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FAITS MARQUANTS 2017
Membre fondateur de
DEPARTEMENT ENVIRONNEMENT ET AGRONOMIE
2
Département EA
FAITS MARQUANTS
2017
Sommaire
Publication d’un ouvrage collectif dirigé par le LSE sur l’Agromine ……………………
Les plantes compagnes en association à une culture de rente : un levier pour
réduire les intrants …………………………………………………………………………..
L’acidité des sols agricoles français diminue……………………...……………………...
Potentiel de l’approche ensembliste de modèles pour réduire les incertitudes de
prédiction de la production et des intensités des émissions de N2O de cultures
annuelles et de prairies………………………………………………...............................
Un nouveau cadre d’analyse de la diversité des formes d’agriculture ;
conséquences pour la recherche agronomique…………………………………………
Des systèmes agrivoltaïques dynamiques……………………………………………….
Les services écosystémiques rendus par les enherbements viticoles enfin
inventoriés……………………………………………………………………………………
Recyclage de matières fertilisantes d’origine résiduaire : faible impact sur les
teneurs en résidus pharmaceutiques et leurs effets écotoxicologiques dans les
agrosystèmes…………………………………………………...……………………………
Les systèmes de culture peu consommateurs de pesticides sont le plus souvent aussi
productifs et aussi rentables que les systèmes très dépendants des pesticides……..
Impact du changement climatique sur les maladies..……………………………………
L’entretien des fossés comme levier pour limiter la contamination des eaux par les
pesticides ……………………………………...……………………………………………..
TATA-BOX : une boite à outils pour accompagner la transition agroécologique des
territoires ruraux……………………………………………………………………………...
Quelles différences entre les successions de cultures en agriculture biologique et
conventionnelle ? Une analyse à l’échelle mondiale…………………………………….
Construire la qualité du champ à l’assiette : exemple de la tomate d’industrie ………
La combinaison modélisation & imagerie par résonance magnétique : une nouvelle
approche pour caractériser le devenir des polluants dans le sol…………….………..
Exploitation des processus épigénétiques : quel couplage avec la modélisation pour
orienter l’adaptation des cultures aux nouveaux défis sanitaires et
environnementaux ?………………………………………………………..……………….
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Publication d’un ouvrage collectif dirigé par leLSE sur l’Agromine :AGROMINING: FARMING FOR METALS -Extracting unconventional resources using plants
Résumé
Suite à l’animation (leader) d’un réseau européen et d’un réseau international sur l’Agromine (filière
intégrée de production de sels de métaux stratégiques par des cultures agroécologiques de plantes
hyperaccumulatrices de métaux et des procédés métallurgiques de synthèse à partir des biomasses
produites), le LSE a conçu, proposé et édité cet ouvrage collectif qui représente la première
synthèse mondiale sur le sujet.
Contexte et Enjeux
Le LSE a pris le leadership dans le domaine de l’agromine. Il anime au travers du LIA Ecoland et du
projet de laboratoire joint avec l’Université du Queensland (portant sur les ressources minières non
conventionnelles) un réseau mondial à deux niveaux : Européens (portage de deux projets
européens sur l’agromine associant l’essentiel des équipes travaillant sur le sujet) et International
reposant sur le partenariat LSE/SYSU/UQ.
Résultats
De fortes retombées médiatiques (diffusion le 21 janvier 2017 du documentaire : Sols Contaminés,
des plantes à la rescousse, 51 minutes sur Arte + courts reportages France Info TV, Reportage
France2 13h) et de fortes retombées scientifiques au travers de ce premier ouvrage rassemblant
toutes les connaissances acquises à ce jour par les leaders mondiaux qui ont contribué à
développer l’Agromine. Les quatre éditeurs sont tous membres du LSE (deux permanents et deux
chercheurs invités). Ils ont aussi largement contribué ainsi que des collègues du LIA Ecoland et de
l’UQ, au contenu de ce livre. Le succès de l’Agromine est aussi lié à celui du Labex Ressources21
(Université de Lorraine) 2011-2019 auquel l’INRA est associé et qui a permis de conforter tant les
actions de recherche (thèses et post-docs) que les réseaux actifs (chercheurs invités, workshop
international Nickel).
Perspectives
Complètement testée et éprouvée pour le cas du nickel, l’agromine s’intéresse maintenant à des
ressources minérales encore plus stratégiques (terres rares, métaux précieux,…) et l’ouvrage ouvre
largement ces nouvelles perspectives qui vont probablement se développer tant au niveau de la
recherche fondamentale qu’au niveau des applications commerciales et en partenariat avec
l’industrie minière.
Valorisation
Dans ces réseaux, trois entreprises (start-ups) sont directement impliquées dans ces travaux de
recherche et devraient assurer la transformation de 30 ans de recherches en une activité
économique viable et créatrice de richesse.
5
UMR LSE
Laboratoire Sols et
Environnement
Centre Grand-Est Nancy
Contact
Guillaume Echevarria
Guillaume.Echevarria@univ-
lorraine.fr
Priorités du document
d’orientation
#3Perf-2, #Climat3, #Climat-4,
#BioRes-1, #BioRes-2,
#BioRes-3
Plans d’action
Innovation, Stratégie
européenne et internationale,
Prospective scientifique
interdisciplinaire
Métaprogramme
EcoServ
Mots clés
Sols contaminés, services
écosystémiques, cultures non-
alimentaires, agromine, éco-
conception, bioéconomie &
économie circulaire
Département EA
Références bibliographiques
> Bani A, Echevarria G, Sulçe S, Morel JL (2015) Improving the agronomy of Alyssum murale for
extensive phytomining: A five-year field study. Int J Phytorem 17:117-127.
> Lange B, van der Ent A, Baker AJM, Mahy G, Malaisse F, Meerts P, Echevarria G, Pourré O,
Verbruggen N, Faucon MP (2017) Copper and cobalt accumulation in plants: a critical
assessment of the current status of knowledge. New Phytol 213:537-551.
> Lopez S, Piutti S, Vallance J, Morel JL, Echevarria G, Benizri E (2018) Nickel drives bacterial
community diversity in the rhizosphere of the hyperaccumulator Alyssum murale. Soil Biol
Biogeochem 114:121-130.
> Nkrumah PN, Baker AJM, Chaney RL, Erskine PD, Echevarria G, Morel JL, van der Ent A
(2016) Current status and challenges in developing nickel phytomining: an agronomic
perspective. Plant Soil, 406:55-69. doi : 10.1007/s11104-016-2859-4.
> Reeves RD, Baker AJM, Jaffré T, Erskine P, Echevarria G, van der Ent A (2017) A global
database for plants that hyperaccumulate metal and metalloid trace elements. New Phytol, sous
presse.
> Rodrigues J, Houzelot V, Ferrari F, Echevarria G, Laubie B, Morel JL, Simonnot MO, Pons MN
(2016) Life cycle assessment of agromining chain highlights role of erosion control and
bioenergy. Journal of Cleaner Production 139:770-778.
> van der Ent A, Baker AJM, Reeves RD, Chaney RL, Anderson CWN, Meech JA, Erskine P D,
Simonnot MO, Vaughan J, Morel JL, Echevarria G, Fogliani B, Qiu RL, Mulligan D (2015)
Agromining: farming for metals in the future? Environ Sci Technol 49:4773-4780.
> van der Ent A., Echevarria G., Baker A.J.M. & Morel J.L. (2018) AGROMINING: FARMING
FOR METALS – Extracting unconventional resources using plants. Mineral Resources Series.
Springer Interrnational Publishing AG, Cham, Switzerland, 312 pp.
DOI 10.1007/978-3-319-61899-9
> Zhang X, Laubie B, Houzelot V, Plasari E, Echevarria G, Simonnot MO (2016) Increasing purity
of Ammonium Nickel Sulfate Hexahydrate and production sustainability in a nickel phytomining
process. Chemical Engineering Research and Design, 106, 26-32.
doi: 10.1016/j.cherd.2015.12.009
6
Département EA
Les plantes compagnes en association à une
culture de rente : un levier pour réduire les
intrants
Résumé
Les plantes de services sont des espèces mises en culture n’ayant pas un objectif direct de
production, mais qui rendent des services écosystémiques permettant notamment, de réduire
l’usage des intrants. Dans ce travail, nous avons évalué l’intérêt d’associer des plantes de
services à des cultures pendant tout ou une partie de leur cycle. Nous avons réalisé une méta-
analyse des études publiées sur ce sujet, et avons étudié en détail les associations du colza
d’hiver à des plantes gélives dans un réseau de parcelles en France.
Contexte et Enjeux
Aujourd’hui, la durabilité d’une agriculture dépendante des produits de synthèse est plus que
jamais remise en question. L’augmentation de la biodiversité cultivée à l’échelle de la parcelle est
un levier majeur pour favoriser les régulations naturelles et réduire le recours aux intrants. Les
plantes « de services » sont des plantes qui ne sont pas récoltées mais qui fournissent des
services : couverture du sol, régulation des adventices, captage et fixation de l’azote, limitation de
l’érosion, stimulation de l’activité biologique du sol. Lorsqu’elles sont cultivées avec une culture de
rente pendant une partie significative de son cycle, on parle de « plantes compagnes » (figure 1).
Dans le cadre du projet CASDAR Alliance, nous avons souhaité quantifier les services
écosystémiques rendus par les associations d’une culture de rente à des plantes de services. Les
bénéfices attendus sont (1) la régulation naturelle des bioagresseurs au sens large, (2) la
réduction de l’utilisation d’engrais de synthèse via l’utilisation de processus biologiques et (3) le
maintien de la production.
Résultats
Grâce à une méta-analyse de résultats expérimentaux extraits de 34 articles scientifiques
couvrant 17 pays, nous avons montré que les plantes compagnes conduisent à une réduction de
56% de la biomasse d’adventices par rapport à une culture seule non-désherbée, et 42% par
rapport à une culture seule désherbée. Les cultures de maïs semées dans un mulch vivant sont
celles qui ont le plus bénéficié de l’association à des plantes compagnes.
7
UMR Agronomie
Centre Ile-de-France Versailles-
Grignon
Contacts
Valentin Verret
Muriel Valantin-Morison
David Makowski
Antoine Gardarin
Safia Médiène
Elise Pelzer
Priorité du document
d’orientation
#3Perf-1
Métaprogramme
Ecoserv
Mots clés
Plantes de services, plantes
compagnes, colza, adventices,
rendement
Département EA
Culturederenteseule
Mulchvivant
Semissimultané
Associa onenrelais
Figure 1 : Les plantes de services (en noir) peuvent être associées à des cultures (en blanc) selon
différentes modalités temporelles : un semis de la culture dans un mulch vivant de plantes de
services déjà établi, un semis simultané des plantes de services et de la culture, ou bien un semis
en relais des plantes de services dans la culture déjà bien établie.
Comparaisonàdessitua onnon-désherbées
Effetglobal
Céréalesàpaille– mulchvivantCéréalesàpaille–semissimultanéCéréalesàpaille–semisenrelai
Maïs– mulchvivantMaïs–semissimultané
Ra odesbiomassesd’aven ces Ra odesrendements
Colzaassociéàunmélange«vescecommune+vescepourpre+trèfled’Alexandrie»
Colzaassociéàunmélange«Féverole+len6lle»
En France, cette approche a été mise en pratique avec le colza : des plantes de services gélives,
le plus souvent choisies dans la famille des légumineuses sont semées en même temps que le
colza pour concurrencer les adventices et perturber les insectes pendant l’automne (Lorin, 2015).
La plante de service ne survivant pas à l’hiver, le colza termine son cycle sans concurrence et
bénéficie d’azote restitué par les résidus de plantes. Les résultats de 79 essais menés en France
entre 2009 et 2016 ont permis de valider cette technique. Les plantes légumineuses gélives
associées au colza permettent à la fois de réduire la fertilisation de 30 kg N/ha sans perdre de
rendement. De nombreuses espèces ont été testées, mais le mélange de féverole + lentille
associé au colza apparait comme étant globalement le plus performant. L’analyse de co-variables
agroenvironnementales a permis d’établir que ces associations sont particulièrement
intéressantes dans le cas de parcelles pauvres en azote au semis, et dans le cas de semis
précoce de colza.
Perspectives
Des travaux sur les processus permettant d’expliquer les phénomènes de facilitation observés
avec certaines associations (colza-mélanges à base de féverole) sont envisagés.
8
Département EA
Figure 2 : Effets de l’association d’une culture de rente (céréales à paille et maïs) à des plantes de
services sur la biomasse d’adventices et le rendement, selon les différentes modalités temporelles
d’association, dans les situations où la culture n’est pas désherbée. Le nombre de situations
expérimentales et le nombre d’études dans chaque cas sont indiqués entre parenthèses.
Figure 3 : Evaluation multicritère des services rendus par deux mélanges « féverole + lentille » ou
« 2 vesces + trèfle d’Alexandrie » associés au colza (lignes pleines), en comparaison au colza
seul (pointillés noirs). 0 = le moins bon, 1 = le meilleur.
ti
Valorisation
Ces travaux s’inscrivent dans le projet CASDAR Alliance, et ont fait l’objet de 2 publications
scientifiques (objets de cette fiche de faits marquants). Ils contribuent à lever les nombreux
verrous techniques de la culture du colza dans les systèmes économes en pesticides et en
agriculture biologique (gestion de l’enherbement et des insectes ravageurs, disponibilité de
l’azote). Un outil d’aide au choix des espèces intitulé CAPS (Colza Associé à des Plantes de
Services) a été développé en mobilisant l’expertise des partenaires du projet (entre autres :
chambres d’agriculture, ISARA, ESA d’Angers, etc.). Cet outil ainsi qu’un diaporama pédagogique
sont disponibles en téléchargement sur le site de l’unité : http://www6.versailles-
grignon.inra.fr/agronomie/Recherche/Regulations-biologiques/Projet-CASDAR-Alliance
Références bibliographiques
> Verret V., Gardarin A., Pelzer E., Médiène S., Makowski D., Morison M. 2017. Can legume
companion plants control weeds without decreasing crop yield? A meta-analysis. Field Crops
Research 204, 158-168. https://doi.org/10.1016/j.eja.2017.09.006
> Verret V., Gardarin A., Makowski D., Lorin M., Cadoux S., Butier A., Valantin-Morison M., 2017.
Assessment of the benefits of frost-sensitive companion plants in winter rapeseed. European
journal of agronomy. European Journal of Agronomy, 91, 93-103.
https://doi.org/10.1016/j.fcr.2017.01.010
> Thèse de Mathieu Lorin, 2015. Services écosystémiques rendus par des légumineuses gélives
introduites en tant que plantes de service dans du colza d'hiver : évaluation expérimentale et
analyse fonctionnelle.
9
Département EA
L’acidité des sols agricoles français diminue
Résumé
En utilisant une base de données nationale appelée Base de Données des Analyses de Terre,
nous montrons que l’acidité des sols de France a diminué entre 1996 et 2010. La quasi-totalité
des évolutions significatives du pH sont positives et représentent une augmentation annuelle
d’environ 0,025 unité de pH par an.
Contexte et Enjeux
Les sols non calcaires présentent une tendance naturelle à l’acidification, qui peut être accentuée
par des causes d’origine humaine (dépôts atmosphériques azotés et soufrés, fertilisation) ou
corrigée par des apports d’amendements neutralisants. Le pH des sols est la mesure la plus
répandue pour évaluer cette acidité. Des pH trop acides peuvent avoir des conséquences très
néfastes sur le maintien des fonctions écosystémiques des sols et leur fertilité.
A l’échelle nationale, l’évolution de ce paramètre est difficile à suivre en raison de sa grande
variabilité spatiale et de ses fluctuations intra-annuelles. Pour pallier cette difficulté, nous utilisons
des données historiques récoltées entre 1996 et 2010 et provenant d’analyses de terre réalisées à
la demande des agriculteurs, sur lesquelles nous appliquons un algorithme statistique pour tenir
compte des biais éventuels liés à la procédure d’échantillonnage non maîtrisée.
