Découverte d'une dynamique de développement commune aux plantes, champignons et animaux
le 25 juin 2025
Quel est le point commun entre les nervures de feuilles, les lamelles de champignons et les pinces de homards ? Réponse : une même dynamique de formation que l'on retrouve dans de très nombreux organismes vivants et qui vient d'être mise en lumière par une équipe franco-britannique dont fait partie Régis Chirat du LGL-TPE. Leur travaux sont publiés ce 25 juin dans la revue Interface de la Royal Society.
La coquille de certains gastropodes est ornée d’épines complexes, d’apparence fractale, dont le développement demeurait un mystère. En proposant un modèle théorique expliquant leur morphogenèse, des chercheurs du LGL-TPE et de l’Institut de mathématiques de l’université d’Oxford ont mis en lumière une dynamique régissant également le développement de structures hiérarchiques étonnamment diverses chez les plantes, les champignons et les animaux.
L’étude montre que les épines fractales des coquilles de gastropodes se forment lorsqu’une instabilité mécanique de la membrane sécrétrice dilate épisodiquement un motif autosimilaire de microplis généré mécaniquement en continu, et enregistrés sous forme de stries spirales durant la croissance. Ces stries spirales apparaissent séquentiellement suivant la même dynamique que celle régissant le développement de la paroi d’algues unicellulaires, des nervures des feuilles, des lamelles des champignons, du flotteur des « Galères portugaises », du squelette des coraux, des denticules des pinces de homards, des tiges des crinoïdes, des denticules des requins-scie, de la denture des « poissons vampires » ou des pseudo-dents d'un oiseau fossile.
Bien que ces structures soient extrêmement différentes, chez des organismes de trois règnes distincts, émergent à des échelles et niveaux d’organisation très différents, et impliquent différents mécanismes de développement, leur croissance séquentielle suit la même dynamique générique : subdivision récursive d’un domaine en croissance associée à une condition d'irréversibilité donnant une « mémoire » au système. Cette étude à l'interface biologie-physique suggère que des instabilités mécaniques sont impliquées dans la dynamique de croissance de ces structures hiérarchiques chez les plantes, les champignons et les animaux, et propose un nouveau cadre théorique d’analyse de leur développement.
Figure scientifique de l'article - Figure scientifique de l'article Structures hiérarchiques autosimilaires suivant la même dynamique chez les plantes, des champignons et des animaux.
La même suite de chiffres (1.1, puis 1.2.1, 1.3.2.3.1, 1.4.3.4.2.4.3.4.1, 1.5.4.5.3.5.4.5.2.5.4.5.3.5.4.5.1…) reflète le même développement séquentiel des unités du motif, avec 1 pour primaire, 2 pour secondaire etc…. (A-B) Les stries spirales chez les gastropodes Muricidés sont dilatées en épines fractales chez Chicoreus ramosus (A) ou en longues épines simples chez Murex pecten (B). (C) L'algue verte unicellulaire Micrasterias radiosa. (D) Coupe transversale d'une feuille d’Oyat, Ammophila arenaria. (E) Réseau vasculaire de la feuille de Strelitzia reginae. (F) Lamelles sous le chapeau de l'Agaricomycètes, Psathyrella gracilis. (G) Squelette corallien de Fungiidae Cycloseris boschmai. (H) Siphonophore Physalia physalis échoué sur une plage. (I) Pince de homard Homarus gammarus. (J) Crinoïde fossile Encrinus liliiformis, Trias. (K) Requin-scie Pristiophorus cirratus. (L) "Poisson vampire" Cynodon gibbus. (M) Crâne de l'oiseau fossile Pelagornis, Miocène.
Contact scientifique
Régis CHIRAT, enseignant-chercheur à l'université Claude-Bernard-Lyon-1.
regis.chirat [at] univ-lyon1.fr
