Rapport d'activité de l'INRA 2014 - Volume 2

(1)

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. Inra, Francois Houllier. Rapport d’activité de l’INRA 2014 - Volume 2 : Les faits marquants

scientifiques. [Interne] 2015, 44 p. �hal-02799761�

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RAPPORT ANNUEL

Les faits marquants

scientifiques

(3)

107

faits marquants scientifiques

4 069

publications scientifiques (source WoS)

Les métaprogrammes

Inra

ACCAF

Adaptation de l’agriculture et de la forêt au changement climatique DID’IT

Déterminants et impacts de la diète, interactions et transitions

ECOSERV

Pratiques et services des écosystèmes anthropisés GISA

Gestion intégrée de la santé des animaux GLOFOODS

Étude des transitions pour la sécurité alimentaire mondiale (avec le Cirad)

MEM

Méta-omiques des écosystèmes microbiens SELGEN

Sélection génomique SMACH

Gestion durable de la santé des cultures

CHIFFRES CLÉS

2014

8 290 agents titulaires dont 50,7 % de femmes 1 840 chercheurs titulaires 2 552 stagiaires accueillis & 510 doctorants rémunérés

186 unités de recherche & 49 unités expérimentales

13 départements scientifiques & 8 métaprogrammes

17

centres de recherche 360dont brevets en stock 67 nouveaux

14 nouvelles variétés

végétales & bases de données déposés27 nouveaux logiciels Budget exécuté : 880,71 M€

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Inra 2014

SOMMAIRE

ÉDITO

FAITS MARQUANTS SCIENTIFIQUES

ÉCLAIRAGE SUR...

Sécurité alimentaire & changements globaux

« One Health » ou la santé en partage

L’effet de la domestication sur les génomes

Intégration des performances économiques,

sociales & environnementales de l’agriculture & de la foresterie

Atténuation de l’effet de serre & adaptation de l’agriculture

& de la forêt au changement climatique

Pour des systèmes alimentaires sains & durables

Agroécologie

Des approches prédictives aux sciences du numérique

Valorisation de la biomasse pour la chimie & l’énergie

Par Olivier Le Gall, directeur général délégué aux Affaires scientifiques 6

8

76

Publication d’exception

(Current Biology, Nature et dérivés, Plos Genetics, Plos Biology, PNAS, Science)

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ÉDITO

E

n entrant dans ce cahier des faits marquants scientifiques de l’Inra pour l’année 2014, vous vous envolerez vers plus de 120 pays avec lesquels les chercheurs de l’Institut se sont associés l’année dernière pour publier leurs résultats. Bien entendu vous n’y retrouverez pas l’intégralité de nos travaux : une liste de plus de 4 000 publications dans des revues internationales ne peut donner lieu qu’à une sélection ! Or toute sélection est douloureuse, mais nous sommes fiers de vous présenter celle-ci parce qu’elle nous semble illustrer la diversité de nos travaux, et leur convergence autour des grands défis auxquels sont confrontés les systèmes agro-alimentaires mondiaux en ce début de XXIe_siècle.

En effet, les transitions auxquelles la société est confrontée sont majeures en France comme au niveau mondial. La sécurité alimentaire mondiale repose sur une agriculture garantissant les trois piliers de la durabilité, dans un contexte climatique changeant, pour des systèmes

alimentaires en transition et pour des usages qui se diversifient. La mission principale de l’Inra est de contribuer à faire face à ces défis par la connaissance, ce bien commun qui est nécessaire tant pour stimuler l’innovation que pour éclairer les politiques publiques, et donc globalement pour contribuer à la recherche de solutions pour les générations à venir.

En 2010, l’Inra s’est doté d’un document d’orientation décennal articulé autour de cinq priorités thématiques qui correspondent à ces grands défis : elles constituent l’architecture de ce cahier. En outre, comme l’an dernier, nous avons décidé de présenter un éclairage particulier sur deux thématiques additionnelles : d’une part, la santé environnementale et d’autre part, l’effet de la domestication sur les génomes. Passant des chauves-souris au camembert et des carburants aux moutons, je vous souhaite autant de plaisir à la lecture de ce cahier que nous en avons eu à le préparer pour vous !

Des solutions pour

les générations à venir

Par Olivier Le Gall,

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Rapport annuel Lesfaits marquants scientifiques

Sécurité alimentaire

& changements globaux

Nourrir la planète aujourd’hui et demain… tel est le thème de

l’exposition universelle de Milan qui ouvrira ses portes le 1

er

_mai

2015. Ce défi mondial entraîne une modification de notre vision de

l’agronomie et le lancement d’un nouveau métaprogramme construit

en partenariat avec le Cirad qui tentera d’apporter de nouvelles

pistes de recherches pour y répondre.

Inra 2014

SOMMAIRE

La nouvelle échelle de l’agronomie

Interview David Makowski (directeur de recherche Agronomie, Inra Versailles-Grignon)

Constituer des bases de données de grande taille

> L’agronomie globale, un nouveau champ de recherche > Scénarios de modélisation pour le blé

> 23 modèles étudiés pour le maïs

Sécurité alimentaire

> Séminaire de lancement du métaprogramme GloFoodS à Montpellier > Le phosphore en question

> L’impact de la mondialisation alimentaire

Rapport annuel Les faits marquants scientifiques

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12

9

1

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Comment l’obligation de faire évoluer l’agronomie est-elle devenue une évidence ?