Résultats
Plus de 488 700 résultats d’analyses de terre réunies dans la Base de Données d’Analyses de
Terre (BDAT) ont été mobilisés pour étudier l’évolution du pH entre 1996 et 2010 en France.
Durant cette période, tous les laboratoires participant au programme BDAT ont utilisé strictement
la même méthode pour la détermination du pH. Les sols calcaires ont été exclus de l’étude car
nous avons fait l’hypothèse que ces sols ne subissent pas de variation de pH en raison de l’effet
tampon provoqué par le calcium. Les résultats ont été regroupés en deux périodes temporelles
(1996-2000 et 2006-2010) et par petites régions agricoles. L’algorithme statistique utilisé se base
sur des techniques Monte-Carlo et permet d’obtenir des cartes des évolutions assorties
d’incertitudes. Les résultats montrent que la quasi-totalité des évolutions statistiquement
significatives sont des hausses du pH. Près de 36 % de la surface des sols agricoles non
calcaires auraient subi une évolution positive, alors que seuls moins de 1 % montreraient une
évolution à la baisse.
Pour les surfaces restantes, aucune évolution
ne peut être démontrée, principalement en raison
d’effectifs trop faibles pour les statistiques.
Ce résultat suggère que l’augmentation des pH
dans les sols agricoles est générale. L’évolution
moyenne observée est de 0,025 unité de pH
par an. Les ventes d’amendements neutralisants
n’ayant pas montré d’augmentation au cours de
cette période, cette évolution est probablement
due aux effets combinés d’une baisse des
dépôts atmosphériques acides et d’une meilleure
gestion de la fertilisation azotée.
10
US Infosol
Centre Val de Loire
Contact
Nicolas Saby
Priorité du document
d’orientation
#Climat 4
Métaprogramme
Ecoserv
Mots clés
Sols, acidité, évolution, pH,
France
Département EA
Perspectives
Cette tendance pourra être vérifiée dans le futur avec l’ajout progressif de nouvelles analyses et
l’augmentation corrélative des effectifs. Plus généralement, les résultats montrent le potentiel
d’utiliser cette base de données pour montrer des évolutions des caractéristiques des sols
agricoles, sous réserve de mettre en place des procédures statistiques robustes permettant de
tester leur réalité.
Valorisation
Communication au congrès des journées de la fertilisation.
Référence bibliographique
> Saby N, Swiderski C, Lemercier B, Walter C, Benjamin P., Louis BP, Eveillard P, Arrouays D.
2017. Is pH increasing in the non-calcareous topsoils of France under agricultural management?
A statistical framework to overcome the limitations of a soil test database. Soil Use &
Management. 33, 460-470. DOI: 10.1111/sum.12369
11
Département EA
Figure 1: Evolution entre 1996-2000 and 2006-2010 des pH des parcelles agricoles échantillonnées
Potentiel de l’approche ensembliste de modèles
pour réduire les incertitudes de prédiction de la
production et des intensités des émissions de
N2O de cultures annuelles et de prairies
Résumé
Dans le cadre de l'Alliance globale de recherche sur les gaz à effet de serre (GRA) et de projets
FACCE-JPI, l’INRA a coordonné l’évaluation et l’inter-comparaison de 24 modèles carbone-azote
(16 pour les grandes cultures et 12 pour les prairies), considérés individuellement et comme un
ensemble, sur neuf sites expérimentaux répartis sur 4 continents. Pour la première fois, ce travail
montre le potentiel de l’approche par ensemble de modèles pour prédire de manière conjointe la
production végétale et l’intensité des émissions de N2O.
Contexte et Enjeux
Depuis les années 1990, la communauté scientifique internationale a mis au point des modèles
numériques pour simuler le rendement, les émissions de gaz à effet de serre (GES) et la
dynamique du carbone des terres agricoles. Par rapport aux méthodes d’estimation des émissions
du GIEC (niveau 1 et niveau 2), les modèles prennent mieux en compte les interactions entre le
sol, la végétation et l’atmosphère, et leur dépendance aux conditions climatiques et aux pratiques
agricoles. Ces modèles ont été largement comparés pour l’estimation du rendement des cultures,
mais beaucoup plus rarement et ponctuellement pour les émissions d’oxyde nitreux (N2O) dont les
performances ne sont connues que pour quelques sites. Ces lacunes constituent un obstacle
majeur à l'application opérationnelle des modèles dans les inventaires ou les plans d'action
nationaux, visant à réduire les émissions de GES par la modification des pratiques culturales. Leur
potentiel d'application peut être augmenté de manière significative, par l'utilisation d'un ensemble
de modèles, voire d'un méta-modèle permettant de diminuer l’incertitude dans les prédictions.
Le projet CN-MIP coordonné par l’INRA (2014-2017), élaboré dans le cadre européen de l'initiative
de programmation conjointe sur l'agriculture, la sécurité alimentaire et le changement climatique
(FACCE-JPI), a contribué à une action de grande ampleur soutenue en France par l’ANR et
l’ADEME (24 modèles, 45 équipes de 14 pays), et coordonnée par le groupe intégratif de
recherche (IRG) de l'Alliance globale de recherche sur les gaz à effet de serre (GRA). Cette action
était centrée sur l'évaluation de modèles pour les estimations conjointes de la productivité et des
émissions de N2O, en comparant les données simulées aux données expérimentales provenant
de neuf sites expérimentaux (quatre sous prairies et cinq en grandes cultures, dont le maïs, le blé,
et le riz) répartis sur quatre continents. Deux sites expérimentaux gérés par l’INRA (Laqueuille et
Grignon) et trois modèles développés par l’INRA (CERES-EGC, STICS, PaSim) ont été impliqués
dans cette étude, grâce à la participation des unités UMR Ecosys (Grignon), AgroImpact (Laon) et
UREP (Clermont-Ferrand).
L’analyse comparative a été réalisée grâce à un protocole original de modélisation en cinq étapes,
selon une approche incrémentale débutant par une simulation à l’aveugle et permettant ensuite un
accès progressif des modélisateurs aux données expérimentales jusqu’à la calibration complète
des modèles. Les incertitudes liées aux estimations des modèles (individuels et en ensembles)
ont été calculées pour chaque culture et à chaque étape de modélisation. Le potentiel de
l’ensemble de ces modèles a été évalué par référence aux incertitudes expérimentales des
rendements et des émissions de N2O observés.
12
UMR FARE (Reims)
UMR UREP (Clermont-Ferrand)
CODIR (Paris)
Centres Hauts-de-France,
Auvergne-Rhône-Alpes
& Paris-Siège
Contacts
Sylvie Recous
Gianni Bellocchi
Fiona Ehrhardt
Jean-Francois Soussana
Priorités du document
d’orientation
#Climat, #OpenScience
Plan d’action
Stratégie européenne et
internationale
Métaprogramme
ACCAF
Mots clés
Gaz à effet de serre, carbone,
agriculture, multi-modèles,
évaluation, prairies, grandes
cultures
Départements
EA & EFPA
13
Protocole de
modélisation
en cinq étapes.
Département EA
Simulated outputs from an ensemble of modelsProduction, vegetation, carbon and nitrogen variables
Model comparison & benchmarkingstatistical analysis
Exp
erim
enta
l sit
e d
ata
del
iver
yM
od
elin
gCo
mp
aris
on
Full calibrationBlind test Partial calibration
Calib
rati
on
p
roce
ss
Gradual model calibration
• General site information
• Climate data
• Soil initial data
• Management
• Fertilization
• Irrigation
STAGE 1 Basic exp. data
(Initial)
• Climate data (up to 30 years)
• History of management practices
• Land use changes
• Fertilization events
• Irrigation events
• Regional productivity (wheat and grasslands)
STAGE 2 Historical exp.
data
• Dynamic Leaf Area Index
• Annual local productivity
• Phenology stages (dates)
STAGE 3 Dynamic
vegetation data
• Soil temperature
• Soil moisture
• Soil mineral N content
STAGE 4 Dynamic soil
data
• Net Ecosystem Exchange
• Gross Primary Production
• Ecosystem respiration
• Soil organic carbon content
• N2O fluxes
STAGE 5 C & N data
Stage
1 2 3 4 5
RR
MS
EN
2O (
%)
0
20
40
60
80
100
Stage
1 2 3 4 5
RR
MS
Eyie
ld (
%)
0
20
40
60
80
100
Wheat
Maize
Rice
Grassland
(a) (b)
Wheat Maize Rice Grassland
Erreur moyenne relative (RRMSE) de la médiane de l’ensemble des modèles pour le
rendement (a) et l’émission de N2O (b), des étapes 1 à 5.
Résultats
Aucun des modèles utilisés n’a présenté de performances systématiques supérieures à celles
d'autres modèles, ce qui justifie l'approche ensembliste. Pour les cultures en rotation (impliquant blé
et maïs ou riz), nous avons montré que la médiane de l’ensemble des modèles est un prédicteur
robuste des rendements et des émissions de N2O. Nous avons constaté que l’amélioration de la
prédiction des rendements est très nette quand les informations sur les stades phénologiques des
cultures sont utilisées pour calibrer les modèles, alors que l’estimation des émissions de N2O est
plausible en toutes circonstances et n’est pas améliorée par la connaissance des dynamiques de
l’eau et de l’azote dans les sols. Pour les prairies et malgré des incertitudes toujours élevées, 22 et
96% des modèles individuels sans aucune calibration préalable ont fourni des estimations
comprises dans l’intervalle de mesure observé, pour la productivité primaire nette et pour les
émissions de N2O, respectivement. Les modèles calibrés sont actuellement utilisés pour évaluer
des options d'atténuation des GES par les pratiques agricoles (fertilisation azotée, irrigation, gestion
des résidus de culture, intensité du pâturage). Ces simulations permettront d’estimer la capacité des
modèles à prendre en compte les pratiques culturales et l’incertitude liée à ces prédictions sur
l’atténuation.
Perspectives
Ce travail contribuera à l'amélioration des inventaires nationaux de gaz à effet de serre, tirant parti
des prédictions ensemblistes (voire méta-modèle) ainsi qu’à l’amélioration de certains modèles,
grâce à la comparaison de leurs structures, paramétrage et performances dans une large gamme
de conditions pédoclimatiques et de gestion.
Le projet CN-MIP a également initié, dans le cadre de la GRA, une inter-comparaison portant sur la
capacité des modèles à prédire l’évolution du carbone des sols, en mobilisant six essais européens
de longue durée, dont le dispositif des « 42 parcelles » de Versailles.
Valorisation
En complément de la publication principale mentionnée ci-dessus, ce travail de modélisation a
également fait l’objet de deux publications préliminaires (Sándor et al., 2016 ; Soussana et al.,
2016) et a été accompagné par une analyse des points de force et de faiblesse des modèles
mobilisés (Brilli et al., 2017). Trois articles sont en cours de préparation, dont un sur l’évaluation de
ces mêmes modèles par rapport à l’estimation des flux de C en prairies et grandes cultures, et
deux sur l’utilisation des modèles pour tester l’impact de la gestion des prairies et des grandes
cultures sur les émissions GES (options d’atténuation). De plus, dans l’optique d’une science
collaborative et ouverte, les données issues de cette recherche (expérimentales et simulations)
seront rendues accessibles et réutilisables à travers une base de données partagée, accompagnée
d’un article décrivant sa structure et son contenu (data paper). Enfin, l’ensemble de ce travail
contribue à une thèse de Doctorat préparée dans le cadre d’une démarche de Validation des
Acquis de l’Expérience (F. Ehrhardt, 2017).
Références bibliographiques
> Ehrhardt, F. et al. (2017) Assessing uncertainties in crop and pasture ensemble model
simulations of productivity and N2O emissions. Global Change Biology, DOI: 10.1111/gcb.13965
> Brilli, L. et al. (2017) Review and analysis of strengths and weaknesses of agro-ecosystem
models for simulating C and N fluxes. Science of the Total Environment, 598, 445-470. DOI:
10.1016/j.scitotenv.2017.03.208
> Sándor, R. et al. (2016) C and N models Intercomparison - benchmark and ensemble model
estimates for grassland production. Advances in Animal Biosciences, 7, 245-247. DOI:
10.1017/S2040470016000297
> Soussana, JF. et al. (2016) Assessing simulation models for field scale projections of pasture
and crop GHG emissions. 6th Greenhouse Gas and Animal Agriculture Conference (GGAA),
Melbourne, Australia (14-18/02/2016)
14
Département EA
Département EA
Un nouveau cadre d’analyse de la diversité des
formes d’agriculture : conséquences pour la
recherche agronomique
Résumé
Pour caractériser de manière générique et précise les formes d’agriculture répondant aux enjeux
de durabilité, un groupe de travail du département Environnement et Agronomie de l’INRA
propose un nouveau cadre d’analyse. Il permet de caractériser les systèmes de production
agricole selon la nature des intrants qu’ils mobilisent et selon leur niveau d’insertion dans les
systèmes alimentaires globalisés et les dynamiques territoriales.
Contexte et Enjeux
Pour répondre aux enjeux de durabilité de l’agriculture, il existe un foisonnement d’initiatives
prenant différentes dénominations : écoagriculture, permaculture, agriculture biologique, de
précision, intégrée, de conservation, climato-intelligente... La plupart de ces termes englobe une
grande diversité de pratiques agricoles et chacun correspond à des systèmes qui présentent des
performances environnementales et socio-économiques très différentes.
Certaines dénominations se réfèrent à la nature des technologies utilisées (par exemple
l'agriculture de précision) ou encore à la nature des intrants (agriculture biologique). En outre ces
types d’agriculture ne considèrent pas explicitement les interactions des systèmes agricoles avec
leur environnement socio-économique à l'échelle locale, régionale, nationale ou mondiale.
D’autres classifications décrivent les formes de durabilité via l’utilisation de concepts tels que
l’agriculture durable, l’intensification écologique ou encore l’agroécologie, mais là encore, les
principes sur lesquels reposent ces catégories sont multiples, souvent ambigus et se recouvrent
pour partie.
Pour caractériser de manière générique et précise les formes d’agriculture répondant aux enjeux
de durabilité, un groupe de travail du département Environnement et Agronomie de l’INRA
propose un nouveau cadre d’analyse. Il permet de caractériser les systèmes de production
agricole selon la nature des intrants qu’ils mobilisent et selon leur niveau d’insertion dans les
systèmes alimentaires globalisés et les dynamiques territoriales.
Résultats
Les systèmes de production peuvent être caractérisés suivant leur mode de fonctionnement
biotechnique et le(s) contexte(s) socio-économique(s) dans lesquels ils sont insérés.
Fonctionnement biotechnique des systèmes de production selon la nature des intrants mobilisés
Les agriculteurs mettent en œuvre des pratiques de conduite de culture ou d’élevage qui peuvent
être regroupées en trois grandes stratégies de fonctionnement biotechnique. Les deux premières
sont basées sur l’exploitation de systèmes simplifiés (ex. faible diversité des cultures) et
l’utilisation associée d’intrants industriels. La première est avant tout basée sur l’utilisation
d’intrants de synthèse alors que la deuxième privilégie les intrants biologiques (matières
organiques, biopesticides, stimulants de la vie du sol ou de la santé des plantes, organismes
introduits), moins dommageables pour la santé humaine et les écosystèmes. La troisième
stratégie, plus en rupture, nécessite une reconception des systèmes simplifiés en diversifiant les
cultures, les paysages et en amplifiant la vie biologique du sol afin de développer les services
écosystémiques fournis par la nature à l’agriculteur, aussi appelé « services intrants ».
15
UMR LAE
UMR AGIR
UMR Agronomie
Dépt EA
Centre Grand-Est Colmar
Contacts
Olivier Thérond
Michel Duru
Jean Roger-Estrade
Guy Richard
Priorité du document
d’orientation
#3Perf
Plan d’action
Prospective scientifique
interdisciplinaire
Métaprogramme
Ecoserv
Mots clés
Système de production,
service écosystémique,
système alimentaire alternatif,
économie circulaire, paysage,
agroécologie, développement
territorial intégré
Dans les différents systèmes de production, les intrants exogènes à l’écosystème et les services
écosystémiques (endogènes) sont mobilisés dans des proportions variables.
