La combinaison des mathématiques et de la tomodensitométrie TAO permet de comprendre comment les arbres interceptent la lumière

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Qu'ont en commun les arbres et les statistiques? Pierre Dutilleul, statisticien et professeur du Département des sciences végétales de l'Université McGill, affirme qu'il est possible de mieux comprendre de nombreux systèmes naturels à l'aide de modèles et d'équations, à condition de collecter les données appropriées.

Le professeur Dutilleul est l'un des premiers scientifiques à avoir utilisé un tomodensitomètre assisté par ordinateur (TAO) pour étudier l'incidence de la branchaison végétale sur l'interception de la lumière. « Nous collectons des données à l'aide d'un tomodensitomètre TAO, qui mesure essentiellement la densité tridimensionnelle, pour quantifier la complexité des diagrammes de ramification des plantes », explique-t-il. « Nous obtiendrons ainsi un modèle plus complet et précis qui permettra de mieux comprendre pourquoi certains végétaux sont plus réceptifs à un type d'éclairage donné. Cette question est importante car, à long terme, elle permettra de réduire l'application d'engrais et les émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère grâce à l'amélioration de la photosynthèse ».

Le professeur Dutilleul et son équipe utilisent des données obtenues à l'aide d'un tomodensitomètre TAO pour créer des images tridimensionnelles représentant le couvert végétal. Une plante, par exemple, un jeune cèdre, est soumise au tomodensitomètre; un ordinateur convertit ensuite les données obtenues en un modèle tridimensionnel numérique. Comme le feuillage et les branches fournissent des données différentes sous l'effet de la tomodensitométrie TAO, on peut retirer les feuilles du modèle. Les images paramétrables qui en découlent offrent des renseignements plus précis que les méthodes conventionnelles de caractérisation des végétaux. On peut ensuite utiliser ces renseignements pour évaluer la quantité de lumière interceptée par les plantes.

« Notre système et nos modèles nous permettront de prévoir les diagrammes de ramification qui seront les plus efficaces sur le plan de l'interception de la lumière », affirme M. Dutilleul. « Il s'agit évidemment d'un facteur important lorsqu'on détermine les végétaux qui seront cultivés dans un environnement caractérisé par une courte photopériode ».

Tout au long de sa carrière, le professeur Dutilleul a établi des relations entre la statistique et les sciences de la vie. Ses recherches en statistique appliquée à McGill comportent des composants temporels (dimension du temps) et spatiaux (dimension de l'espace). Il applique ses méthodes statistiques aux sciences agronomiques, biologiques et de l'environnement. Par exemple, il collabore actuellement avec des entomologistes (chercheurs spécialisés dans les insectes), afin d'évaluer l'incidence de divers types de coton transgénique sur les populations de papillons. Grâce aux installations de tomodensitométrie TAO dont il a coordonné l'établissement et le démarrage, les chercheurs en sciences végétales, animales et des sols disposent d'un formidable outil qui leur permet de faire avancer la recherche dans ces secteurs.