Cette évidence est due à deux facteurs principaux : 1) une préoccupation croissante pour la sécurité alimentaire mondiale qui pourrait être affectée par la croissance démographique, par le changement climatique et

la concurrence générée par les cultures énergétiques, 2) la nécessité d’identifier des pratiques agricoles permettant une réduction à large échelle de l’impact négatif de l’agriculture sur

l’environnement. Ce thème a été favorisé par le développement de bases de données de grandes tailles, pouvant être mobilisées pour répondre à des questions à l’échelle continentale et mondiale. Ces travaux concernent de nombreuses spécialités, notamment l’agronomie, la

Pourquoi 2014 est-elle l’année de « révélation » ou de « maturation » ?

L’émergence de ce thème a été stimulée, d’une part, par des articles traitant de questions agricoles à l’échelle mondiale publiés dans les années 2010 par certaines équipes américaines et, d’autre part, par plusieurs projets de recherche internationaux lancés durant la même période.

Quelles sont les échéances futures et les impacts que peuvent avoir ces recherches ?

Le plus grand enjeu sera de développer des bases de données ayant à la fois un niveau de qualité élevé et une couverture spatiale large. Certaines bases de données existent déjà, mais il est souvent difficile de juger de leur qualité du fait des nombreux calculs et ajustements réalisés lors de leur création. Cela nuit à la crédibilité des résultats.

A l’avenir, les spécialistes des productions végétales et animales collaboreront de plus en plus souvent avec les spécialistes des sciences de l’aliment et avec les économistes de manière à analyser les relations entre l’offre et la demande alimentaire. Par ailleurs, les scientifiques seront encouragés à travailler de manière plus collective pour constituer des bases de données de grande taille leur permettant de traiter de questions stratégiques à large échelle.

Ces travaux devraient permettre de comparer de manière plus rigoureuse et plus objective les performances de différents types de systèmes de production (ex : systèmes bio, systèmes bas intrants). Ils pourraient également contribuer à l’identification de pratiques agricoles permettant

David MAKOWSKI

Inra Versailles-Grignon Directeur de recherche Agronomie

Développer des

bases de données ayant

à la fois un niveau de

qualité élevé et une

couverture spatiale large

La nouvelle échelle de l’agronomie

La nouvelle échelle de l’agronomie La nouvelle échelle de l’agronomie

L’agronomie globale, un nouveau champ de recherche

23 modèles étudiés pour le maïs

Scénarios de modélisation

pour le blé

DOI :10.1007/s13593-013-0179-0

DOI:10.1111/gcb.12520 DOI :10.1016/j.fcr.2013.11.008

Du fait de la forte croissance démographique mondiale et des préoc-cupations liées au changement climatique, l’étude des impacts globaux de l’agriculture sur la sécurité alimentaire et l’environnement est récemment devenue un champ de recherche majeur.

Les agronomes ont besoin de revoir leurs objets de recherche et de s’approprier de nouvelles méthodes pour pouvoir contribuer de manière efficace à ces problématiques. Ils devront en particulier analyser plus finement les évolutions temporelles des rendements des cultures à large échelle pour pouvoir expliquer leurs tendances passées, anticiper leurs tendances futures et comprendre leurs différences entre régions et entre cultures. Ils devront également synthétiser des données expérimentales collectées dans diverses régions du monde pour pouvoir évaluer et comparer les performances de différents types de systèmes de culture (ex : systèmes bio vs. conventionnels) de manière rigoureuse.

Modèle individuel ou ensemble de modèles pour prédire la réponse du maïs au climat ? Il existe une grande variété de modèles simulant le développement et la croissance du maïs en réponse à l’évolution des facteurs climatiques comme la température ou les concentrations de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Jusqu’à présent, les simulations de ces modèles n’avaient pas été comparées à l’aide de protocoles rigoureux. Des chercheurs de l’Inra ont participé à la plus grande étude comparative des modèles de maïs réalisée à ce jour, mobilisant 23 modèles différents, appliqués sur quatre sites (France, États-Unis, Brésil et Tanzanie) pour plusieurs scénarios climatiques. Les résultats révèlent que les rendements simulés par les 23 modèles sont très différents. Ils montrent également que les valeurs moyennes des simulations des 23 modèles ont tendance à être plus précises que les rendements simulés par les modèles individuels. L’utilisation d’un ensemble de modèles semble donc être une voie prometteuse pour étudier l’effet du climat sur les rendements du maïs.