Les contextes socioéconomiques des systèmes de production
Les contextes socioéconomiques dans lesquels sont insérés les systèmes de production agricole
déterminent la nature et les prix de leurs intrants et des produits agricoles ; ils pèsent donc sur
leur fonctionnement biotechnique. Quatre grands types de contexte socio-économique ont été
identifiés et peuvent coexister :
- Les systèmes alimentaires industrialisés et mondialisés, structurés autour de marchés très
concurrentiels et qui posent souvent des questions de durabilité.
- Les projets locaux ou régionaux de développement d’économies circulaires qui offrent des
opportunités de substitution des intrants chimiques par des intrants biologiques et de
diversification des systèmes de production (production de biomasse « énergétique »).
- Les projets de développement de systèmes alimentaires alternatifs qui répondent aux enjeux de
qualité des produits, d’équité sociale, de (re)localisation et de santé humaine.
- Les projets de développement territorial intégré, impliquant l’agriculture, mobilisant les leviers de
l’économie circulaire et des systèmes alimentaires alternatifs, en complément de ceux de la
gestion intégrée du paysage pour le développement des services écosystémiques s’exprimant à
cette échelle.
Le niveau d’intégration des systèmes de production dans ces différents contextes socio-
économiques détermine le poids relatif des relations basées sur le prix des intrants et des
produits agricoles des marchés globalisés face à celles basées sur des objectifs sociaux (équités,
répartition de la valeur ajoutée...), de respect de l’environnement ou de relocalisation.
Cadre d’analyse des formes d’agriculture
Considérant les grands types de système de production et les caractéristiques des principaux
contextes socio-économiques dans lesquels ils peuvent être intégrés nous avons développé un
cadre analytique de la diversité des formes d’agriculture (figure 1). Chaque forme d’agriculture
correspond à un type de système agricole inséré dans un ou plusieurs contextes socio-
économiques. Par conséquent, deux dimensions caractérisent chaque forme d’agriculture: (i) le
poids relatif entre les intrants exogènes et les services écosystémiques dans le fonctionnement
biotechnique des systèmes agricoles (axe vertical de la figure 1) et (ii) les relations entre les
systèmes agricoles et leurs contextes socio-économiques, permettant de distinguer les systèmes
dont le fonctionnement est très déterminés par les prix des marchés mondiaux et des systèmes
très ancrés dans des dynamiques territoriales (axe horizontal de la figure 1).
En utilisant ce cadre et en analysant les relations potentielles et cohérentes entre les trois types
de systèmes agricoles et les quatre contextes socio-économiques présentés ci-avant, nous avons
identifié six formes d’agricultures qui répondent de différentes manières aux enjeux de durabilité
de l'agriculture. Elles représentent un gradient d’utilisation des services écosystémiques et
d’ancrage territorial (d’en bas à gauche à en haut à droite de la fig. 1). Ces formes d’agriculture
représentent les principaux modèles existants et étudiés. Cette liste n’a pas vocation à être
exhaustive et devrait être complétée lors de travaux futurs.
La détermination de ces formes d’agriculture a permis d’identifier les questions clés de recherche
en agronomie associées à chacune de ces formes ou transversales à celles-ci. Parmi ces
dernières, il y a un fort enjeu de recherche autour du développement de méthodes d’évaluation
multicritères et multi-niveaux des formes d’agriculture individuelles ou en coexistence à l’échelle
du territoire. Un autre type de front de recherche relève de l’analyse des conditions de
coexistence de ces formes d’agriculture et de la transition d’une forme d’agriculture à une autre.
16
Département EA
Perspectives
> Un travail de caractérisation socio-économique de ces formes d’agriculture a été réalisé par les
UMR AGIR et LAE et donnera lieu à publications (Plumecoq et al., a&b).
> Dans la continuité de ce travail, une thèse financée par In-Vivo (bourse CIFRE) et réalisée au
sein de l’UMR LAE (INRA) sera lancée début 2018 afin de réaliser une caractérisation des formes
d’agriculture en France et l’évaluation de leur vulnérabilité aux aléas économiques et climatiques.
Valorisations scientifiques
Cadre d’analyse, Formes d’agriculture et Questions de recherche agronomiques :
> Therond, O., Duru, M., Roger-Estrade, J., Richard, G., 2017. A new analytical framework of
farming system and agriculture model diversities: a review. Agronomy for Sustainable
Development, 37: 21. doi:10.1007/s13593-017-0429-7
Caractérisation socio-économique de ces formes d’agriculture :
> Plumecocq, G., Debril, T., Duru, M., Magrini, M.B., Sarthou, J.P. et Therond, O., (à paraître),
Caractérisation socio-économique de la diversité des formes d’agriculture, Économie Rurale.
> Plumecocq, G., Debril, T., Duru, M., Magrini, M.B., Sarthou, J.P. et Therond, O., (in revision),
Value Pluralism and Legitimacy of Agriculture Models: A Socio-Agronomic Approach to
Sustainable Transitions, Ecology & Society.
Valorisations grand public en français
> http://www.inra.fr/Entreprises-Monde-agricole/Resultats-innovation-transfert/Toutes-les-
actualites/differentes-formes-agriculture
> https://www.sfecologie.org/regard/r74-sept-2017-formes-agriculture-michel-duru-et-al/
17
Département EA
Figure 1 : Principales formes d’agriculture à la recherche de plus de durabilité (de 1a à 2c) pour lesquels les
systèmes de production (SP) sont représentés en fonction de (i) la part relative de services écosystémiques
ou intrants exogènes mobilisés dans la production agricole (axe Y) et (ii) le type relations qu’ils entretiennent
avec leur contexte socio-économique, basé sur les prix des marchés mondialisés de produits et composés
agricoles ou l’ancrage dans des dynamiques territoriales (axe X) ; les principales formes d’agriculture ont été
numérotées 1 et 2 pour tenir compte du changement de paradigme lié à la nature des intrants; les lettres a, b
et c traduisent un degré d’insertion dans les dynamiques territoriales de plus en plus élevées. Des exemples
emblématiques sont présentés en rouge avec des exemples d’intensité en termes de mise en œuvre
des principes en gris. .
Département EA
Des systèmes agrivoltaïques dynamiques
Résumé
Les systèmes agrivoltaïques consistent en la combinaison de panneaux photovoltaïques et d’une
production agricole sur le même terrain. Le concept innovant de système agrivoltaïque
dynamique, né du partenariat avec la société française Sun’R, offre la possibilité d’orienter les
panneaux et donc de moduler l’ombre portée au niveau de la culture. Le LEPSE contribue au
développement d’un modèle permettant d’optimiser l’orientation des panneaux pour améliorer la
productivité globale de ces systèmes, d’un point de vue agricole et électrique.
Contexte et Enjeux
Les systèmes agrivoltaïques, combinant des panneaux solaires et des cultures agricoles sur le
même sol, sont récemment apparus comme une solution possible au conflit d’usage des terres
entre productions agricole et d’énergie. Ceci représente à la fois un enjeu sociétal et
environnemental fort avec une préservation et une valorisation des terres agricoles. Lancé en
2010 à l’INRA de Montpellier, de tels systèmes avec des panneaux stationnaires se sont avérés
efficaces sous certaines conditions et ont démontré l’intérêt économique de ce type de solutions
pour des cultures à forte valeur ajoutée, de type maraîchage.
Des systèmes agrivoltaïques dynamiques composés de panneaux mobiles, dont l’orientation peut
être modifiée à tout moment, offrent la possibilité de moduler l’ombre portée au niveau de la
culture en fonction de ses besoins. Outre des développements technologiques, ces systèmes
dynamiques nécessitent le développement d’algorithmes de pilotage permettant d’améliorer la
productivité agricole et/ou celle de l’ensemble du système par rapport au système agrivoltaïque
fixe. Cependant, il est délicat d’estimer les effets de tels systèmes dynamiques sur les plantes. En
effet, ce type de systèmes est nouveau et les réponses des plantes à des ombrages intermittents
et des changements microclimatiques fréquents, tels que ceux induits par les panneaux mobiles,
restent très peu documentées dans la littérature scientifique. Les enjeux scientifiques pour notre
équipe étaient donc i) d’analyser les réponses des plantes et d’améliorer les modèles
écophysiologiques relatifs à la production de biomasse dans le contexte microclimatique
particulier des systèmes agrivoltaïques dynamiques et ii) de dégager des pistes pour le contrôle
de l’orientation des panneaux mobiles d’après les modèles de croissance des plantes établis sous
ces panneaux.
Résultats
Les performances de systèmes agrivoltaïques dynamiques et fixes ont été étudiées et comparées
pour deux variétés de laitue sur trois saisons différentes. Deux modes de pilotages ont été testés,
18
UMR LEPSE
Écophysiologie des Plantes
sous Stress Environnementaux
Centre Occitanie-Montpellier
Contacts
Thierry Simonneau
Angélique Christophe
Priorités du document
d’orientation
#OpenScience, #Climat
Métaprogramme
ACCAF
Mots clés
Systèmes agrivoltaïques,
ombrage, acclimatation,
écophysiologie, photovoltaïque
19
Département EA
un mode classique de pilotage des panneaux suivant la course du soleil et un mode raisonné
maximisant le rayonnement reçu par la plante sauf autour du midi solaire où l’ombrage des
plantes permet de limiter la demande évaporative.
Cette étude a montré que l'on pouvait améliorer à la fois les productivités électrique et agricole de
la parcelle en utilisant des panneaux photovoltaïques dynamiques plutôt que stationnaires, tout en
maintenant la production agricole à des niveaux proches de ceux obtenus en plein soleil. Des
acclimatations du développement foliaire dans tous les systèmes agrivoltaïques ont conduit à une
meilleure utilisation du rayonnement transmis par la culture. Mais il existe des différences entre
les saisons et les dispositifs : ce bénéfice était plus faible pendant les saisons à fort rayonnement
et pour le mode de pilotage raisonné. Comme attendu, le pilotage classique suivant la course du
soleil, a largement augmenté la production électrique par rapport aux panneaux stationnaires
mais il a également légèrement augmenté le rayonnement transmis aux plantes et ainsi la
production de biomasse. Pour le mode de pilotage raisonné, le rayonnement transmis a fortement
augmenté, et a favorisé la croissance de la plante mais au détriment de la production électrique.
Ce travail a fourni des pistes d’amélioration de la gestion du pilotage des panneaux en fonction du
développement de la plante, des conditions climatiques et des objectifs de productions.
Perspectives
Le projet SunAgri3 (ADEME-PIA) récemment accepté poursuit le partenariat engagé avec la
société Sun’R et la dynamique de collaboration autour des systèmes agrivoltaïques, en
élargissant les travaux de recherches sur un ensemble de cultures (maraichage, viticulture,
arboriculture, grandes cultures). La mise en place de nouveaux sites expérimentaux (UE Pech
Rouge, UE Alénya, station expérimentale de la Pugère) et le développement d’outils de
modélisation en collaboration avec la société ITK-Montpellier, devraient permettre d’approfondir
les réponses des plantes dans ces systèmes agrivoltaïques et de tester plus largement des
scénarii de pilotage. Des démonstrateurs seront mis en place en situation d’exploitation réelle
pour aboutir à une phase de commercialisation de ces systèmes agrivoltaïques, envisagée en 2022.
Valorisation
> Thèse de Benoit Valle (soutenue en juin 2017), financée par Sun’R via une bourse CIFRE :
Modélisation et optimisation de la croissance de la laitue dans un système agrivoltaïque
dynamique
> Projet FUI (Fonds Unique Interministériel, 2014-2017). Sun’Agri2. Conception de systèmes
agrivoltaiques dynamiques Partenaires privés : Sun’R, Optimum Tracker, Photowatt (EDF ENR
PWT). Partenaires académiques : INRA, IRSTEA, CEA
> Projet ADEME-PIA (projet investissements d’avenir, 2017-2021). Sun’Agri3. Développement de
systèmes agrivoltaïques dynamiques à l’échelle commerciale (développement de nouveaux
modèles de croissance de plantes sur six espèces représentatives, optimisation de la robustesse
des protocoles de pilotage, développement et structuration de la recherche scientifique autour de
systèmes agrivoltaïques dynamiques). Partenaires privés : Sun’R, Photowatt (EDF ENR PWT),
ITK. Partenaires académiques : INRA, IRSTEA
Références bibliographiques
> B. Valle, T. Simonneau, F. Sourd, P. Pechier, P. Hamard, T. Frisson, M. Ryckewaert, A.
Christophe, Increasing the total productivity of a land by combining mobile photovoltaic panels
and food crops, In Applied Energy, 2017, Volume 206, Pages 1495-1507, ISSN 0306-2619,
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.09.113
> B. Valle, T. Simonneau, R. Boulord, F. Sourd, T. Frisson, M. Ryckewaert, P. Hamard, N.
Brichet, M. Dauzat, A. Christophe, PYM : a new, affordable, image-based method using a
raspberry Pi to phenotype plant leaf area in a wide diversity of environments, In Plant Methods,
2017, https://doi.org/10.1186/s13007-017-0248-5
Département EA
Les services écosystémiques rendus par
les enherbements viticoles enfin inventoriés
Résumé
Les enherbements viticoles représentent non seulement une alternative au recours aux
herbicides, mais également un levier de production de services écosystémiques pour la viticulture
(régulation des stress biotiques et abiotiques) et pour la société (services environnementaux et
culturels). La gestion coordonnée de l’enherbement et de la vigne permet de trouver des
compromis favorables à la production viticole et de services.
Contexte et Enjeux
L’enherbement des sols viticoles répond à 2 grandes préoccupations : l’amélioration et la
préservation de la qualité des sols et la réduction du recours aux herbicides. Si cette pratique
concerne près de la moitié du vignoble français (Enquêtes pratiques culturales Agreste 2010), elle
varie fortement entre régions et elle n’est appliquée souvent que sur une partie de la surface des
parcelles. La forte variabilité des pratiques entre régions et au sein de chaque région témoigne
d’incertitudes persistantes d’une part sur la nature et sur l’intensité des services écosystémiques
qui peuvent être attendus, et d’autre part sur les modalités de gestion qui permettent de trouver
des compromis durables avec l’atteinte des objectifs de production viticole.
Résultats
Les travaux de recherche conduits depuis 2003 sur les enherbements viticoles à l’UMR System
ont permis d’identifier et de quantifier en particulier des services de soutien : régulation de la
disponibilité en eau (Celette et al, 2005, 2008) et en azote (Celette et al, 2009 ; Celette & Gary,
2013), maîtrise du ruissellement (Gaudin et al, 2010), préservation de la qualité physique des sols
20
UMR System
Fonctionnement et conduite des
systèmes de culture tropicaux
et méditerranéens
Centre Occitanie-Montpellier
Contact
Aurélie Metay
Priorité du document
d’orientation
#3Perf
Métaprogramme
Ecoserv
Mots clés
Cultures de service, viticulture,
services écosystémiques,
gestion adaptative, compromis,
revue bibliographique
21
Département EA
(Polge de Combret – Champart et al, 2013), et des services de régulation des maladies de la
vigne (Valdés-Gómez et al, 2011, 2014). Ils ont permis d’identifier les traits fonctionnels de
différentes espèces spontanées ou semées qui peuvent être associés à différents types de
services écosystémiques (Kazakou et al, 2016). Ils ont permis de caractériser la dynamique de
ces services en relation avec les variations climatiques, les contradictions (trade-offs) possibles
entre la production de ces services et la production viticole et les moyens de les dépasser par le
moyen d’une gestion adaptative de l’entretien des sols (Ripoche et al, 2010, 2011a, 2011b ;
Rapidel et al, 2015 ; Guilpart et al, 2017). C’est sur ces bases que cette équipe a conduit, avec la
contribution remarquable de 4 doctorants et anciens doctorants, la première revue bibliographique
internationale des services écosystémiques associés aux enherbements viticoles (Garcia et al.,
2018). Cette étude propose un cadre conceptuel, autour de la notion de culture de service, pour
intégrer les résultats de nombreux travaux portant chacun souvent sur un seul service et pour
concevoir des systèmes de culture qui gèrent durablement les compromis entre différents
services.
