Les structures arborescentes sont omniprésentes dans les règnes animaux et végétaux. Chez les vertébrés, les organes branchés résultent généralement du branchement répété d'un feuillet épithélial dans un tissu mésodermal. Si la biologie moléculaire a permis d'identifier les principaux gènes impliqués dans l'émergence et la régulation de la forme, les mécanismes explicites de branchement et d'organisation de ces branchements en un arbre auto-évitant et remplissant l'espace restent largement débattus.

En me basant d'abord sur le développement des poumons, je présenterai les résultats d'un modèle reposant sur la diffusion depuis le mésenchyme distal du ligand promouvant la croissance épithéliale, phénomène observé dans la plupart des organes branchés. Le tissu sont traités comme des milieux continus et la diffusion et la croissance sont simulés en 3D par éléments finis. Nos résultats montrent que le branchement auto-évitant du feuillet epithélial survient spontanément et résulte d'une instabilité de croissance dont je décrirai les mécanismes : les bourgeons concentrent spontanément le flux diffusif de ligand par effet de pointe, tandis que le flux devient quasi-nul entre deux bourgeons se rapprochant, ce qui empêche les collisions. Ce mécanisme établit un lien explicite entre gradients transcriptionnels et régulation de la forme, et suggère que l'auto-organisation pourrait jouer un rôle majeur lors du développement des organes branchés.

Finalement, les données expérimentales comme le modèle suggèrent que le crosstalk épithélium-mésenchyme joue un rôle important dans la régulation - tant biologique que géométrique - de la forme. Je discuterai des différences mécanistiques que cela suggère entre le branchement des organes et le branchement végétal.