Quel sera l’effet du changement climatique sur les rendements en blé de demain ? Le changement climatique futur va probablement affecter les rendements de blé. Cependant, le sens de cette variation - augmentation ou diminution - demeure incertain. Température, précipitations, concentration de dioxyde de carbone (CO₂) sont autant de paramètres qui peuvent agir de façon opposée sur les rendements. Une méta-analyse a été réalisée pour synthétiser les résultats de 90 articles scientifiques étudiant l’évolution du rendement du blé à l’aide de modèles mathématiques, pour différents scénarios de changement climatique. Les résultats montrent que l’effet induit par une forte concentration de CO₂ (> 640 ppm) peut compenser les effets négatifs dus à l’augmentation de la température (jusqu’à + 2 °C) et à une légère baisse des précipitations (jusqu’à 20 % de baisse), et ainsi être à l’origine d’une augmentation des rendements. Cependant, les résultats des simulations des modèles varient considérablement d’un site à l’autre, du fait de la diversité des conditions (sol, pratiques agricoles...) considérées dans les études.

MÉTAPROGRAMME GloFoodS

MÉTAPROGRAMME GloFoodS & ACCAF MÉTAPROGRAMME

GloFoodS

Constituer des bases de données

de grande taille

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12

13

Inra 2014 Rapport annuel Lesfaits marquants scientifiques

Sécurité alimentaire Sécurité alimentaire Sécurité alimentaire

Séminaire de lancement

du métaprogramme GloFoodS,

Montpellier, 10-12 juin 2014

L’impact de la mondialisation

alimentaire

Le phosphore en question

DOI:10.1002/2014GB004842

La sécurité alimentaire mondiale constitue un enjeu majeur : nourrir durablement, sainement et équitablement tous les humains, dont le nombre avoisinera les 10 milliards à l’horizon 2050. Le métaprogramme « Transitions pour la sécurité alimentaire mondiale » (GloFoods) a pour objectif de mobiliser les forces scientifiques pluridisciplinaires de l’Inra et du Cirad pour contribuer à éclairer les différentes dimensions de la sécurité alimentaire. Le séminaire de lancement du métaprogramme GloFoodS a réuni le 11 juin 2014 des chercheurs Inra et

Les chaînes de distribution multinationales jouent un rôle important dans le commerce international de produits agroalimentaires. Des chercheurs ont évalué l’impact de la présence de la grande distribution sur des marchés étrangers sur les exportations de son pays d’origine vers ces destinations. Des approches économétriques ont été utilisées sur des données bilatérales de commerce de produits alimentaires vendus dans les supermarchés (épicerie) sur un large panel de pays. Les données des ventes de produits alimentaires des 100 plus grandes entreprises de vente au détail du monde (2001-2010) sont également utilisées. Nous avons trouvé un fort effet positif de l’expansion à l’étranger de la grande distribution sur les exportations du pays d’origine. Les effets sur les valeurs et les quantités exportées sont similaires, ce qui implique que cet effet positif n’est pas induit par une modification du prix ou de la qualité du produit exporté.

Le phosphore : une ressource limitée et un enjeu planétaire pour l’agriculture du 21e_siècle._{L’accroissement continu de la demande en}

biomasse agricole pour des usages alimentaires et non alimentaires, et la raréfaction des ressources nécessaires à la production des engrais (roches phosphatées pour le phosphore) posent la question de la dépendance de la production agricole aux engrais de synthèse. Pour le phosphore (P), ce calcul est complexe car, contrairement à l’azote, il s’accumule dans les sols, ce qui fait qu’un calcul réalisé sur une base annuelle conduit à une estimation erronée. Le couplage d’un modèle de dynamique du P avec des bases de données relatives aux pratiques et rendements agricoles depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale a permis de reconstituer l’historique de constitution du stock de P des sols français. Malgré une baisse des apports d’engrais de synthèse en P depuis les années 70, il apparaît qu’actuellement 82 % du P disponible des sols français provient directement ou indirectement de ces engrais.

MÉTAPROGRAMME

GloFoodS MÉTAPROGRAMMEGloFoodS MÉTAPROGRAMMEGloFoodS & ACCAF

SÉCURITÉ ALIMENTAIRE & CHANGEMENTS GLOBAUX

Cirad afin d’échanger autour des sept axes du métaprogramme et des possibilités d’articulation interdisciplinaire entre ces axes. Il a mobilisé des invités extérieurs lors de séances plénières, une participation fructueuse de scientifiques de l’IRD, et des présentations de dispositifs collectifs et d’opérations de prospectives ou d’autres métaprogrammes. L’objectif de ce séminaire était de faire émerger les questions prioritaires à construire avec les scientifiques appartenant à la communauté mobilisée autour du thème de la sécurité alimentaire.

Cheptea A. et al., American Journal of Agricultural Economics 2014 DOI :10.1093/ajae/aau017

1

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Intégration des performances

économiques, sociales &

environnementales de l’agriculture

& de la foresterie

Cultiver, élever, produire autrement... telles sont les ambitions

de l’agriculture moderne, capable d’assurer en premier lieu un revenu

vital pour l’agriculteur mais aussi la fierté et la responsabilité

de transmettre aux générations futures la possibilité de pérenniser

un métier et des ressources préservées.

Nos recherches sur l’intégration des performances de l’agriculture

doivent donc allier des recherches sur : i) les productions elles-mêmes,

ii) les pratiques mises en œuvre et leur orchestration dans des systèmes

agricoles et iii) les fondamentaux de cette production que sont

les matières premières comme les plantes, les animaux ou encore

les microorganismes.