Perspectives
Les perspectives actuelles sont de 2 ordres : (1) affiner la caractérisation fonctionnelle d’une large
gamme d’espèces herbacées disponibles, semées ou spontanées, établir les liens entre traits
fonctionnels et services écosystémiques et concevoir des règles d’assemblage de cultures de
service pour produire les bouquets de services écosystémiques attendus, (2) identifier les
indicateurs de service et concevoir les règles de gestion qui permettent de piloter les compromis
entre services dans un contexte instable.
Valorisation
Les travaux de l’UMR System ont été conduits en interaction avec différents partenaires
professionnels, nationaux (IFV) et régionaux (interprofessions viticoles, SudVinBio, Civam Bio,
GIEE Les Enherbeurs, etc.). Ils ne sont pas étrangers au fait que l’enherbement est fortement
promu dans le Guide de l'agroécologie en viticulture publié en 2017 par l’INAO et l’IFV.
Références bibliographiques
> Rapidel B., Ripoche A., Allinne C., Metay A., Deheuvels O., Lamanda N., Blazy J.M., Valdés-
Gómez H., Gary C., 2015. Analysis of Ecosystem Services trade-offs to design agroecosystems
with perennial crops. Agronomy for Sustainable Development, 35: 1373–1390.
> Kazakou E., Fried G., Richarte J., Gimenez O., Violle C., Metay A., 2016. A plant trait-based
response-and-effect framework to assess vineyard inter-row soil management. Botany Letters,
163: 373-388.
> Guilpart N., Roux S., Gary C., Metay A., 2017. The trade-off between grape yield and grapevine
susceptibility to powdery mildew and grey mould depends on inter-annual variations in water
stress. Agricultural and Forest Meteorology, 234-235: 203-211.
Département EA
Recyclage de matières fertilisantes d’origine
résiduaire : faible impact sur les teneurs en
résidus pharmaceutiques et leurs effets
écotoxicologiques dans les agrosystèmes
Résumé
L’étude du devenir de résidus pharmaceutiques, apportés dans les sols agricoles par des
applications répétées de matières fertilisantes d’origine résiduaire, à des doses usuelles et dans
des contextes pédoclimatiques variés, a permis de montrer la faible accumulation de résidus dans
les sols et leur très faible concentration dans les lixiviats. Sur la base des données
écotoxicologiques terrestres disponibles, les risques potentiels de ces résidus sont très faibles.
Contexte et Enjeux
Les médicaments humains et vétérinaires, excrétés dans les urines et les fèces, se retrouvent
dans les eaux usées et les effluents d’élevage. D’autres composés traces organiques, contenus
dans des produits de soin, peuvent également se retrouver dans les eaux usées. Au cours de leur
traitement, certains composés s’adsorbent sur les boues. Si l’utilisation en agriculture de matières
fertilisantes d’origine résiduaire (MAFOR) agricole (effluents d’élevage) ou urbaine (boues
d’épuration, composts de fermentescibles ménagers ou biodéchets issus des marchés ou
supermarchés) est fortement encouragée pour leurs propriétés amendantes et fertilisantes, ces
MAFOR peuvent être une voie d’entrée dans l’environnement de résidus pharmaceutiques.
L’analyse de ces résidus pharmaceutiques dans les matrices telles que les MAFOR ou les sols
est rendue complexe en raison de leurs interactions avec les constituants de ces matrices et de la
nature même de ces constituants. Ainsi, ces analyses sont encore peu proposées dans les
laboratoires d’analyse et la plupart des analyses de résidus pharmaceutiques sont réalisées sur
des matrices aqueuses, qui sont moins complexes. Très peu de données sont disponibles sur leur
devenir dans l’environnement, en conditions réelles d’applications régulières de MAFOR au
champ.
Depuis 2011, nous avons optimisé des méthodes d’extraction et d’analyse de 13 composés
pharmaceutiques et d’un bactéricide (triclosan) contenus dans des matrices liquides (eau du sol
et phase aqueuse de MAFOR) et solides (MAFOR et sol) (Pari Scientifique EA-PharmaPRO,
Projet ONEMA-RisqPRO). Ces composés ont été recherchés dans trois sites du SOERE-PRO
(réseau de sites au champ d’observation de longue durée http://www6.inra.fr/valor-pro/SOERE-
PRO-Presentation-de-l-observatoire, inscrit au sein de l’infrastructure de recherche ANAEE-
France), dans des contextes pédoclimatiques très contrastés, entre 2011 et 2015. Les données
obtenues ont permis de calculer des demi-vies de dissipation des composés dans les sols (DT50)
et de réaliser une première approche d’évaluation de risques écotoxicologiques dans les sols et
dans les eaux du sol.
Résultats
Les résidus pharmaceutiques et le triclosan sont présents à des concentrations très variables
dans les MAFOR, de quelques µg à quelques mg/kg de matière sèche (MS). Selon l’origine des
MAFOR, le nombre et la nature des résidus pharmaceutiques détectés est variable : boues et
effluents d’élevage contiennent principalement des antibiotiques tandis que les composts
d’ordures ménagères résiduelles ou de biodéchets contiennent principalement des molécules de
22
UMR ECOSYS
Écologie fonctionnelle et
écotoxicologie des
agroécosystèmes
Collaborations Inra-LBE, Inra-
SEAV, CIRAD-UPR recyclage
et risque
Centre Ile-de-France
Versailles-Grignon
Contacts
Marjolaine Deschamps
Sabine Houot
Priorités du document
d’orientation
#Food-3, #Climat-4
Mots clés
Résidus pharmaceutiques,
recyclage, matière fertilisante
d’origine résiduaire (MAFOR),
sol, eau du sol, système
d’observation et
d’expérimentation au long
terme pour la recherche en
environnement (SOERE)
23
Département EA
médicaments à visée anti-inflammatoire. Dans des sols régulièrement amendés, les
concentrations de composés pharmaceutiques restent faibles et inférieures à quelques µg/kg MS.
Les composés persistants (par ex. fluoroquinolones, carbamazépine) sont principalement
retrouvés dans les sols. Dans les sites tempérés, les DT50 calculées sont similaires voire plus
élevées que celles de la littérature, montrant des faibles accumulations de certains résidus
pharmaceutiques (ex fluoroquinolones, carbamazépine, ibuprofène) après des applications
répétées de MAFOR. Dans le site tropical, les DT50 des fluoroquinolones sont largement
inférieures à celles des sites tempérés. Dans les eaux du sol, les composés pharmaceutiques
sont rarement détectés et très rarement quantifiés, généralement à des concentrations très
faibles. Les composés principalement retrouvés dans les eaux sont connus comme étant
persistants et mobiles et leur nature est différente selon les sites. Les risques écotoxicologiques
terrestres potentiels ont été évalués par un calcul de facteur de risque, comparant les
concentrations mesurées dans les sols ou dans les eaux aux concentrations prédites sans effet
(PNEC) issues de la littérature. Ces risques sont très faibles, au regard des quelques données
écotoxicologiques terrestres disponibles.
Perspectives
La liste de composés analysés a été étendue à 37 molécules dans le cadre de nouveaux projets
de recherche (ANR-Digestate, EcoAntibio-Dabares), pour suivre le devenir des résidus
pharmaceutiques au cours des traitements des MAFOR et mettre les données analytiques en
regard de l’apparition potentielle d’antibiorésistance dans les sols.
Valorisation
Trois articles scientifiques (entre 2014 et 2017), plusieurs communications à des congrès
nationaux (SEP’13, SEP’15) et internationaux (Ramiran 2013, EuCheMS 2014, ICRAPHE 2016).
Références bibliographiques
> Bourdat-Deschamps, M., Leang, S., Bernet, N., Daudin, J.-J., Nélieu, S., 2014. J. Chromatogr.
A. 1349, 11-23. DOI: 10.1016/j.chroma.2014.05.006
> Ferhi, S., Bourdat-Deschamps, M., Daudin, J.-J., Houot, S., Nélieu, S., 2016. Anal. Bioanal.
Chem. 408, 6153–6168. DOI: 10.1007/s00216-016-9725-3
> Bourdat-Deschamps, M., Ferhi, S., Bernet, N., Feder, F., Crouzet, O., Patureau, D., Montenach,
D., Moussard, G.D.,Mercier, V., Benoit, P., Houot, S., 2017. Sci. Total Environ. 607-608, 271–280.
DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.06.240
Département EA
Cartographie des émissions de N2O à l’échelle
du paysage
24
UR Sol
Centre Val de Loire
Contacts
Agnès Grossel
Catherine Hénault
Priorité du document
d’orientation
#Climat-2
Mots clés
Gaz à effet de serre, eddy-
covariance, méthode
d’attribution des flux, paysage
agricole, occupation du sol,
fertilisation azotée, carte
d’émission
Résumé
Grâce à une campagne de mesures, nous avons démontré la pertinence d’une méthodologie
permettant de quantifier les émissions du gaz à effet de serre N2O à l’échelle du paysage, avec
une résolution spatiale à l’échelle de la parcelle. Cette méthodologie associe des mesures (eddy
covariance, fast box, chambres automatiques) et une modèle d’empreinte atmosphérique au
développement d’une méthode d’attribution des flux. Les émissions sur 2 mois et 3 km² ont été
évaluées entre 114 et 271 kgN-N2O.
Contexte et Enjeux
Les sols agricoles représentent une forte source d’émissions de protoxyde d’azote, N2O. La
variabilité spatiale des émissions de N2O est très importante à toutes les échelles, ce qui entraine
de grandes difficultés expérimentales et une forte incertitude sur leur quantification. L’échelle du
paysage est une échelle d’intérêt pour l’atténuation des émissions de N2O car elle intègre la
variabilité des cultures et des pratiques associées et elle considère les émissions indirectes, voire
des sources insoupçonnées. Il existe actuellement plusieurs techniques de mesure des émissions
de N2O in situ (micrométéorologie, chambres au sol), mais aucune d’entre elles ne permet
d’accéder à la fois au niveau moyen des émissions et à leur variabilité spatiale à l’échelle du
paysage.
Notre objectif était d’utiliser les points forts de chacune des méthodes disponibles (méthode
d’eddy covariance associée à un modèle d’empreinte pour une mesure intégrée spatialement et
continue ; technique des fast box pour une description de la variabilité spatiale et de manière
discrète dans le temps) pour obtenir une carte des émissions à l’échelle du paysage avec une
résolution spatiale à l’échelle de la parcelle et temporelle à l’échelle de la journée. Les mesures
en continu des émissions de N2O sur une parcelle cultivée à l’aide de chambres automatiques ont
permis d’évaluer la qualité de la méthode.
Ce travail a été conduit dans le cadre de la thèse de Jordan Bureau et du projet européen INGOS
et a associé l’UR SOLS (fast box), l’UMR ECOSYS (eddy covariance avec un mât à 15 m) et le
KIT (Allemagne ; chambres automatiques) sur un secteur agricole de 3 km² du site OS²
(http://www.ingos-infrastructure.eu/os2/).
Résultats
Cette étude a permis de développer une méthodologie de cartographie des émissions de N2O à
l’échelle d’un paysage agricole.
Le protocole pour réaliser ces cartes est disponible dans la publication de Bureau et al. (2017). Il
met en jeu des mesures d’émission de N2O par les sols (i) par eddy covariance (couplées à un
modèle d’empreinte) et (ii) par fast box. Les deux jeux de données ainsi collectés permettent de
définir un modèle empirique d’attribution des flux à l’échelle de la parcelle, l’information spatiale
étant fournie par les mesures avec les fast box, celle temporelle par les mesures par eddy
covariance. Dans le cas de cette étude, le modèle est basé sur l’occupation du sol et la fertilisation
azotée à l’échelle de la parcelle. Des mesures complémentaires avec des chambres automatiques
sur une parcelle ont permis d’évaluer la qualité des prédictions.
Nous avons produit la carte journalière des émissions de N2O sur chaque parcelle d’une zone
d’environ 3 km². Les émissions estimées avec cette méthode sont comprises entre 114 et 271 kg N-
N2O pour une surface de 3 km² et une durée de 2 mois. L’incertitude sur cette estimation représente
50% des émissions totales. L’évaluation statistique (R2 de 0,5 et RMSE relatif de 74%) des
résultats sur une des parcelles montre une bonne description de la dynamique temporelle des
émissions sur les deux mois de l’étude.
Perspectives
Des équipes internationales rencontrées dans les colloques se sont montrées intéressées pour
appliquer cette méthode dans leur situation car celle-ci permet (i) de quantifier les émissions de N2O
à l’échelle du paysage, (ii) de restituer leur variabilité spatiale. Elle peut aussi être utilisée pour
mieux faire ressortir les facteurs de contrôle et faire des évaluations régionalisées. Elle peut aussi
permettre d’apprécier d’éventuelles atténuations générées par des aménagements du paysage.
Valorisation
> Une thèse (Jordan Bureau, 2017)
> Un article dans Agriculture, Ecosystems and the Environment (2017)
> 5 présentations (3 oraux, 2 posters) dans des colloques internationaux (2015, 2016, 2017)
> Un communiqué de presse régional qui a débouché sur 1 interview FR3 Région, 2 articles dans la
presse locale, 2 articles de vulgarisation dans des journaux sur l’environnement (2015)
> Label COP21 Région Centre Val de Loire pour la campagne de mesures réalisée
25
Département EA
26
Remerciements : projet européen INGOS http://www.ingos-infrastructure.eu/, Labex VOLTAIRE,
Karlsruhe Institute of Technology (Allemagne), Campus France PROCOPE, projet ANR Escapade
Référence bibliographique
> Bureau, J., Grossel, A., Loubet, B., Laville, P., Massad, R., Haas, E., Butterbach-Bahl, K.,
Guimbaud, C. & Hénault, C. (2017). Evaluation of new flux attribution methods for mapping N2O
emissions at the landscape scale. Agriculture, Ecosystems & Environment, 247, 9-22.
doi.org/10.1016/j.agee.2017.06.012
Département EA
Les systèmes de culture peu consommateurs
de pesticides sont le plus souvent aussi
productifs et aussi rentables que les systèmes
très dépendants des pesticides
Résumé
La diversité des fermes du réseau DEPHY a été utilisée pour analyser les liens entre l’usage de
pesticides et les performances économiques, à l’échelle du système de culture. Les résultats
publiés dans Nature Plants, sont que les systèmes à faible usage de pesticides sont le plus
souvent aussi (voire plus) productifs (en MJ/ha), et aussi (voire plus) rentables, que les systèmes
à fort usage, dans un contexte de production similaire.
Contexte et Enjeux
Les débats sur les possibilités de réduire l’utilisation de pesticides par l’agriculture française sont
passionnés, et ont été ravivés par les objectifs du plan ECOPHYTO. Les pesticides étant utilisés
pour maîtriser les bioagresseurs responsables de pertes de rendement des cultures, la baisse du
recours aux pesticides ne va-t-elle pas entraîner une dégradation des performances de
l’agriculture ? La thèse de Martin Lechenet apporte une contribution scientifique à ces débats, en
valorisant la diversité du réseau des fermes de démonstration DEPHY : diversité géographique,
diversité de contextes de production, diversité de pratiques, et diversité de niveau d’usage de
pesticides. Martin a étudié sur cet échantillon la relation entre d’une part le niveau d’usage de
pesticides, mesuré par l’Indice de Fréquence de Traitement (IFT), et d’autre part la productivité et
la rentabilité de la ferme. Cette analyse a été réalisée à l’échelle du système de culture (i.e. à
l’échelle de la succession de cultures implantées par chaque agriculteur DEPHY), en prenant en
compte les caractéristiques du contexte de production de chaque ferme.
