succession des valeurs prises par une ou plusieurs variables mesurées est alors appelée « séquence d'événements botaniques ». Des travaux récents menés chez des arbres fruitiers et forestiers ont permis de développer une approche statistique adaptée à l'analyse d'échantillons de séquences allant de l'analyse exploratoire à la construction de processus Markoviens. L'objectif de cette thèse est (i) d'évaluer la pertinence d'une approche couplant analyse architecturale et analyse de séquences extraites d'architectures mesurées, (ii) d'apporter une vision et une compréhension nouvelle des phénomènes de croissance, de ramification et de floraison par l'utilisation de modèles statistiques adaptés et (iii) d'analyser les applications possibles des comparaisons de séquences et de modèles dans l'étude de l'influence du milieu et la caractérisation de la plasticité architecturale. Cette problématique est illustrée par (i) l'étude des structures de ramification des différents types d'unités de croissance des pousses annuelles mono- ou polycycliques de chêne rouge d'Amérique (Quercus rubra), (ii) des synchronismes de ramification et de floraison chez Cecropia obtusa et (iii) par l'étude de l'évolution de la phyllotaxie et des modalités de ramification au cours de l'ontogénie sur plusieurs espèces de Cupressus. Les résultats montrent que la répartition des productions axillaires sur une entité porteuse n'est pas aléatoire mais qu'elle est le plus souvent organisée en une succession de zones homogènes ou montre des motifs répétés à un niveau plus local. Les mécanismes sous-jacents potentiellement responsables des organisations révélées à diverses échelles et l'apport de la prise en compte de l'information structurelle des arbres dans la mesure et l'analyse statistique des données sont discutés
1:  AMAP - BotAnique et BioinforMatique de l'Architecture des Plantes
Quercus rubra – Cecropia obtusa – Cupressus – croissance – floraison – ramification – architecture – modèles Markoviens – analyse de séquences.

Analysis and modelling of sequences of botanical events: understanding the regularity of expression of the growth, branching and flowering processes
A botanical entity can be regarded as an ordered succession of botanical entities of a lower level of organisation (ex: a growth unit can be described as a succession of metamers). For each botanical entity, it is possible to measure several variables that reflect its characteristics (length of internode, type of axillary production). The succession of the values taken by one or several measured variables is then called “sequence of botanical events”. The recent work carried out on fruit and forest trees led to the development of a statistical approach dedicated to the analysis of sequence samples ranging from exploratory analysis to the building of Markovian processes. The objective of this thesis is (i) to evaluate the relevance of an approach coupling architectural analysis and analysis of sequences extracted from measured architectures, (ii) to bring a new vision and comprehension of the growth, ramification and flowering phenomena by the use of adapted statistical models and (iii) to analyse the possible applications of comparison of sequences and models in the study of the influence of the environment and the characterisation of architectural plasticity. These problems are illustrated by (i) the study of the branching pattern on various growth unit types belonging to mono- or polycylic annual shoots of red oak (Quercus rubra), (ii) synchronism of branching and flowering processes in Cecropia obtusa and (iii) the study of the evolution of phyllotaxy and branching pattern during ontogeny on several species of Cupressus. The results show that the distribution of the axillary productions on a bearing parent entity is not random but is generally organised as a succession of homogeneous zones or shows repeated patterns at a more local level. The subjacent mechanisms potentially responsible for the revealed patterns at various scales and the interest to take into account structural information of the trees in the measurement and the statistical analysis of the data are discussed
Quercus rubra – Cecropia obtusa – Cupressus – growth – flowering – branching – architecture – Markovians models – sequence analysis.

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