2 SOMMAIRE

Production et performances environnementales

Interview Hervé Guyomard (directeur scientifique Agriculture)

Le biocontrôle, alternative aux pesticides

> Les œufs d’invertébrés aquatiques au secours des plantes > Phéromones au secours des pommes

> Assainir l’élevage du poulet > Le pin, capteur passif > Stimuler la nutrition de la truite > Rationaliser les rations

Les pratiques agricoles et les agriculteurs au cœur de l’enjeu

> Les pesticides rassurent contre les aléas

> Typologie des prairies > Priorité à la qualité de l’eau > L’élevage en équation > Sociologie du monde agricole

Le bilan de deux approches systèmes menées à l’Inra

> Le bio, autonome et performant

> Un demi-siècle dans le marais

Animal, végétal, microbe : les trois piliers de l’agriculture

16

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17

Que représente le terme biocontrôle ?

Le biocontrôle recouvre les méthodes de protection des cultures basées sur le recours à des organismes vivants et/ou des substances naturelles qu’il s’agisse : (i) de

macroorganismes (vertébrés, invertébrés, nématodes...), (ii) de microorganismes (virus, bactéries ou champignons), (iii) de médiateurs chimiques (phéromones) ou (iv) de substances naturelles

d’origine minérale, végétale ou animale. La lutte biologique peut être considérée comme un sous-ensemble du biocontrôle visant à lutter contre les ennemis des cultures (ravageurs, mauvaises herbes...) au moyen d’organismes vivants antagonistes de ces ennemis.

Pourquoi le biocontrôle ?

Réduire les usages de pesticides de synthèse tout en maintenant la production agricole, les résultats économiques des exploitations agricoles et un niveau égal de protection des cultures est un défi de très grande ampleur. La France s’est donné l’ambition de le relever dans le cadre du plan national Ecophyto. A cette fin, il sera nécessaire de combiner une grande diversité de solutions allant de la sélection variétale au changement des pratiques et des systèmes de production agricole. Le recours aux solutions de biocontrôle fait partie de la palette des solutions en offrant des alternatives aux pesticides de synthèse.

Quelles sont les pistes de recherches pour l’Inra en biocontrôle ?

Les recherches sur le biocontrôle sont, pour l’essentiel, réalisées au sein des départements Santé des plantes et environnement et Environnement et agronomie. Elles sont animées au sein du réseau Ecological Management of Bioagressors in Agro-ecosystems. Près de 70 scientifiques sont concernés au sein de 30 équipes dans 19 unités réparties dans plusieurs centres. Ces deux départements sont en outre fortement impliqués dans le grand programme transversal et pluridisciplinaire relatif à la gestion intégrée des cultures où le biocontrôle occupe une place de choix.

Il ne s’agit pas seulement de travailler à des solutions de biocontrôle dans le cadre d’un couple une espèce - un bioagresseur. Il convient d’élargir le spectre des recherches aux conditions d’insertion des solutions de biocontrôle dans les systèmes de culture, aux outils d’aide à la décision, aux activités de conseil et aux politiques publiques réglementaires ou incitatives. Il convient simultanément de mutualiser les efforts de veille scientifique, technologique et réglementaire.

Hervé GUYOMARD

Inra centre-siège

Le biocontrôle, alternative aux pesticides

Production et performances environnementales

INTÉGRATION DES PERFORMANCES ÉCONOMIQUES, SOCIALES & ENVIRONNEMENTALES DE L’AGRICULTURE & DE LA FORESTERIE

Près de 70 scientifiques

sont concernés au sein

de 30 équipes dans

19 unités réparties

dans plusieurs centres

Production et performances environnementales

Les œufs d’invertébrés aquatiques

au secours des plantes

Phéromones au secours

des pommes

DOI: 10.3389/fevo.2014.00033

Découverte d’une activité naturelle anti-oomycètes et biocontrôle du mildiou. Les oomycètes sont des champignons qui infectent plus de 100 genres de plantes et induisent des pertes économiques estimées à 4 milliards d’euros à l’échelle mondiale. A l’heure actuelle, la lutte contre les maladies à oomycètes est basée sur l’utilisation de pesticides (minéraux ou de synthèse) présentant une toxicité pour l’homme ou l’environnement. Nous avons découvert une forte activité anti-oomycètes dans les masses d’œufs d’invertébrés aquatiques, ce qui les protège des infections par les oomycètes en milieu naturel. L’efficacité de cette protéine, de la famille des LBP/BPI (Lipopolysaccharide (LPS)-binding proteins/bactericidal/permeability-increasing proteins) sur des espèces d’oomycètes ravageurs agricoles permet d’envisager le développement d’un produit de biocontrôle du mildiou.