Résultats
A l’échelle du système de culture, on ne constate aucun antagonisme entre IFT et productivité
(mesurée en MJ récolté par ha et par an) dans 94% des situations, aucun antagonisme entre IFT
et rentabilité (estimée par une marge semi-nette dégagée par ha et par an) dans 78% des
situations. Pour 39% des fermes, majoritairement des fermes de polyculture-élevage, le fait de
consommer peu de pesticides est même associé à une augmentation de la productivité. Les sites
pour lesquels les performances tendent à être meilleures avec un fort IFT sont localisés
majoritairement dans des zones de production de cultures industrielles de type betterave ou
pomme de terre. Dans ces régions, les systèmes les plus consommateurs de pesticides sont
ceux qui intègrent la plus grosse proportion de ces cultures à forte valeur ajoutée, mais
également fortement dépendantes des pesticides. L’analyse à l’échelle de la seule culture de blé
donne des résultats assez différents : les blés à faible IFT tendent souvent à générer des
rendements plus faibles que les blés plus traités, parce que les leviers alternatifs utilisés pour les
maîtriser tendent à limiter le potentiel de rendement. Mais les baisses de charges compensent le
plus souvent les rendements limités, et les blés à faible IFT dégagent le plus souvent une marge
équivalente ou meilleure que les blés fortement traités. Un scénario d’adoption généralisée des
systèmes DEPHY les plus économes permet d’estimer que la baisse d’usage de pesticides serait
d’environ 30%, sans dégradation des performances économiques des exploitations. La
diversification des cultures aboutirait à une baisse des volumes de production en céréales,
compensée par une hausse des volumes en maïs et légumineuses (graines et fourrages), ce qui
tendrait à améliorer la balance commerciale de la France.
27
UMR Agroécologie
Centre Dijon Bourgogne
Franche-Comté
Contact
Nicolas Munier-Jolain
Priorité du document
d’orientation
#3Perf
Mots clés
ECOPHYTO, pesticides,
rendement, productivité,
système de culture
Département EA
28
Perspectives
Ces résultats, fondés sur la comparaison d’un grand nombre de systèmes de culture contrastés
à un moment donné doivent être confirmés par l’analyse des trajectoires de pratiques et de
performances des agriculteurs du réseau DEPHY. La baisse d’usage de pesticides a-t-elle pu
être faite sans dégrader les performances ? Avec quels leviers techniques ? Dans quels types
de situations de production ?
Valorisation
La publication dans Nature Plants a eu beaucoup de répercussions médiatiques en 2017. Elle a
été relayée par de nombreux journaux ‘grand public’ et professionnels, en France et à l’étranger,
des sites web, des interviews télévisées. Les résultats ont été présentés au Ministre de
l’Agriculture en personne. Une version de vulgarisation de l’article a été publiée en français par
PHYTOMA, pour donner plus de visibilité aux résultats dans la profession agricole.
Références bibliographiques
> Lechenet M., Dessaint F., Py G., Makowski D., Munier-Jolain N.M. (2017). Reducing pesticide
use while preserving crop productivity and profitability in arable farms. Nature Plants, doi:
10.1038/nplants.2017.8.
> Lechenet M., Makowski D., Py G., Munier-Jolain N.M. (2016). Profiling farming management
strategies with contrasting pesticide use in France. Agricultural Systems, 149, 40-53.
> Lechenet, M., Bretagnolle, V., Bockstaller, C., Boissinot, F., Petit, MS., Petit, S., Munier-Jolain,
NM. (2014). Reconciling Pesticide Reduction with Economic and Environmental Sustainability in
Arable Farming. Plos One, 9 (6)
Département EA
L’UMT CAPTE associant instituts techniques et
la startup HIPHEN est renouvelée pour 5 ans
Résumé
L’UMT CAPTE qui associe à l’INRA des instituts techniques (Arvalis, Terres-Inovia, ITB, CTIFL),
le GEVES et la startup HIPHEN poursuit ses activités centrées sur la caractérisation des cultures
par des moyens non-destructifs pour l’appliquer dans le cadre du phénotypage haut-débit au
champ et de l’aide à la décision. De nouveaux traits d’intérêt pour les sélectionneurs ont été
proposés et les méthodes correspondantes commencent à être adoptées dans les milieux
académiques et privés.
Contexte et Enjeux
Le phénotypage haut-débit au champ constitue un des verrous majeurs dans le processus
d’amélioration variétale. L’UMT CAPTE (CAPteurs et TElédétection) a pour objectif principal de
développer des outils et méthodes pour caractériser la structure et le fonctionnement des cultures
pour différents génotypes. Les développements réalisés pour le phénotypage peuvent également
être adaptés pour l’aide à la décision au niveau de l’agriculteur. L’UMT associe à l’INRA différents
instituts techniques permettant ainsi de hisser les systèmes proposés à un niveau de maturité
technologique plus élevé et de raccourcir le cycle de développement.
Résultats
Les 5 premières années d’existence de l’UMT CAPTE ont permis de développer plusieurs outils et
méthodes de phénotypage haut-débit au champ (Figure 1), principalement dans le cadre du projet
d’investissement d’avenir PHENOME (www.phenome-fppn.fr). Grace aux nouvelles techniques
développées, l’UMT a proposé de nouveaux traits d’intérêt pour les sélectionneurs : le comptage
de plantes et d’organes (épis, fleurs), la hauteur du couvert, l’indice foliaire, la fraction de
rayonnement photo-synthétiquement actif absorbé, le contenu en chlorophylle des feuilles,
l’enroulement des feuilles sous l’effet de stress hydrique, le diamètre des tiges, le taux de
couverture. L’UMT a constitué un écosystème de PME pour la réalisation des dispositifs de
mesures (vecteurs et capteurs) et le traitement des données. Elle a aussi créé la startup HIPHEN
qui valorise les travaux de l’UMT.
29
UMR EMMAH
Environnement Méditerranéen
et Modélisation des
Agro-Hydrosystèmes
Centre Provence-Alpes-Côte
d'Azur
Contact
Frédéric Baret
Priorité du document
d’orientation
#3Perf-2
Plan d’action
Innovation
Mots clés
Phénotypage haut-débit, IoT,
capteurs, télédétection, multi-
échelle, drone, phénomobile
Département EA
Figure 1 : Caractérisation de microparcelles (au centre, Arvalis) par technologie LIDAR (à droite) et
simulation architecturée de peuplements (modèle ADEL-Wheat, à gauche)
30
Perspectives
Dans sa nouvelle configuration, l’UMT mettra l’accent sur l’interprétation des mesures, l’ouverture
à d’autres espèces (intégration du GEVES et du CTIFL), la combinaison d’observations à
différentes échelles (sol avec des IoT (Internet of Things) et phénomobile, drone, satellite, cf.
Figure 2) et à des modèles de fonctionnement des cultures. La transposition des méthodes de
phénotypage au champ aux applications de l’aide à la décision constitue également un nouveau
défi de l’UMT.
Valorisation
L’UMT a contribué à la rédaction de nombreux articles scientifiques décrivant les avancées
méthodologiques sur l’estimation de nouveaux traits phénotypiques. La startup HIPHEN a été
créée. Elle contribue significativement à la maturation des méthodes et à leur diffusion dans le
cercle académique et en dehors. Les plateformes de phénotypage PHENOME (Toulouse,
Montpellier, Ouzouer, Clermont, Dijon) mettent en œuvre progressivement les outils développés.
L’UMT contribue également activement à la formation des personnes mettant en œuvre les outils
et méthodes de phénotypage au champ.
Références bibliographiques
> Baret , F. (2015). "La phénomobile: un robot pour le phénotypage haut-débit au champ." Lettre de
la CNUE 12: 1-2
> Jin, X., et al. (2017). "Estimates of plant density from images acquired from UAV over wheat
crops at emergence. Remote sensing of the environment, 198, 105-114
> Li, W., et al. (2015). "A Generic Algorithm to Estimate LAI, FAPAR and FCOVER Variables from
SPOT4_HRVIR and Landsat Sensors: Evaluation of the Consistency and Comparison with Ground
Measurements." Remote Sensing 7(11): 15494
> Liu, S., et al. (2017). "A method to estimate plant density and plant spacing heterogeneity:
application to wheat crops." Plant Methods 13(1): 38. DOI : 10.1186/s13007-017-0187-1
> Liu, S., et al. (2016). "Modeling the distribution of plants on the row for wheat crops:
consequences on the green fraction at the canopy level." Comput Electron Agric, 136, 147-156.
> Liu, S., et al. (2017). "Estimation of Wheat Plant Density at Early Stages Using High Resolution
Imagery." Frontiers in Plant Science 8 : 739. DOI : 10.3389/fpls.2017.00739
> Liu, S., et al. (2017). "Estimating wheat Green area index from ground-based LiDAR
measurement through 3D ADEL-Wheat model. Agricultural and Forest Meteorology, 247, 12-20.
> Weiss, M. and F. Baret (2017). "Using 3D Point Clouds Derived from UAV RGB Imagery to
Describe Vineyard 3D Macro-Structure." Remote Sensing 9(2): 111
Département EA
Figure 2 : Combinaison d’observations à différentes échelles mise en œuvre dans l’UMT (satellite, drone avec
caméra AIRPHEN, Phénomobile, capteurs IotA développés par Bosch en coll. avec l’UMT)
Résumé
Le projet ACCAF-CLIF conçoit et organise l’interaction interdisciplinaire entre acteurs de la
recherche et du développement agricole et forestier, dans le cas de plusieurs écosystèmes
annuels ou pérennes, soumis aux maladies fongiques foliaires et au changement climatique
(CC). L’approche expérimentale du rôle de la diversité des agents pathogènes et la modélisation
des pathosystèmes sous l’action du climat passé ou futur produisent les résultats les plus
significatifs à destination de la recherche et des filières.
Contexte et Enjeux
Les maladies et ravageurs sont responsables de pertes de récolte pouvant atteindre 40% à
l’échelle globale. La nécessaire réduction des impacts des maladies foliaires sur la production est
une incitation forte à accroître le rôle de l’INRA sur la question de l’incidence du CC sur diverses
maladies foliaires de cultures annuelles et pérennes. L’approche s’appuie sur (i) l’identification
des besoins des acteurs, (ii) l’impact du CC sur plusieurs pathosystèmes simples ou multiples
(modélisation) et sur l’évolution de certains pathogènes (expérimentation), et (iii) les stratégies
d’adaptation en vue d’améliorer la santé des plantes.
Résultats
Sous l’angle de la modélisation, un ensemble de simulations a permis d’évaluer (a) la
propagation des incertitudes sur les données climatiques et leurs conséquences sur la
désagrégation horaire des pluies, les modèles d’humectation et d’infection, et (b) l’impact
d’adaptations aux stress abiotiques sur les risques sanitaires, sachant que le risque sanitaire est
considéré comme non stratégique par les filières dans le choix des adaptations. Pour répondre à
ces questions, un protocole de simulations de l’impact d’adaptations aux stress abiotiques sur les
risques sanitaires a été élaboré (application au pathosystème rouille brune x blé) ainsi qu’une
plateforme de modélisation de l’impact du CC sur le complexe parasitaire du blé.
Dans le cadre des expérimentations mises en place pour l’étude du mildiou de la rouille jaune du
blé et du mildiou de la pomme de terre, des résultats innovants ont été obtenus en conditions
contrôlées sur la variabilité intra-spécifique de réponse à la température entre isolats d’origine
géographique variée. Les expérimentations sur l’étude du pathosytème pêcher-moniliose ont mis
en évidence une corrélation positive entre réduction de maladie et réduction des intrants
(irrigation, fertirrigation). Cela ouvre la voie à l’identification d’adaptations pour les systèmes de
production fruitière.
Perspectives
Dans le cadre d’une internationalisation du réseau ACCAF-CLIF : (a) Renforcer l’interaction entre
modèles de prévision, données climatiques et stratégies d’adaptation (pratiques agronomiques,
usage des terres) au CC, (b) Prendre en compte les patrons d’adaptation locale des pathogènes
au climat, aux différentes échelles géographiques et génétiques, en vue de prévoir les capacités
invasives des lignées, (c) Confronter les études d’évolution des pathosystèmes existants en
climat futur, et celles de niches écologiques favorisant l’émergence ou la ré-émergence de
pathogènes, (d) Amplifier les travaux réalisés sur l’adaptation des systèmes de culture aux stress
abiotiques et leurs impacts sur les maladies,(e) Evaluer les stratégies à l’aide d’approches
multicritères ou multi-acteurs.
Impact du changement climatique sur les
maladies
31
UMR EcoSys
Écologie fonctionnelle et
écotoxicologie des
agroécosystèmes
Centre Ile-de-France Versailles-
Grignon
Contact
Laurent HUBER
Priorité du document
d’orientation
#Climat-1
Plan d’action
Innovation
Métaprogramme
ACCAF
Mots clés
Changement climatique,
agents pathogènes,
pathosystèmes, impacts,
adaptation
Départements
EA, SPE, EFPA,
BAP
32
Valorisation
Ce projet débouche sur un ensemble de publications sur : (a) la modélisation de pathosystèmes
simples (rouille brune du blé, mildiou de la pomme de terre) et multiples (maladies aériennes du
blé) sur des données du temps passé ou futur, et (b) le comportement thermique d’isolats de la
rouille jaune du blé et du mildiou de la pomme de terre. Par ailleurs, la mise en œuvre des
mélanges de variétés (septoriose du blé) et les progrès accomplis sur des modèles en cours de
développement (moniliose du pêcher, phoma et phomopsis du tournesol) et sur la comparaison
ACV de systèmes de production fruitière face au CC soulignent l’intérêt d’approches intégrées
du risque sanitaire.
Références bibliographiques
> Marçais B., Piou D. et al 2016 ; Can oak powdery mildew severity be explained by indirect
effects of climate on the composition of the Erysiphe pathogenic complex ? Phytopathoogyl
107(5), 570-79.
> Mariette N., Androdias A., Mabon R., Corbière R.,Montarry J., Andrivon D., 2016. Local
adaptation to temperature within populations and clonal lineages of the Irish potato famine
pathogen Phytophthorainfestans. Ecology and Evolution 6 : 6320-6331.
> Savary S., Jouanin C., Félix I., Gourdain E., Piraux F., Willocquet L., Brun F. 2016. Assessing
plant health in a network of experiments on hardy winter wheat varieties in France: patterns of
disease-climate associations. European Journal of Plant Pathology 146 (4), 741-755.
Diversité des modèles de pathosystèmes de cultures annuelles mis en œuvre dans le projet : mildiou
de la pomme de terre illustré par son cycle épidémique (en bas à droite), phoma du tournesol
(en haut à droite), maladies du blé : rouille brune (nombreuses lésions foliaires), rouille jaune
(foyer en vue aérienne), septoriose (lésions foliaires)
Départements
EA, SPE, EFPA,
BAP
33
> Savary S., Stetkiewicz S., Brun F., Willocquet, L. 2015. Modelling and mapping potential
epidemics of wheat diseases—examples on leaf rust and Septoria tritici blotch using
EPIWHEAT. Eur J Plant Pathology 142: 771-790.
> Bellingeri M, Quilot-Turion B., Oliveira Lino & Bevacqua D. Fruit load affects brown rot
progression in fruit orchards: high fruit densities facilitate fruit exposure to spores but reduce the
probability of infection by reducing fruit growth rates and consequent cuticle cracking. Frontiers
in Ecology & Evolution (major revision).
> Bevacqua D. et al. A model for temporal dynamics of brown rot spreading in stone fruit
orchards. Phytopathology (accepted with minor revision).
Caubel J., Launay M., Ripoche D., Gouache D., Buis S., Huard F., Huber L., Brun F., Bancal
M.O. 2017. Climate change effects on leaf rust of wheat: implementing a coupled crop-disease
model in a French regional application. European Journal of Agronomy 90: 53-66.
> Debaeke P., Casadebaig P., Flenet F., Langlade N., 2017.Sunflower crop and climate
change: vulnerability, adaptation, and mitigation potential from case-studies in Europe. OCL,
Oilseeds & fats Crops and Lipids 24 (1).
