Equipe : MECA

Doctorant : VAN ROOIJ Arnoul

Encadrants de thèse :  GRIL Joseph ,  BADEL Eric , Gael Godi

Période : Novembre 2019 - Juillet 2023

Description du sujet

L’étude des branches d’arbre a souvent été délaissée au profit de celle des troncs. Pourtant, leur simple posture constitue un défi à la gravité qui a de quoi impressionner. Bien que semblant largement surdimensionnées mécaniquement, il arrive que sous la pression d’un environnement fluctuant, ces branches cassent. Si dans la plupart des cas, les causes sont identifiées, il reste des situations où le mystère reste entier ; en témoigne le phénomène des « casses estivales » : des chutes de branches en fin de journées chaudes, sans vent. Ces branches ne montrent a priori aucun signe de faiblesse particulier, et l’analyse post-mortem par les experts ne permet pas de comprendre le phénomène sous-jacent à ces ruptures brutales. Dans un contexte de réchauffement des villes, les politiques de développement des espaces arborés pour atténuer les îlots de chaleur urbains se développent, et cette problématique des chutes brutales devient un enjeu important. Pour aborder cette question complexe, nous avons proposé une approche pluridisciplinaire. Des enquêtes ont été réalisées à travers la presse ainsi qu’auprès des gestionnaires et des experts de l’arbre urbain, afin de récolter des informations principalement concentrées chez ces praticiens. Elles ont permis de faire ressortir quelques pistes de recherche. D’un point de vue théorique, la rupture des branches ne pouvait être étudiée sans aborder le volet de leur état mécanique. Un modèle numérique a donc été développé pour simuler la mise en place des contraintes longitudinales dans une branche lors de sa croissance ; laquelle conduit inexorablement à une augmentation de ses dimensions et de sa masse. Appliqué à des maquettes virtuelles de branches, ce modèle a permis d’évaluer les performances et rôles mécaniques respectifs des moteurs du contrôle postural d’une branche en distinguant les stratégies des groupes feuillus et résineux. Enfin, différents volets expérimentaux ont visé à alimenter et/ou tester ce modèle. Ces travaux ont aussi permis de mettre en évidence des marqueurs intrinsèques de la branche ou des conditions environnementales (la saison) qui semblent affecter le critère de surdimensionnement des branches et donc, a priori, leur tenue à la rupture. L’ensemble de ces travaux ouvre de nombreuses perspectives expérimentales et de modélisation, afin de confirmer et élargir ces premiers résultats à une plus large gamme d’essences. Au-delà de la question initiale de la casse estivale, ce projet s’inscrit dans un thème plus large de compréhension du fonctionnement biomécanique des branches, qui leur permet d’assurer leur pérennité tout au long de leur développement malgré leurs dimensions et poids croissants, et l’environnement fluctuant dans lequel elles évoluent.

Financement

CNRS

Liens

https://hal.science/tel-04281436v