Identification d’un point faible chez le carpocapse : une cible pertinente pour la lutte contre ce ravageur des vergers. Par une collaboration européenne entre l’Inra, l’université suédoise des sciences de l’agriculture et la fondation Edmund Mach en Italie, un récepteur olfactif impliqué dans l’attraction vers les fruits d’un ravageur des vergers, le carpocapse des pommes, a été identifié. Ce récepteur semble avoir évolué à partir de récepteurs aux phéromones sexuelles de papillons qui auraient acquis de nouvelles fonctions. Ce récepteur est une cible pertinente pour développer de nouvelles méthodes de biocontrôle par le dessin d’agonistes ou antagonistes capables de modifier la réponse du récepteur et donc le comportement de l’insecte.

MÉTAPROGRAMME SMaCH

Baron O.L., (2013). PLoS Pathogens e100379210.1371/journal.ppat.1003792

Directeur scientifique Agriculture

2

Isomate : diffuseur de phéromones dans un verger en production fruitière intégrée ou biologique.

L’escargot d’eau douce Biomphalaria glabrata est producteur d’une protéine ayant des propriétés protectrices contre les oomycètes pathogènes de plantes.

Dégâts de la chenille du carpocapse dans une pomme : galerie aboutissant aux pépins dévorés par la larve.

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Production et performances environnementales Production et performances environnementales

Assainir l’élevage du poulet

Stimuler la nutrition de la truite

Rationaliser les rations

DOI: 10.1242/jeb.106062 ; 10.1242/jeb.095463 DOI :10.1186/1297-9686-46-25

Comment améliorer la réduction des rejets et la valorisation de matières premières alternatives chez le poulet ? Les contraintes économiques associées aux attentes sociétales et environnementales conduisent à faire évoluer les pratiques d’alimentation animale vers une plus forte utilisation de matières premières riches en protéines produites localement et associées à une réduction des rejets. Les modèles uniques développés à l’Inra ont permis d’identifier des régions du génome impliquées dans l’efficacité digestive du poulet dont certaines sont également associées à l’excrétion, premiers pas vers des stratégies d’élevage ciblées.

La programmation nutritionnelle, une approche prometteuse pour améliorer l’utilisation des nouveaux aliments chez la truite.

L’aquaculture connaît un essor remarquable depuis une vingtaine d’années, fournissant en 2010 près de 50 % des produits aquacoles pour la consommation humaine. Afin d’inscrire la production de poissons dans une optique de durabilité, de nouveaux aliments à base de plantes peuvent être proposés mais ils réduisent la croissance des poissons d’élevage. L’exposition très précoce (développement embryonnaire) ou précoce à un stimulus court avec glucides alimentaires ou une alimentation précoce avec un aliment à base de plantes a permis à la truite adulte de mieux accepter les nouveaux aliments (meilleure prise alimentaire et efficacité alimentaire). Le concept de programmation nutritionnelle chez les poissons est donc validé et ouvre de nouvelles perspectives en nutrition des poissons.

Création de Systool Web, un outil de description des apports et de calcul de la valeur des aliments et des rations. L’application Systool Web répond à la demande forte de la profession de l’alimentation animale pour permettre aux prescripteurs du terrain de s’approprier facilement le nouveau modèle des apports et de calculer rapidement les valeurs des aliments et des rations pour les ruminants. Ouvert depuis fin septembre, et accessible à près de 100 utilisateurs de 15 structures partenaires, Systool Web a connu une fréquentation régulière et soutenue, prouvant son intérêt vis-à-vis des professionnels.

Le pin, capteur passif

DOI: 10.3389/fevo.2014.00033

Comment mesurer l’impact des bioaérosols de compost, un indicateur de la performance environnementale de l’agriculture.

Des aiguilles de pins sont utilisées comme capteur passif pour mesurer l’abondance d’un indicateur microbien de bioaérosols de compost. Ces mesures permettent de tracer la carte de la zone impactée par les bioaérosols d’une plateforme de compostage.

MÉTAPROGRAMME MEM

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21

Les pratiques agricoles et les agriculteurs au cœur de l’enjeu Les pratiques agricoles et les agriculteurs au cœur de l’enjeu

Priorité à la qualité de l’eau

Typologie des prairies

DOI.org/10.1016/j.landusepol.2014.07.00 DOI:10.1017/S0021859614000653

Cultiver de l’eau propre : concevoir des pratiques agricoles avec pour seul objectif... des résultats !

Pour répondre aux exigences réglementaires de protection des aires d’alimentation de captages (dits « Grenelle »), des agriculteurs ont revu leurs pratiques agricoles en se focalisant sur un objectif de résultat de qualité de l’eau ambitieux. Des chercheurs de l’Inra ont suivi ce projet dès son démarrage et accompagné la démarche via un tableau de bord permettant de retracer d’année en année les pratiques agricoles réalisées sur le territoire jusqu’à la qualité de l’eau. Deux ans après sa mise en place, les résultats sont déjà visibles et positifs.

Comment évaluer les services de production des prairies permanentes ? Afin de valoriser le rôle économique et environnemental des prairies permanentes dans les systèmes d’élevage, les services de production qu’elles fournissent doivent être mieux caractérisés. Sur un large gradient de conditions environnementales et de pratiques, les relations entre la composition botanique, la production de biomasse et la valeur nutritive pour les animaux ont pu être quantifiées. Une typologie des prairies permanentes françaises a été publiée en partenariat avec l’Institut de l’élevage et des modèles de prévision de la production de biomasse et de la valeur nutritive des prairies permanentes sont développés.