> Desanlis M., Aubertot J.N., Mestries E., Debaeke P. 2017. Influence of crop management and
environment on the epidemics of Phoma macdonaldii, a major fungal disease of sunflower :
experimental evidence. European Journal of Agronomy (revision en cours)
> Vidal T., Lusley P., Lecomte M., de Valavieille-Pope C., Huber L., Saint-Jean S. Cultivar
architecture modulates spore dispersal by rain-splash : a new perspective to reduce disease
progression in cultivar mixture. Plos One (accepted for publication on October 27th, 2017).
> de Vallavieille-Popea*C., B. Bahrib, M. Lecontea, O. Zurfluhc, Y. Belaida, E. Maghrebia, L.
Huberc, M. Launayd, M.O. Bancalc. Thermal generalist behavior of invasive Puccinia striiformis
f. sp. tritici strains under current and future climate conditions (under major revision).
Départements
EA, SPE, EFPA,
BAP
Département EA
L’entretien des fossés comme levier pour limiter
la contamination des eaux par les pesticides
Résumé
La gestion des fossés agricoles est un des leviers pour protéger les ressources en eau. Les
fossés peuvent retenir jusqu’à 99% des pesticides contenus dans l’eau circulante. Les pratiques
d’entretien des fossés, comme le brûlis et la fauche, maximisent la rétention à condition d’être
bien raisonnées dans le temps et l’espace Un guide méthodologique de bonnes pratiques
d’entretien des fossés a été établi sur la base de ces résultats scientifiques.
Contexte et Enjeux
Le constat désormais récurrent de la contamination des eaux superficielles et souterraines,
notamment par les pesticides (Commissariat Général au Développement Durable, 2011) a
conduit à de nouvelles réglementations pour reconquérir la qualité des eaux (Directive Cadre
Européenne sur l’eau 2000/60, Grenelle de l’Environnement 2007). Leur mise en œuvre suppose
de concevoir des modes de gestion agricole (changement de pratiques) et paysagère limitant les
impacts sur la qualité des eaux, à l'instar de la gestion des infrastructures paysagères (haies,
terrasses, fossés, zones humides...) pour améliorer leur capacité de filtration, dite de rétention,
des pollutions chimiques de l’eau.
Les travaux menés par l’UMR LISAH, dans le cadre d’un projet co-financé par l'Onema-AFB et
d'une thèse financée par l’INRA, et s’appuyant sur l’observatoire OMERE (www.obs-omere.org)
ont i) estimé la capacité spécifique des fossés agricoles infiltrants à réduire la contamination de
l’eau par les pesticides, ii) analysé l’influence des pratiques d'entretien des fossés sur cette
capacité, et iii) élaboré des guides méthodologiques pour les gestionnaires de bassins versants
afin de leur permettre de mieux dimensionner et gérer les fossés agricoles en vue de la
préservation de la qualité de l’eau. Parmi les nombreux processus concourant à diminuer les
masses de pesticides dans les eaux, ces travaux ont évalué la rétention engendrée i) par la
sorption, processus de piégeage des molécules sur un substrat et ii) par l’infiltration. Le devenir
des molécules infiltrées et les pertes par volatilisation et dégradation n’ont pas été abordés.
Résultats
La rétention des pesticides à l’échelle d’un fossé est très variable, de 0,5 à 99%. Elle dépend de
la nature de la molécule pesticide, des caractéristiques physiques du fossé, et de la végétation et
des résidus (litière, cendres) consécutifs aux pratiques d'entretien (curage, fauche, désherbage
chimique, brûlis). Pour des molécules hydrophobes (telles le diuron et le chlorpyrifos), la
rétention est la plus élevée en présence d’un fort taux de matière organique et de cendres dans
le fossé, tandis que pour une molécule hydrophile comme le glyphosate, la rétention est plus
importante dans les fossés incisés dans des sols à texture fine et avec cendres. En outre, la
sorption augmente avec la taille de la section des fossés. Ainsi, pour augmenter la rétention, il
faut préconiser des fossés larges, entretenus par brûlis ou fauchage.
L'évolution du fossé suite à une pratique (repousse végétale, décomposition de la matière
organique…) différant selon la pratique et la saison, le taux de rétention évolue également dans
le temps. Aucune pratique ne s’est ainsi révélée être systématiquement supérieure aux autres,
ce qui incite à combiner plusieurs pratiques dans le temps. Ainsi, une stratégie d’entretien
consistant à brûler les fossés en hiver et faucher tardivement, en fin d'été, permettrait
probablement d’optimiser la capacité de rétention des fossés sur l’ensemble de l’année.
34
UMR LISAH
Laboratoire d'Etude des
Interactions entre Sol-
Agrosystème-Hydrosystème
Centre Occitanie-Montpellier
Contacts
Jean-Stéphane Bailly
Cécile Dagès
Jeanne Dollinger
Marc Voltz
Priorité du document
d’orientation
#3Perf
Mots clés
Fossé, contamination des
eaux, pesticides, gestion
paysagère, bonnes pratiques
d’entretien
35
La localisation au sein du bassin versant des fossés présentant la meilleure capacité de
rétention a également un effet sur la qualité des eaux arrivant à la rivière. Les résultats actuels
indiquent que la localisation des fossés à forte capacité de rétention sur l’aval du réseau est
plus efficace que celle sur l’amont.
L'ensemble de ces résultats et la méthode ayant permis de les obtenir ont alimenté deux
guides méthodologiques. Ils proposent aux gestionnaires une grille d’analyse pour i) établir un
diagnostic de la capacité de rétention des fossés à partir de descripteurs facilement
observables, et ii) identifier des pistes pour améliorer le rôle de rétention des fossés via leur
entretien et via leur localisation dans le paysage.
Perspectives
Les apports cognitifs et méthodologiques de ces travaux posent les bases d’évaluations de
scénarios de gestion des réseaux de fossés à l'échelle du paysage et à l’échelle annuelle.
Il convient désormais d’intégrer le devenir des pesticides (dégradation et transfert vers les
nappes et l’air) et de mieux prendre en compte l’évolution à long terme des propriétés des
fossés (e.g. dynamiques de communautés végétales post-entretien). Ces travaux, couplés à
l’évaluation d’autres fonctions, telles que celles d’assainissement agricole ou de corridor
écologique, permettront à terme d’évaluer le bouquet de services écosystémiques rendus par
les fossés.
Valorisation
Ces travaux ont donné lieu à 1 thèse, 8 articles de revue scientifique et deux guides
méthodologiques, ainsi que des communications orales et des posters dans des congrès
nationaux et internationaux.
Ils ont également permis i) d’enrichir les bases de données sur les propriétés de sorption des
pesticides sur les matériaux rencontrés fréquemment dans les fossés, ii) de créer une base de
données et une typologie caractérisant les fossés, iii) de proposer un indicateur de rétention
des pesticides à l’échelle du fossé et iv) de développer un nouveau modèle mécaniste simulant
le transfert des pesticides dans les réseaux de fossés, au sein de la plateforme de modélisation
OpenFLUID.
Références bibliographiques
> Bailly, J.-S., Dages, C., Dollinger, J., Lagacherie, P. and Voltz, M. "Protocole de spatialisation
et d’évolution d'états de surface de fossés", Technical report, ONEMA-INRA, 2015
Expérimentations in situ de l’effet dynamique d’entretien des fossés sur les propriétés des fossés
(a- fauche, b- brûlis, c- désherbage chimique, d- curage) par rapport à un témoin non entretenu
Département EA
a b c d
36
> Dages, C., Bailly, J.-S., Dollinger, J., Lagacherie, P. and Voltz, M. "Diagnostic et gestion des
réseaux de fossés agricoles infiltrants pour la limitation de la contamination des masses d’eau
par les pesticides", Rapport INRA-onema, 2016
> Dages, C., Samouelian, a., Negro, S., Storck, V., Huttel, O. and Voltz, M. "Seepage patterns
of Diuron in a ditch bed during a sequence of flood events," Science of The Total Environment
(537), 2015, pp. 120—128
> Dollinger, J. "Analyse et modélisation des transferts et de la rétention de pesticides dans les
fossés agricoles infiltrants en lien avec les stratégies d'entretien", PhD, Montpellier SupAgro,
2016
> Dollinger, J., Dages, C., Bailly, J.-S., Lagacherie, P. and Voltz, M. "Managing ditches for
agroecological engineering of landscape. A review," Agronomy for Sustainable Development (),
2015
> Dollinger, J., Dages, C., Negro, S., Bailly, J.-S. and Voltz, M. "Variability of glyphosate and
diuron sorption capacities of ditch beds determined using new indicator-based methods,"
Science of The Total Environment (573), 2016, pp. 716-726
> Dollinger, J., Dages, C., Samouelian, A., Coulouma, G., Lanoix, M., Blanca, Y. and Voltz, M.
"Contrasting soil property patterns between ditch bed and neighboring field profiles evidence
the need of specific approaches when assessing water and pesticide fate in farmed
landscapes," GEODERMA (309), 2018, pp. 50-59
> Dollinger, J., Vinatier, F., Voltz, M., Dages, C. and Bailly, J.-S. "Impact of maintenance
operations on the seasonal evolution of ditch properties and functions," Agricultural Water
Management (193:Supplement C), 2017, pp. 191 - 204
Département EA
Département EA
TATA-BOX : une boite à outils pour
accompagner la transition agroécologique
des territoires ruraux
Résumé
Afin de promouvoir une agriculture basée sur les services écosystémiques, de l’échelle de
l’exploitation agricole à celle du paysage, nous avons développé une démarche participative
permettant aux acteurs d’un territoire de concevoir i) une vision partagée de l’agriculture
souhaitée et ii) le plan d’action pour y parvenir (étapes de la transition et gouvernance adaptée).
Cette démarche a été appliquée sur deux territoires du sud-ouest de la France.
Contexte et Enjeux
La conception et la mise en œuvre d’une agriculture basée sur les services écosystémiques
sont complexes car elles nécessitent de repenser les systèmes de production, les filières
(systèmes alimentaires) et les modes de gestion des ressources naturelles. L'implémentation de
cette « profonde écologisation » de l’agriculture nécessite une refonte des systèmes agricoles et
suppose que les acteurs développent de nouvelles formes de coordination, par exemple pour la
gestion de la matrice paysagère, les échanges de matière ou la gestion des systèmes
alimentaires locaux. Localement, pour les parties prenantes, le défi consiste à concevoir de
nouvelles organisations biotechniques et socio-économiques et la transition agroécologique pour
les développer (Duru et al. 2015a). Le projet ANR TataBox visait à développer une méthodologie
participative et des méthodes et outils associés pour accompagner les parties prenantes dans
ce processus de conception. La méthodologie de co-conception d’une transition agroécologique
à l’échelle locale est organisée en 3 grandes étapes collaboratives clés :
- la construction d’un diagnostic partagé des enjeux actuels de l’agriculture locale ;
- l’identification des forces de changement exogènes au territoire qui déterminent le futur de
l’agriculture locale et la co-conception d’une vision partagée des formes d’agriculture à
développer localement pour répondre aux enjeux actuels et futurs ;
- la co-conception du plan d’action adaptatif pour développer ces formes d’agriculture en
spécifiant (i) les actions à mettre en œuvre considérant les freins et ressources locales et (ii) la
gouvernance polycentrique à développer.
Cette méthodologie a été testée sur deux terrains d’études voisins dans le sud-ouest de la
France, l’aval et l’amont de la vallée de l’Aveyron, en partenariat avec respectivement le PETR
(Pôle d’Equilibre Territorial et Rural) du Pays Midi-Quercy et le PETR Centre Ouest Aveyron.
Résultats
Chaque étape de la méthodologie a donné lieu à un atelier d’une journée dans chacun des deux
territoires d’étude. Lors de chacune de ces étapes, les acteurs ont été invités à travailler en
sous-groupe sur chacun des trois domaines clés de l’agriculture locale (les systèmes de
production, les filières et les modes de gestion des ressources naturelles) et en plénière sur les
interactions entre domaines. Notre méthodologie de co-conception correspond à une procédure
de collaboration structurée en étapes instrumentées. Ainsi, pour chacune des étapes, des
méthodologies collaboratives éprouvées (ex. méta-plan, cartographie participative, rich picture,
mind-map, icebreaker) et développées spécifiquement pour le projet ont été utilisées. Une de
nos productions originales en artefacts participatifs a été la mise au point d’une méthode de
spécification de la trajectoire de transition (séquence d’actions et d’objectifs à atteindre) et de
gouvernance (Figure 1).
37
UMR AGIR
AGroécologie, Innovations et
TeRritoires
Centre Occitanie-Toulouse
Contacts
Jacques-Eric Bergez
Olivier Thérond
Elise Audouin
Priorités du document
d’orientation
#3Perf-1, #3Perf-4,
#OpenInra-1, #OpenInra-3,
#OpenInra-4
Métaprogramme
Ecoserv
Mots clés
Transition agroécologique,
démarches participatives,
conception, prospective,
approches multi-échelles et
multi-acteurs
38
A la demande des deux PETR un atelier d’échanges d’expérience et d’identification des
synergies inter-territoriales potentielles a également été organisé. A partir d’une analyse des
complémentarités de ressources, de compétences et des projets de transition agroécologiques
des deux territoires d’étude, 11 axes de coopération ont été identifiés et hiérarchisés. Cet atelier a
permis à ces acteurs du développement territorial d’établir une stratégie partagée dépassant les
limites de leur territoire d’action propre et d’identifier les possibles collaborations avec les
scientifiques régionaux à développer.
Ce dispositif a abouti à la planification du développement, par exemple :
- pour le PETR Midi-Quercy, d’une plateforme de fruits et légumes locaux, évoluant
progressivement vers des ateliers de transformation de produits carnés et une conserverie.
- pour le PETR de Centre Ouest Aveyron, de systèmes d’élevage basés sur le pâturage et des
rotations prairie temporaire-méteil et des échanges entre agriculteurs et éleveurs afin
d’augmenter l’autonomie des exploitations agricoles et du territoire.
- à l’échelle des deux territoires, de manière coordonnée, d’une réflexion sur des unités de
méthanisation et d’activités de développements et de valorisation des haies (biomasse énergie,
BRF, production de fruits).
Perspectives
Un ouvrage collectif dans Springer composé de : i) les principaux concepts de la transition
agroécologique d’un territoire, ii) les principales méthodologies développées, iii) une analyse du
retour des acteurs de terrain mobilisés, iv) une analyse réflexive sur la mise en place de projets
de recherche en participatif, v) une lecture critique de l’ouvrage par d’autres collectifs travaillant
sur les transitions agroécologiques.
Figure 1 : Productions des ateliers participatifs de co-conception d’une transition agroécologique (horizon
2025) dans les territoires des deux PETR Midi-Quercy et Centre Ouest Aveyron. Les enveloppes
thématiques (boîtes pointillées) manipulées par les participants contenaient les objectifs (flèches)
déterminés lors du 2nd atelier participatif TATA-BOX. Ces objectifs étaient répartis entre le domaine
Production agricole (flèche verte), Transformation-Distribution (flèche rose), Gestion des Ressources
Naturelles (flèches bleues). Pour chaque thématique, les flèches ont été séquencées temporellement sur le
« fil du temps » (flèche rouge). Dans un second temps, pour chaque flèche, le chemin de transition entre
l’état initial (caractérisé lors du 1er atelier participatif)) et l’état final souhaité (vision future du territoire, 2ème
atelier) a été détaillé par des cartes « Action » (jaune), « Ressource » (vert), « Obstacle » (orange), «
Gouvernance » (rose), « Etat intermédiaires ciblés » (blanc).
