Morphologie cellulaire du péricarpe de tomate Au cours de la croissance du fruit

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1 Morphologie cellulaire du péricarpe de tomate Au cours de la croissance du fruit M.-F. Devaux, A. Moïse, B. Bouchet, I Marty, M. Lahaye, F. Guillon Équipe Parois Végétales et Polysaccharides Pariétaux Biopolymères, Interaction et Assemblage INRA Nantes 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 1

2 Rôle de l hétérogénéité spatiale des végétaux? Propriétés d usages mécaniques, sensorielle, dégradabilité, Composition chimique globale Organisation spatiale Génétique Conditions agro-climatiques 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 2

3 Organisation spatiale des parois végétales Morphologie cellulaire Différents types cellulaires proportion et organisation des types cellulaires? Hétérogénéité de composition des parois végétales de chaque type cellulaire? dans la paroi 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 3

4 Pour répondre. Cartographie histologique morphologie cellulaire identification des différents types cellulaires arrangement cellulaire dans un organe : fruit, tige, racine, Cartographie chimique propriétés naturelles des polymères : imagerie hyperspectrale marquage spécifique : anticorps développements d outils d outils d imagerie et et d analyse d images pour pour quantifier l organisation spatiale 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 4

5 Structure cellulaire du péricarpe de tomate 8.5 mm Tissu Tissu hétérogène Nombre de de couche couche cellulaire? Morphologie des des cellules cellules? Rôle Rôle des des faisceaux? Distribution des des cellules cellules en en fonction de de la la position dans dans le le tissu tissu? 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 5

6 Contrainte : une très forte variabilité biologique 8515 µm mh mo 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 6

7 Analyse de la structure cellulaire du péricarpe de tomate Analyse à l échelle de l organe, grande taille de cellule de parenchyme : Analyse du péricarpe à l échelle du cm² : macro-vision Très forte hétérogénéité biologique => approche statistique descriptive de 5 à 10 répétitions par modalité Paramètres globaux : épaisseur du péricarpe, position des faisceaux, taille moyenne des cellules Mesures locales, cartographie : Profils de taille en fonction de la distance à l épiderme 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 7

8 Traitement d images 5.87 mm départ Distance à l épiderme 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire Région d intérêt faisceaux 8

9 Analyse granulométrique et morphologique Morphologie mathématique en niveaux de gris fermeture : comparable à un tamisage des objets sombres : les cellules x Image d origine x x taille ~= 215 µm 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 9

10 Courbe granulométrique Morphologie mathématique en niveaux de gris x 386 µm fermeture : élément structurant : vertical linéaire Variation de la somme des niveaux de gris (%) 200 µm 10.7 mm 450 µm 467 µm Fermeture de taille croissante (µm) 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 10

11 Courbe granulométrique locale Morphologie mathématique en niveaux de gris fermeture linéaire verticale fermeture linéaire verticale 438 µm Variation de la somme des niveaux de gris (%) 442 µm 532 µm Fermeture de taille croissante (µm) 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 11

12 Profil de taille locale Morphologie mathématique en niveaux de gris Taille moyenne (µm) 10.7 mm Distance à l épiderme (µm) fermeture linéaire verticale fermeture linéaire verticale 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 12

13 Profil de forme locale Morphologie mathématique en niveaux de gris Fermetures linéaire verticale = mv linéaire horizontale = mh 10.7 mm élongation el ( x) = mh mv Distance à l épiderme (µm) 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 13

14 Application : Construction du fruit Cinétique de croissance Localisation des régions de croissance Vert mature jours 1 cm 21 jours 14 jours Morphologie cellulaire Arrangement cellulaire 7 jours 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 14

15 Croissance du fruit : Exemples d images 7 jours 14 jours 5.87 mm 21 jours 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire Vert mature 15

16 Paramètres globaux Épaisseur de péricarpe Externe = position des faisceaux Courbe granulométrique globale du péricarpe 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 16

17 Analyse locale : Profils de taille et forme 14 jours 21 jours Vert mature Taille verticale élongation 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 17

18 Cartographie de synthèse Cellules allongées sous l épiderme Petites cellules rondes allongées horizontalement au niveau des faisceaux Cellules ~300 µm allongées verticalement plus dans la région interne Cellules ~400 µm allongées verticalement dans la région interne, et externe 1 mm de cellules ronde sous épiderme 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 18

19 Conclusion Approche statistique descriptive par macro-vision Même outil de visualisation/échelle pour les différents stades de développements Approche par analyse de texture Paramètres de traitement dépendant du stade de développement Profils de taille et de forme synthèse de l évolution : mise en évidence de croissance différentielle en fonction de la position : notamment par rapport aux faisceaux Normaliser les profils? 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 19

20 Arrangement cellulaire dans les organes µm 8515 µm Tomate Maïs Pomme µm 29 novembre 2011 PEPI MACS Journée Images et Statistiques Spatiales : de la cellule au territoire 20

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