Les pratiques agricoles et les agriculteurs au cœur de l’enjeu

Les pesticides rassurent contre les aléas

DOI :10.1093/erae/jbt006

Le comportement des agriculteurs face au risque : une sensibilité particulière aux pertes et aux évènements extrêmes. Les décisions des agriculteurs face à l’utilisation d’intrants comme les pesticides ont toujours été marquées par le risque et l’incertitude, et le problème devient plus crucial du fait de la mondialisation et des préoccupations environnementales. À l’aide d’un dispositif expérimental de terrain (field

experi-ment) auprès d’un échantillon d’une centaine d’agriculteurs, les paramètres d’aversion au risque ont été mesurés selon deux cadres théoriques. D’après nos résultats, face à des choix risqués, les agriculteurs sont deux fois plus sensibles aux pertes qu’aux gains et surestiment la probabilité des évènements rares mais extrêmes, donnant à l’utilisation des pesticides un effet « assurance ».

MÉTAPROGRAMME SMaCH

Les pratiques agricoles et les agriculteurs au cœur de l’enjeu

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Le bilan de deux approches systèmes menées à l’Inra

Le bio, autonome

et performant

Un demi-siècle

dans le marais

Dix ans d’expérimentation de systèmes de polyculture-élevage autonomes. Depuis 2004, l’Inra de Mirecourt expérimente deux systèmes de polyculture-élevage en agriculture biologique avec l’autonomie pour ambition. Le bilan des 10 années de recherche montre qu’il est possible de limiter l’utilisation d’intrants (engrais, produits phytosanitaires, fioul, alimentation du bétail) tout en étant économiquement viable. Cet anniversaire a été l’occasion d’organiser une grande manifestation qui a réuni près de 750 personnes des mondes agricole, académique, politique, technique et de l’enseignement.

50 ans de recherche pour l’agriculture et l’environnement en marais. Située sur le littoral charentais, entre terre et eau, l’unité expérimentale de Saint-Laurent-de-la-Prée a été mise à disposition de l’Inra en 1964. D’abord destinée à développer l’agriculture dans le marais grâce à un réseau hydraulique drainant l’eau du sol, elle répond depuis les années 1990 à des préoccupations environnementales nouvelles : préserver la biodiversité, valoriser les prairies et la race bovine locale maraîchine.

Les pratiques agricoles et les agriculteurs au cœur de l’enjeu

L’élevage en équation

Sociologie du monde agricole

Bessière C., et al., 2014 Sociétés Contemporaines, n°96 DOI:10.2134/agronj14.0357

Arbitrages entre performance productive, robustesse et adaptabilité du pâturage : modélisation d’un agroécosystème incertain. L’incertitude environnementale est au cœur des enjeux de la gestion des systèmes d’élevage herbagers. L’utilisation du cadre mathématique de la théorie de la viabilité permet de quantifier les relations d’arbitrage entre performances productives, d’une part, robustesse et adaptabilité à l’environnement, d’autre part. Ces arbitrages déterminent un gradient de séquences de pâturage allant de stratégies de gestion adaptative à des stratégies de surcapacité.

Les groupes sociaux agricoles dans la France contemporaine. L’évolution économique et politique de l’agriculture contemporaine modifie non seulement la profession agricole, mais tout autant les modes de vie des agriculteurs. Les groupes agricoles sont ici replacés dans les groupes sociaux d’interaction - cadres, ouvriers, autres indépendants -, à la fois à l’échelle des espaces sociaux localisés et dans la structure sociale nationale. Est ainsi analysée la diversité des groupes sociaux agricoles, contribuant à décloisonner la sociologie de l’agriculture.

(14)

24

25 Animal, végétal, microbe :

les trois piliers de l’agriculture

Le projet 1 000 génomes bovins :

séquencer les légendes des races

Des chercheurs de l’Inra et de l’Union nationale des coopératives d’insémination animale ont séquencé, dans le cadre d’un consortium international, le génome complet de 234 bovins des races Holstein-Fresian, Simmental et Jersey. Étape importante d’un projet ambitieux visant à obtenir le génome de 1 000 bovins, ces travaux ouvrent des perspectives en élevage pour la sélection génomique d’animaux.

MÉTAPROGRAMME SELGEN

Daetwyler H.D., Nature Genetics, 2014. DOI:10.1038/ng.3034

Nouvelle-Zélande : un terrain

d’étude des interactions entre

abeilles, parasite et virus

Quel est l’effet du parasite Varroa sur les virus qui affectent les colonies d’abeilles domestiques ? En Nouvelle-Zélande, l’arrivée du Varroa (2001) coïncide avec une augmentation des infections virales multiples et par conséquent l’apparition d’effets synergiques néfastes à la survie des abeilles.