Département EA
39
Département EA
Outils pédagogiques
> Guide méthodologique en ligne en libre accès (« Petit guide du praticien sur les méthodes
participatives pour la transition agroécologique à l’échelle territoriale ») : narration de l’expérience
TTB + 23 fiches techniques)
> 2 catalogues d’outils bruts en ligne
> 3 synthèses en accès libre du diagnostic + Vision + Plan d’actions prévisionnel partagés multi-
domaine, multi-échelle, pluri-acteurs de chacun des deux territoires
Valorisation scientifique
Articles
> Beudou, J., Martin, G. and Ryschawy, J. (2017) ‘Cultural and territorial vitality services play a
key role in livestock agroecological transition in France’. Agronomy for Sustainable Development,
37(4). doi: 10.1007/s13593-017-0436-8.
> Chabert, A. and Sarthou, J.-P. (2017) ‘Practices of conservation agriculture prevail over
cropping systems and landscape heterogeneity in understanding the ecosystem service of aphid
biocontrol.’, Agriculture, Ecosystems & Environment, 249, pp. 70–79.
Cristofari, H., Girard, N. and Magda, D. (2017) ‘Supporting transition toward conservation
agriculture: a framework to analyze the learning processes of farmers’, Hungarian Geographical
Bulletin, 66(1), pp. 65–76. doi: 10.15201/hungeobull.66.1.7.
> Martin, G., Magne, M.-A. and Cristobal, M. S. (2017) ‘An Integrated Method to Analyze Farm
Vulnerability to Climatic and Economic Variability According to Farm Configurations and Farmers’
Adaptations’, Frontiers in Plant Science, 8(August), pp. 1–16. doi: 10.3389/fpls.2017.01483.
> Moraine, M., Mélac, P., Ryschawy, J., Duru, M. and Therond, O. (2017) ‘A participatory method
for the design and integrated assessment of crop-livestock systems in farmers’ groups’,
Ecological Indicators, 72, pp. 340–351.
> Ryschawy, J., Martin, G., Moraine, M., Duru, M. and Therond, O. (2017) ‘Designing crop-
livestock integration at different levels: toward new agroecological models?’, Nutrient Cycling in
Agroecosystems, 108(1), pp. 5–20.
Communications orales
> Audouin, E., Bergez, J., Plumecocq, G. and Therond, O. (2017a) ‘TATA- BOX : “ Territorial
Agroecological Transition in Action ”: a tool-box for designing and implementing a transition to a
territorial agroecological system in agriculture’, in 12th Conference of the European Society for
Ecological Economics, Ecological Economics in action: building a reflective and inclusive
community. 20th to 23th of June, 2017, Corvinus University of Budapest – Budapest, Hungary,
pp. 1–4.
> Audouin, E., Bergez, J., Plumecocq, G. and Therond, O. (2017b) ‘TATA-BOX : « Transition
agroécologique des territoires »: une boîte à outil pour concevoir et mettre en œuvre une
transition agroécologique des territoires agricoles avec les acteurs locaux .’, in Colloque
Changements & Transitions: enjeux pour les éducations à l’environnement et au développement
durable; Atelier 4A: Les territoires en transition, des points d’appui?. GEODE, 7 au 9 novembre
2017. Toulouse, 3p.
> Cahier, J.-P., Salembier, P. and Matta, N. (2017) ‘Fostering rural actors’ empowerment through
“multi-viewpoints” methods and ICT tools.’, in Xplore, I. (ed.) ICEDEG 2017 4th International
Conference on eDemocracy & eGovernment, 19 - 21 April 2017, ISBN: 978-1-5090-4831-1.
Quito, Ecuador, pp. 115–122. doi: CFP1727Y-USB
> Soulignac, V., Lambert, E., Guichard, L. and Aubin, S. (2017) ‘GECO , the French Web-based
application for knowledge management in agroecology’, Elsevier Computers and Electronics in
Agriculture, p. 29
Communications invitées
> Audouin, E. (2017) ‘Transition agroécologique des territoires: une boite à outil pour concevoir
une transition agroécologique des territoires agricoles avec les acteurs locaux.’, in 9ème éditions
des Entretiens du Pradel « Agronomie & Design territorial ». 27-28 septembre 2017, domaine du
Pradel. Mirabel
Quelles différences entre les successions
de cultures en agriculture biologique et
conventionnelle ? Une analyse à l’échelle mondiale
Résumé
Nous avons comparé les rotations de culture en agriculture biologique et en agriculture
conventionnelle à l’échelle mondiale par méta-analyse. Les rotations en AB sont plus longues
(+15% de temps) et plus diversifiées (+48% d’espèces), avec une présence accrue de fourrages
temporaires et de cultures intermédiaires au détriment des céréales. Ces différences ne sont pas
de même ampleur entre l’Europe et l’Amérique du Nord.
Contexte et Enjeux
L’agriculture conventionnelle a considérablement simplifié et raccourci les rotations de culture au
cours des 50 dernières années. À l’inverse, en agriculture biologique (AB) la diversité des
espèces au sein des successions est un levier majeur pour gérer la fertilité des sols et réguler
les bioagresseurs. Toutefois, une comparaison systématique des rotations pratiquées par ces
deux formes d’agriculture n’a jamais été réalisée. Pourtant, si l’AB continue à se développer, les
différences entre rotations pratiquées auront des conséquences importantes sur la nature et le
volume de la production agricole. Les résultats présentés ci-dessous reposent sur une méta-
analyse menée à l’échelle mondiale au sujet des rotations pratiquées dans les expérimentations
comparant systèmes de culture en AB versus en agriculture conventionnelle.
Résultats
Les rotations en AB sont plus diversifiées
À l’échelle mondiale, les rotations en AB sont plus longues (+15% en moyenne) et comprennent
plus d’espèces (+48%) que les rotations conventionnelles. Cette plus forte diversité est
principalement due à la présence accrue de fourrages temporaires et de cultures intermédiaires.
40
UR ISPA
Interactions Sol Plante
Atmosphère
Centre Nouvelle-Aquitaine-
Bordeaux
Contact
Pietro Barbieri
Priorité du document
d’orientation
#3Perf-1
Métaprogramme
Glofoods
Mots clés
Agriculture biologique, rotations,
diversité, agronomie globale,
utilisations des sols
Département EA
Différence (en pourcent de la durée totale de la rotation occupée par les différents groupes de culture)
entre AB et agriculture conventionnelle à l’échelle mondiale (à gauche) ou pour l’Europe (à droite).
***p < 0.001; **p < 0.01; *p < 0.05.
41
Les rotations en AB et conventionnelles diffèrent dans leur composition
Les rotations en agriculture biologique sont, en moyenne, composées d’un tiers de céréales
primaires (blé, maïs et riz), et d’un tiers de céréales secondaires (épeautre, orge, etc.) et de
légumineuses à graines. Le dernier tiers correspond à des cultures fourragères, des oléagineux
et des cultures industrielles (canne à sucre, betterave, …). Cette composition est très différente
des rotations en agriculture conventionnelle, pour lesquelles une grande partie des cultures
fourragères est remplacée par des céréales primaires.
À l’échelle globale, les rotations en AB ont moins de céréales et plus de prairies
temporaires
Les rotations en AB ont une fréquence de céréales inférieure de 10% par rapport aux rotations
conventionnelles. À l’inverse, les rotations en AB se caractérisent par une fréquence de
fourrages temporaires 2,8 fois plus élevée. La fréquence des légumineuses à graines est
légèrement plus élevée dans les systèmes en AB, mais la différence n’est pas statistiquement
significative à l’échelle mondiale puisque l’on observe plus de légumineuses à graines (y
compris le soja) en AB en Europe, mais moins en Amérique du Nord.
Les rotations en AB comprennent plus d’espèces fixatrices d’azote
Bien que la fréquence des légumineuses à graines ne soit pas systématiquement plus élevée
dans les systèmes biologiques, la quantité de cultures fixatrices d’azote s’avère nettement plus
importante en AB qu’en agriculture conventionnelle. Ce résultat est dû à la plus forte présence
des légumineuses comme cultures fourragères et dans les cultures associées dans les
systèmes biologiques.
Perspectives
En complément des comparaisons de rendement bio/conventionnel classiquement réalisées,
ces résultats permettront d’alimenter la construction de scénarios de développement de l’AB à
l’échelle mondiale, et d’en évaluer les conséquences en terme d’usage des sols et de production
agricole. Il s’agira notamment d’évaluer les nécessaires évolutions des régimes alimentaires
compatibles avec les évolutions de nature et de volume de la production sous scénario
d’agriculture plus biologique.
Valorisation
Ce travail a fait l’objet d’une publication dans « Scientific Reports » accompagnée par une base
des données publique sur les rotations de cultures en agriculture biologique et conventionnelle.
Référence bibliographique
> BARBIERI P., PELLERIN S., NESME T., 2017. Comparing crop rotations between organic
and conventional farming. Scientific Reports 7:13761.
Département EA
Résumé
Diminuer de 40% l’irrigation des tomates d’industrie a permis d’améliorer la valeur technologique
des fruits sans perte de rendement. C’est le résultat principal d’une étude combinant des
analyses pré- et post-récolte, pour un pilotage de la qualité allant du champ à l’assiette.
Contexte et Enjeux
La filière française de tomate d’industrie est confrontée à de nombreux défis :
- une demande croissante de produits de qualité de la part des consommateurs et des
transformateurs ;
- une raréfaction de la ressource en eau pour l’irrigation ;
- une variabilité de la qualité des tomates à la récolte et des critères (rendement et teneur en
solides solubles (dépendant majoritairement des sucres solubles et déterminée par l’indice de
réfraction de la lumière exprimé en °Brix)) qui renseignent peu sur la valeur technologique des
fruits.
Grâce à un partenariat entre deux unités INRA du centre d’Avignon expertes dans les domaines
de l’écophysiologie et la qualité des fruits (UR PSH, Plantes et Systèmes de Culture Horticoles)
et des procédés de transformation (UMR SQPOV, Sécurité et Qualité des Produits d’Origine
Végétale), et avec différents acteurs de la filière (SONITO, Société Nationale
Interprofessionnelle de la Tomate et CTCPA, Centre Technique Agroalimentaire), l’élaboration
de la qualité des produits à base de tomate a été analysée tout au long de la chaîne de
production. Les effets combinés de 2 niveaux d’irrigation, 4 variétés commerciales, 3 stades de
maturité, et 2 procédés de transformation sur la qualité de la tomate et son aptitude à la
transformation ont été testés lors de deux campagnes de production, près d’Avignon, en 2016 et
2017. Les effets des différents facteurs au champ ont été validés par la mise en place d’une
expérimentation similaire, en conditions semi-contrôlées, sous serre.
Résultats
Un déficit hydrique modéré (-40% d’irrigation de la floraison à la récolte par rapport au témoin
irrigué à 100% de remplacement de l’évapotranspiration) n’a que très peu diminué le rendement
en fruits frais, et a augmenté le rendement en matière sèche jusqu’à +27%. L’efficience de
l’utilisation de l’eau d’irrigation a ainsi été augmentée d’en moyenne 20% sur tout le cycle. La
composition de la matière sèche des fruits à la récolte (teneurs en sucres solubles, acides
organiques, et caroténoïdes) n’a pas été significativement affectée par le déficit hydrique.
En revanche, lorsque ces mêmes fruits ont été transformés selon des procédés industriels, le
déficit hydrique a amélioré la viscosité de la purée sans affecter sa couleur. Il a également limité
la perte de viscosité obtenue lorsque le procédé possède une phase de macération à basse
température (cette étape, effectuée à une température inférieure à 70°C, est appelée Cold
Break). Ce résultat a montré que même si la composition des fruits a été peu impactée par le
déficit hydrique, la réactivité enzymatique des tissus a été réduite. En recherchant des
indicateurs de la qualité des purées au niveau des fruits frais, nous avons déterminé que la
teneur en solides solubles du fruit n’était pas corrélée à la viscosité, contrairement à ce qui est
généralement considérée dans la profession. De plus, la teneur en lycopène du fruit (pigment
rouge) semble impacter positivement la viscosité des produits. Des travaux sur la rhéologie des
purées sont nécessaires pour mieux comprendre cette observation.
Département EA
Construire la qualité du champ à l’assiette :
exemple de la tomate d’industrie
42
UR PSH
Plantes et Systèmes de Culture
Horticoles
Centre Provence-Alpes-Côte
d'Azur
Contact
Anne-Laure Fanciullino
Priorité du document
d’orientation
#Food3
Plan d’action
Innovation
Mots clés
Liens pré- et post-récolte,
qualité de la tomate d’industrie,
gestion de l’irrigation,
interactions traitement hydrique
x génotype x stade de maturité
Perspectives
Ce travail ouvre la voie à un pilotage de l’irrigation en fonction d’un objectif de teneur en matière
sèche des fruits. Les données acquises permettent également de mieux raisonner le choix des
cultivars et le déclenchement de la récolte en fonction du choix variétal et du procédé de
transformation. Enfin, des études sont actuellement en cours pour mieux comprendre les
mécanismes déterminant la viscosité des produits obtenus. L’élaboration de ce schéma global de
la viscosité et la réalisation d’essais à différentes échelles (laboratoire, usine) permettront
d’adapter les procédés en fonction de la qualité des fruits entrant à l’usine, pour un pilotage de la
qualité du champ à l’assiette.
Valorisation
Ces travaux sont issus de la thèse d’Alexandre Arbex de Castro Vilas Boas financée par le Brésil
« Doutorado Pleno neo Exterior », CAPES ; d’un projet collaboratif financé par la structure
fédérative de recherche Tersys, d’un contrat de recherche et d’un projet Innovation / Recherche et
développement, FranceAgrimer, avec comme partenaires : UR PSH INRA / UMR SQPOV INRA /
CTCPA / SONITO.
Les résultats de l’étude de 2016 ont été valorisés par une publication dans la revue Frontiers in
Plant Science. Ces travaux ont également fait l’objet de deux présentations en 2016 et 2017 et
d’un rapport destinés à l’interprofession.
Référence bibliographique
> Arbex de Castro Vilas Boas, A., Page, D., Giovinazzo, R., Bertin, N., and Fanciullino, A.-L.
(2017). Combined effects of irrigation regime, genotype, and harvest stage determine tomato fruit
quality and aptitude for processing into puree. Front. Plant Sci. 8(1725). doi:
10.3389/fpls.2017.01725.
Département EA
43
A B
C D
Illustration des dispositifs mis en place pour étudier l’élaboration de la qualité, de la production au produit
transformé et à différentes échelles : A) Parcelle de tomates mise à la disposition du projet par la SONITO,
B) compartiment de serre de l’UR PSH, C) unité de transformation à l’échelle industrielle au CTCPA et
D) Analyse des purées au laboratoire de l’UMR SQPOV.
Département EA
La combinaison modélisation & imagerie par
résonance magnétique : une nouvelle approche
pour caractériser le devenir des polluants
dans le sol
Résumé
Dans certaines conditions, le sol joue le rôle d’un filtre protégeant les eaux souterraines de
l’arrivée de polluants. Des chercheurs de l’INRA et de l’IFSTTAR ont mis au point une approche,
reposant sur l'utilisation conjointe de résonance magnétique nucléaire (RMN) et de modélisation
numérique, permettant d’obtenir des informations quantitatives et jusque-là inaccessibles
concernant la dynamique des polluants à l’intérieur du sol. Cette avancée permettra de mieux
prévoir les limites dans lesquelles le sol peut être considéré comme une barrière protégeant la
qualité des eaux souterraines.
Contexte et Enjeux
Le transport de polluants à travers le sol, de la surface jusqu'à la nappe, peut altérer la qualité des
eaux souterraines et les rendre impropres à la consommation humaine. Cependant, dans certains
cas, le sol joue le rôle d'un filtre dans lequel les polluants peuvent être retenus, puis
éventuellement être dégradés par des processus chimiques et biologiques. L'étude des
mécanismes de rétention des polluants dans le sol est par conséquent une étape essentielle pour
appréhender les risques de pollution de la nappe. Ces études s’appuient généralement sur
l’obtention de « courbes de percée » (Fig1 à gauche) ou sur des expériences « en batch » (Fig2a)
qui considèrent le sol comme une « boîte noire » et ne permettent pas de suivre directement le
comportement du polluant à l’intérieur du sol.
