Caractérisation multi-échelle de la dynamique de croissance d'un réseau fongique : étude du champignon filamenteux Podospora anserina

La forme végétative des champignons filamenteux est constituée par un réseau branchant d'hyphes en croissance, le mycélium. Cette structure dynamique permet le développement optimal de l'organisme jusqu'à la reproduction, en lui conférant une capacité d'exploration et d'exploitation efficace de son environnement. Dans cette étude, la dynamique de croissance en deux dimensions du champignon filamenteux Podospora anserina a été caractérisée par une approche multi-échelle. À partir d'un dispositif de microscopie en champ clair développé au laboratoire, nous obtenons une collection d'images du mycélium, régulièrement réparties sur les 20 premières heures de croissance à partir de la germination d'une ascospore. Les images couvrent l'intégralité de la surface du mycélium (jusqu'à 1 cm), tout en conservant une résolution permettant de distinguer individuellement les hyphes (5 µm). L'analyse du réseau mycélien dans sa globalité s'appuie sur l'extraction de grandeurs dynamiques caractéristiques du développement et de la complexité du réseau : longueur du mycélium, nombre d'apex et de noeuds (connexions entre les hyphes), ou encore surfaces délimitées par les hyphes. Ainsi, les profils de croissance de mycéliums résultant de conditions de croissance variées (contraintes nutritives, lumineuses ou de température) ont été précisément quantifiés. D'autre part, une analyse à l'échelle de l'hyphe (environ 5 µm) a permis de caractériser les vitesses de croissance des apex, la répartition des branchements le long de l'hyphe, et les interactions entre deux branches proches au sein du mycélium. Une distinction claire entre hyphes latérales et apicales a pu ainsi être établie. De plus, en nous appuyant sur une simulation du réseau mycélien de P. anserina sous la forme d'un arbre binaire, et calibrée à partir des données expérimentales, nous montrons comment le mycélium optimise extension et densification. Tout, d'abord la distribution observée des angles de branchement apicaux correspond à la maximisation de l'extension radiale et orthoradiale du thalle, tout en minimisant les chevauchements. Dans un deuxième temps, nous montrons que les hyphes latérales maximisent l'exploitation du substrat par croissance radiale de la densité en retard de phase avec le front d'exploration. Enfin, des structures intracellulaires ont été observées par une approche de microscopie en fluorescence. En particulier, la dynamique des noyaux, du Spitzenkörper, et la répartition des septa chez P. anserina ont été analysées.