Mondet F. et al., PLOS Pathogens. DOI :10.1371/journal.ppat.1004323

Les insectes recyclent leurs

bactéries symbiotiques quand

leur bénéfice devient caduc

Les insectes ont mis en place une stratégie moléculaire qui leur permet d’ajuster le nombre des bactéries bénéfiques à leurs besoins physiologiques, et d’optimiser le rapport coût/ bénéfice de la symbiose. Ils ont « appris » au cours de leur évolution à recycler proprement leurs bactéries symbiotiques. Ces travaux menés sur le charançon des céréales ouvrent la voie à de nouveaux moyens de lutte contre ce parasite.

Vigneron A. et al. Current Biology 2014, 10.1016/j.cub.2014.07.065

Phoma du colza :

des mécanismes infectieux

sous contrôle épigénétique

Lutter contre Leptosphaeria maculans, responsable de la maladie du phoma du colza, nécessite de bien comprendre la biologie de ce champignon pathogène et tout particulièrement la manière dont il gère son processus infectieux. Des chercheurs ont mis en évidence un processus d’ajustement de la production des protéines nécessaires à l’infection de la plante (ou effecteurs). Le champignon utilise un mécanisme lié à l’environnement génomique des gènes codant pour ces effecteurs, ce qui lui permet d’adapter sa production aux besoins de son développement.

Soyer J. L. et al., PLOS Genetics, 2014, 10.1371/ journal.pgen.1004227

Un gène gardien de la féminité

Des scientifiques de l’Inra viennent de mettre en évidence un des gènes majeurs de la différenciation du sexe féminin. Ce gène active la différenciation de l’ovaire, mais en plus il bloque l’expression des gènes mâles au sein de l’ovaire en développement. Ces résultats pourront contribuer à mieux comprendre certains cas d’infertilité chez les femelles d’animaux d’élevage et la femme.

Boulanger, L. et al., Current Biology, 2014, DOI : 10.1016/j.cub.2013.12.039

Le développement des agneaux

est influencé par le stress prénatal

et l’environnement post-sevrage

Cette étude montre qu’une expérience stressante pendant la gestation altère le comportement maternel des brebis et rend leurs agneaux plus craintifs et pessimistes. Un milieu assurant un bien-être après sevrage peut corriger ces effets. Ces modifications des comportements affectifs des agneaux sont associées à des modifications de leur développement cérébral.

DOI: 10.3109/10253890.2014.969238

Identification d’un nouveau virus

de la fièvre catarrhale ovine (FCO)

Un virus de la fièvre catarrhale ovine (BTV pour Bluetongue virus) isolé sur des chèvres corses serait un nouveau sérotype. Vingt six sérotypes du BTV ont été décrits à ce jour. Ce nouveau virus est proche mais génétiquement différent du 25e_sérotype.

10.3201/eid2012.140924

La nature bien ordonnée :

comment la phyllotaxie fabrique

les formes végétales

Comprendre comment un système biologique génère de nouvelles structures de façon rythmée est une question clé de la biologie moderne. Une équipe internationale impliquant des chercheurs Inra, CNRS et Cirad associés à l’université d’Helsinki en Finlande a démontré que la production des fleurs dans le méristème des plantes est rythmée, dans l’espace et dans le temps, par deux espaces distincts de la signalisation hormonale.

Besnard F. et al., Nature, 2014, DOI :10.1038/ nature12791

Traas J., Sassi M. (2014). Current Biology, 2014, DOI : 10.1016/j.cub.2014.01.064

L’évolution des séquences

répétées du génome de l’Arabette

décrypté

Les séquences répétées d’ADN représentent une fraction importante du patrimoine génétique des plantes et sont les acteurs majeurs des modifications de leur structure. Chez Arabidopsis

thaliana, leur distribution sur les chromosomes

comme leur composition sont hétérogènes et leur divergence au fil du temps s’est accompagnée de l’évolution conjointe des mécanismes de leur régulation épigénétique.

Maumus F. and Quesneville H., Nature Communications, 2014

DOI :10.1038/ncomms5104

2

Animal

Végétal

(15)

Symbiose sous influence

Des chercheurs de l’Inra et de l’université de Lorraine ont décrypté une partie du dialogue moléculaire impliqué dans la symbiose entre champignons et arbres. Lors de cette interaction mutualiste, le champignon prend le contrôle de sa plante-hôte en lui injectant une petite protéine qui neutralise ses défenses immunitaires. Cette avancée permet de mieux comprendre l’évolution et le fonctionnement d’une symbiose dont le rôle écologique est considérable dans les écosystèmes forestiers.

Plett J.M., PNAS 2014, DOI : 10.1073/pnas.1322671111

Partage du travail et altruisme

chez les bactéries

Des chercheurs de l’Inra, en collaboration avec un laboratoire chinois, ont montré chez la bactérie

Bacillus thuringiensis (Bt) une particularité à se

différencier en deux populations : l’une produisant des spores et l’autre le cristal. Seules les bactéries sporulantes survivront, l’autre moitié de la population étant condamnée à mourir après avoir produit l’inclusion cristalline. Ce comportement altruiste permet un partage du travail qui confère un avantage sélectif à ces bactéries.