Des scientifiques de l'INRA et de l'IFSTTAR ont élaboré une approche innovante pour "ouvrir la
boîte noire". Elle repose sur l'utilisation conjointe de résonance magnétique nucléaire (RMN) - qui
mesure un signal lié à la présence des polluants dans le sol - et de modélisation numérique de ce
signal. Elle a été testée pour étudier le devenir de nanoparticules (NPs) et de l'acide butyrique
perfluoré (PFBA), une molécule probablement très mobile dans le sous-sol qui appartient à une
large famille de contaminants émergents extrêmement persistants dans l'environnement.1,2
Résultats
L'imagerie par résonance magnétique du proton (IRM) a été utilisée pour suivre le transport des
NPs dans des colonnes de sable. Le signal obtenu dépend des quantités de NPs en suspension et
adsorbées : il peut donc être utilisé pour tester les modèles de transport et des NPs dans le sol.
Pour cela, un signal est calculé à
partir des concentrations de NPs
en suspension et adsorbées
fournies par le modèle de transport.
44
UMR EMMAH
Environnement Méditerranéen
et Modélisation des
Agro-Hydrosystèmes
Centre Provence-Alpes-Côte
d'Azur
Contacts
Éric Michel
à l'IFSTTAR :
Denis Courtier-Murias
Priorité du document
d’orientation
#Climat-4
Mots clés
Polluants organiques
persistants, colloïdes,
transport, sol, imagerie
Figure 1: Schéma d'une expérience
de transport (à gauche) ; données
expérimentales (symboles) et
modélisées (lignes) (au centre) ;
stratégie de calcul du signal IRM
modèle (à droite)
Département EA
45
Figure 2. (a) schéma d'une expérience d'adsorption en batch. (b) la RMN du fluor permet d'identifier le PFBA
dans trois environnements différents. (c) variations du pourcentage de PFBA dans chaque compartiment :
expérience (symboles) et modèles (lignes)
La confrontation de ce signal modélisé avec le signal expérimental permet de tester différents
mécanismes de rétention des NPs de façon plus discriminante qu’en utilisant la seule courbe de
percée qui apporte beaucoup moins d’informations (Fig 1, panneau central).
De façon similaire, la RMN du fluor a permis d’identifier 3 compartiments du sol dans lesquels le
PFBA se répartit (Figure 2b). Nous avons montré par modélisation que ces trois compartiments
correspondent au PFBA en solution (i) entre et (ii) dans les agrégats de sol, et (iii) au PFBA adsorbé
sur les constituants du sol. L’abondant jeu de données recueilli associé à la modélisation permet de
mieux comprendre le comportement du polluant dans le sol.
Ainsi, l’approche couplée RMN-modélisation permet l’utilisation de données qui n’étaient pas
accessibles auparavant. Ceci représente une avancée majeure pour faire progresser nos
connaissances sur la capacité des sols à protéger la qualité des eaux souterraines.
Perspectives
Cette approche permettra d'étudier en détail le devenir dans le sol du PFBA ainsi que d'autres
tensioactifs perfluorés de la même famille. Ces molécules sont utilisées dans un très grand nombre
d'applications industrielles et domestiques mais sont toxiques, persistantes, et bioaccumulables.
Certaines d'entre elles, récemment mises sur le marché, ne sont pas retenues lors des traitements
actuels des eaux potables et usées et sont susceptibles d'atteindre les eaux souterraines lors du
rejet de ces eaux dans l'environnement ou lors de leur réutilisation à des fins d'irrigation en
agriculture. Les connaissances sur les impacts dans l'environnement de ces molécules sont encore
insuffisantes pour permettre aux décideurs de règlementer leur usage. Il a été récemment préconisé
que la communauté scientifique s'empare de cette thématique pour combler ces lacunes1,2.
L'approche couplée RMN du fluor-modélisation représente un outil de choix pour réaliser cette
tâche. Elle pourra aussi être utilisée avec profit pour l'évaluation et l'optimisation de techniques
d'adsorption et de filtration destinées à retirer ces molécules des eaux potables et usées.
Valorisation
La valorisation a été essentiellement académique :
> Courtier-Murias, D., Michel, E., Rodts, S., & Lafolie, F. (2017). Novel Experimental–Modeling
Approach for Characterizing Perfluorinated Surfactants in Soils. Environmental Science &
Technology, 51(5), 2602-2610, DOI: 10.1021/acs.est.6b05671
> Lehoux, A., Faure, P., Lafolie, F., Rodts, S., Courtier-Murias, Coussot, P. & Michel, E. (2017).
Combined time-lapse magnetic resonance imaging and modeling to investigate colloid deposition
and transport in porous media. Water Research, 123, 12-20, DOI: 10.1016/j.watres.2017.06.035
Références bibliographiques
> (1) Sedlak, D. (2016). Fool me once. Environmental Science & Technology, 50, 7937-7938
> (2) Wang, Z., Cousins, I. T., Scheringer, M., & Hungerbühler, K. (2013). Fluorinated alternatives to
long-chain perfluoroalkyl carboxylic acids (PFCAs), perfluoroalkane sulfonic acids (PFSAs) and their
potential precursors. Environment international, 60, 242-248
Exploitation des processus épigénétiques :
quel couplage avec la modélisation pour
orienter l’adaptation des cultures aux nouveaux
défis sanitaires et environnementaux ?
Résumé
L’amélioration des cultures et leur acclimatation à l’environnement sont conditionnées par
l’exploitation de la diversité phénotypique. Face à une érosion de la diversité génétique, les
modifications épigénétiques - impliquées dans la plasticité phénotypique- s’avère être une
nouvelle source à exploiter. Les travaux présentés ont visé à démontrer l’importance des
modifications épigénétiques dans ces schémas de sélection adaptés aux nouveaux enjeux agro-
environnementaux et la nécessité de les intégrer dans les modèles de culture.
Contexte et Enjeux
La diversité génétique a longtemps été exploitée pour produire la plasticité nécessaire face aux
contraintes agro-environnementales. Cependant les schémas de sélection passés l’ont
considérablement érodé alors qu’apparaissent de nouveaux défis démographiques et contraintes
environnementales associées au changement climatique (Esquinas-Alcázar 2005). De nombreux
travaux ont mis en évidence l’implication des modifications épigénétiques dans les variations
phénotypiques offrant par conséquent une nouvelle source de plasticité. Elles peuvent être
induites au cours du développement (Meyer 2015) tel que le contrôle des processus de maturation
(Liu et al. 2015; Gallusci et al. 2016) et de floraison (Song et al. 2012; Baulcombe and Dean 2014)
ou sous l’effet de l’environnement tel que lors de stress abiotiques (Dai et al. 2015; Al-Lawati et al.
2016) ou biotiques (Dowen et al. 2012). Les modifications épigénétiques se définissent par la
présence de marques et/ou mécanismes moléculaires affectant l’expression des gènes (activation
ou répression) sans en modifier leur séquence. Les principales modifications concernent la
méthylation de l’ADN, les modifications post-traductionnelles des histones et l’incorporation de
variants d’histone (Berr et al. 2011; Matzke and Mosher 2014; Pikaard and Mittelsten Scheid
2014). Cette plasticité laisse ainsi percevoir l’intérêt des modifications épigénétiques pour de
nouveaux schémas de sélection (Springer 2013; Giovannoni 2016). Dans ce contexte,
l’exploitation des modifications épigénétiques comme nouveau levier d’action pour la sélection
variétale à des fins d’amélioration et d’acclimatation des cultures aux facteurs de l’environnement
s’avère un enjeu de taille pour les écophysiologistes, agronomes et modélisateurs.
Résultats
Ce travail de synthèse a visé dans un premier temps à faire un état des lieux des caractéristiques
des modifications épigénétiques relatives (i) aux conditions de leur induction (au cours du
développement, sous l’effet de facteurs environnementaux) et (ii) à leur stabilité (persistance
après le stress) et à leur transmissibilité (par mitoses, au sein d’un même individu ou par méioses,
à la génération suivante).
Dans un second temps, nous avons cherché à démontrer que l’intérêt du caractère stable et
transmissible assurant un effet mémoire du stress n’était pas forcément systématique. En effet,
c’est uniquement dans le cadre d’un stress répété au cours d’une même saison ou au cours du
cycle de culture suivant, que les modifications épigénétiques - induites par une première
sensibilisation au stress et mémorisées - confèrent un avantage (effet « priming ») aux plantes
subissant un stress similaire au cours de la saison ou aux plantes de la génération suivante
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UMR EVA1, UMR EGFV2,
UR PSH3, UMR EcoSys4,
UMR LEPSE5, UMR PIAF6,
UMR Agronomie7
Centres Bretagne-Normandie1,
Nouvelle-Aquitaine-Bordeaux2,
Provence-Alpes-Côte d'Azur3,
IdF-Versailles-Grignon4,7,
Occitanie-Montpellier5,
Auvergne-Rhône-Alpes6
Contacts
Sophie Brunel-Muguet1,
Philippe Gallusci2,
Zhanwu Dai2,
Michel Génard3,
Céline Richard-Molard4,
Denis Vile5,
Nathalie Leblanc Fournier6,
Arnaud Gauffretau7
Priorité du document
d’orientation
#Climat-1
Métaprogramme
ACCAF
Mots clés
Epigénétique, changement
climatique, acclimatation,
modélisation
Départements
EA et BAP
subissant aussi un stress similaire au cours de leur propre cycle. Par ailleurs, le degré de
transmissibilité (mitoses ou méioses) conditionne la stratégie de propagation envisagée
(multiplication végétative ou par les semences) pour transmettre un caractère « favorable »
(améliorateur et ou/adaptatif) aux individus.
L’exploitation de la diversité épigénétique implique d’en identifier les sources, naturelles ou
induites. Si cette diversité épigénétique a été largement explorée chez l’espèce modèle
Arabidopsis (diversité d’écotypes, mutants, population d’EpiRILs, (Stroud et al. 2013; Cortijo et al.
2014; Kawakatsu et al. 2016)), elle fait l’objet de travaux encore récents et parcellaires chez les
espèces d’intérêt agronomique. Cependant plusieurs stratégies sont désormais utilisées pour
exploiter la diversité naturelle ou induire ces modifications épigénétiques (Gallusci et al. 2017).
Enfin, devant la nécessité de prendre en compte les modifications épigénétiques pour expliquer
les variations de caractères associés à des performances agronomiques, nous avons voulu faire
la démonstration de l’intérêt de leur modélisation à des fins prédictives (Figure 1).
Les exemples sont encore rares et majoritairement développés chez Arabidopsis (Richards et al.
2012; Hu et al. 2015). L’exemple qui a été construit et développé dans ce travail concerne la
synthèse de lycopène –associé au processus de maturation- chez la tomate impliquant des gènes
dont l’expression est sous contrôle de régulations épigénétiques (Liu et al. 2015; Gallusci et al.
2016) (Figures 2 et 3). Les hypothèses de fonctionnement du modèle mettent en avant des
interactions entre un facteur de transcription (NOR) et un gène impliqué dans la synthèse de
lycopène (PSY) et le degré de méthylation sur les promoteurs des gènes NOR et PSY. Ce degré
de méthylation est lui-même déterminé par l’activité d’une ADN glycosylase Lyase impliquée dans
la déméthylation active de l’ADN (DLM2) dont le niveau d’expression est utilisé comme variable
d’entrée du modèle.
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Départements
EA et BAP
Figure 1 : Schéma intégrateur de l’exploitation des variations épigénétiques (induites au cours du
développement et/ou par des facteurs de l’environnement) pour la mise en place de schémas de sélection
et ce au moyen de la modélisation (Gallusci et al. 2017).
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Départements
EA et BAP
Figure 2 : Illustration des cinétiques de maturation du génotype sauvage (WT) et du mutant (DML RNAi)
à 35, 39, 55, 70, 85 jours post –anthèse (dap). Br : breaker stage correspondant au stade de début
de rougissement (d’après Liu et al. 2015).
Figure 3 : Mécanismes régulant la synthèse de lycopène chez le sauvage (WT) (A) et le mutant RNAi DML2
(B). Observations (points) et simulations (lignes) des niveaux d’expression des gènes DML2 (i), NOR (iv)
et PSY (v), de méthylation des gènes NOR (ii) et PSY (III) conduisant à la synthèse de lycopène (vi)
(C) (Gallusci et al. 2017)
Perspectives
Les perspectives de développement du modèle Lycopène visent à expliciter le lien entre ces
régulations épigénétiques (notamment le niveau d’expression de DLM2) et les facteurs
environnementaux (lumière, température, disponibilité en eau et nutriments) ainsi que l’effet même
du génotype. L’exemple du modèle lycopène illustre l’importance de la prise en compte des
modifications épigénétiques dans la modélisation des processus clés pour le rendement et la
qualité des produits récoltés, et soumis à la variabilité environnementale.
Valorisation
L’idée de ce travail est issue d’une réflexion sur le thème du « Génotype au Phénotype »,
présentée lors des Assises du département EA en juin 2015 (encadrée par S. Brunel-Muguet et
M. Génard et à l’initiative de Guy Richard et Philippe Debaeke). Elle s’appuie sur les travaux
réalisés à l’UMR EGFV sur l’étude des régulations épigénétiques dans les fruits (travail coordonné
par P. Gallusci) et de leur modélisation (Z. Dai).
Ce travail de synthèse et de modélisation prospective a permis la rédaction d’un article publié
dans Trends in Plant Science (juin 2017). Il a associé 7 chercheurs de différentes unités (UMR
950 EVA, UMR 1287 EGFV, UMR 211 Agronomie, UMR 1402 ECOSYS, UR 1115 PSH, UMR 759
LEPSE, UMR 547 PIAF) rattachées au département EA et BAP. Il aura aussi permis de nouvelles
collaborations notamment entre les unités EVA et EGFV (Pari scientifique EA 2017-2018, AMI
2017 ACCAF).
Références bibliographiques
> Al-Lawati A, Al-Bahry S, Victor R, et al (2016) Salt stress alters DNA methylation levels in alfalfa
(Medicago spp). Genet Mol Res. doi: 10.4238/gmr.15018299
> Dai L-F, Chen Y-L, Luo X-D, et al (2015) Level and pattern of DNA methylation changes in rice
cold tolerance introgression lines derived from Oryza rufipogon Griff. Euphytica 205:73–83. doi:
10.1007/s10681-015-1389-0
> Gallusci P, Dai Z, Génard M, et al (2017) Epigenetics for Plant Improvement: Current
Knowledge and Modeling Avenues. Trends Plant Sci 22:610–623. doi:
10.1016/j.tplants.2017.04.009
> Gallusci P, Hodgman TC, Teyssier E, Seymour G (2016) DNA methylation and chromatin
regulation during fleshy fruit development and ripening. Front Plant Sci. doi:
10.3389/fpls.2016.00807
> Giovannoni J (2016) Harnessing epigenome modifications for better crops. J Exp Bot 67:2535–
2537. doi: 10.1093/jxb/erw143
> Hu Y, Morota G, Rosa GJ, Gianola D (2015) Prediction of plant height in arabidopsis thaliana
using DNA methylation data. Genetics 201:779–793. doi: 10.1534/genetics.115.177204
> Kawakatsu T, Huang S-SC, Jupe F, et al (2016) Epigenomic Diversity in a Global Collection of
Arabidopsis thaliana Accessions. Cell 166:492–505. doi: 10.1016/j.cell.2016.06.044
> Liu R, How-Kit A, Stammitti L, et al (2015) A DEMETER-like DNA demethylase governs tomato
fruit ripening. Proc Natl Acad Sci U S A 112:10804–9. doi: 10.1073/pnas.1503362112
> Meyer P (2015) Epigenetic variation and environmental change. J Exp Bot 66:3541–3548. doi:
10.1093/jxb/eru502
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Départements
EA et BAP
DEPARTEMENT ENVIRONNEMENT ET AGRONOMIE
FAITS MARQUANTS 2017