Chao Deng, The ISME Journal, 2014, 10.1038/ismej.2014.122

Les gènes symbiotiques voyagent

accompagnés d’accélérateurs

d’évolution

Comment la capacité à fixer l’azote de l’air en symbiose avec une légumineuse a-t-elle pu se propager dans des genres bactériens éloignés les uns des autres ? En rejouant l’évolution des rhizobia en laboratoire, nous avons découvert que les gènes symbiotiques sont transférés en même temps que des gènes d’ADN polymérases qui élèvent le taux de mutation du génome d’accueil. Cela crée une explosion de diversité génétique qui donne un coup d’accélérateur à l’émergence d’un nouveau rhizobium.

DOI : 10.1371/journal.pbio.1001942

Les mycoplasmes sont capables

d’échanger de grands pans

de leur génome par conjugaison

Les mycoplasmes sont des bactéries minimales, infectant une large gamme d’hôtes. Le transfert horizontal de gènes entre espèces de mycoplasmes pathogènes de ruminants a été démontré et se produit à grande échelle grâce à un mécanisme original qui rend l’ensemble du génome mobile. Ce phénomène, décrit pour la première fois chez les mycoplasmes, a des conséquences majeures sur leur évolution et leur capacité adaptative.

DOI : 10.1371/journal.pbio.1001942

La présence de deux nouveaux

virus de vigne en France

On connaît près de 70 virus et viroïdes capables d’infecter la vigne et de nouveaux virus sont régulièrement découverts. Parmi ces nouveaux agents, le Grapevine Pinot gris virus (GPGV) semble associé à une pathologie et a été identifié pour la première fois dans les vignobles français.

DOI:10.1007/s00705-014-2031-5

La synthèse de la cellulose :

une nanomachine complexe

La grande variété de tailles et de formes des cellules végétales est déterminée par l’architecture de la paroi, composée de microfibrilles de cellulose dont les propriétés influencent également la qualité des fibres textiles, la texture et la digestibilité des produits de l’alimentation humaine et animale et aussi leur capacité à être hydrolysées pour la production des biocarburants. Nous avons pu étudier la machinerie complexe de sa synthèse et montrer que la cellulose est produite à un stade très précoce de la division cellulaire sûrement pour renforcer les membranes de la plaque cellulaire.

DOI : 10.1104/pp.114.241216, 10.1111/tpj.12362, 10.1105/tpc.114.126193

Identification d’une région

génomique responsable

de la perte de la reproduction

sexuée chez le puceron du pois

Obéissant à des mécanismes encore mal connus, la perte du sexe est fréquemment observée chez les eucaryotes. En combinant des approches de génétique quantitative et de génomique des populations, une région sur le chromosome X responsable de cette perte a été identifiée chez le puceron du pois. Les lignées sexuées peuvent être converties en lignées asexuées par un phénomène de contagion.

Jaquiéry J. et al. (2014) PLos Genetics, DOI :10.1371/journal.pgen.1003690

Microbe

Bactéries Mycoplasma agalactiae, agent pathogène à l’origine de maladies infectieuses en élevage.

Cristal protéique de Bacillus thuringiensis ; bactérie en fin de sporulation.

(16)

Inra 2014

Atténuation de l’effet de serre

& adaptation de l’agriculture

& de la forêt

au changement climatique

L’année 2014 est placée au cœur des sciences environnementales, avec

la publication du cinquième rapport du Giec qui souligne l’ampleur

des changements climatiques qui affectent ou vont affecter notre

planète. L’agriculture et la foresterie sont des acteurs importants

de ce changement climatique participant au niveau mondial à

24 % des émissions de gaz à effet de serre (IPCC, 2014). Comment

nos systèmes de production peuvent-ils réduire et atténuer ces

émissions ? Comment nos cultures, nos élevages peuvent-ils s’adapter

à des élévations des températures ou à des épisodes de sécheresse ?

Telles sont les questions de recherche posées à l’Inra.

3 SOMMAIRE

Atténuation des émissions de GES

Interview Laurent Philippot (directeur de recherche Agroécologie, Inra Dijon)

Émergence des recherches sur l’oxyde nitreux

> N2O : les sols réagissent différemment

> Labour et stockage

> Sensibilité à la température du carbone > Le cheptel bovin en modèle > Les bienfaits de la renouée du Japon

Adaptation des systèmes végétaux

Interview Damien Bonal (directeur de recherche Écologie et écophysiologie forestières, Inra Nancy)

Biodiversité et adaptation au changement climatique

> La biodiversité a ses limites

> L’horloge interne des plantes se souvient du stress hydrique ! > Végétation et désertification

> Des arbres qui s’endurcissent face au vent

Adaptation des systèmes animaux

> L’acclimatation à la chaleur chez le porc en croissance > Acclimatation embryonnaire à la chaleur

> Les faons ne résistent pas au changement climatique 30

34

(17)

Comment les recherches sur les émissions

d’oxyde nitreux (N₂O) ont-elles émergé ?

L’émission des gaz à effet de serre (GES) participe au réchauffement climatique et 24 % de ces émissions proviennent de l’agriculture. L’oxyde nitreux dont les émissions proviennent principalement des sols agricoles en est

responsable à hauteur de 50 %, à côté du gaz carbonique (10 %) et du méthane (40 %). Il est donc essentiel de réduire ces émissions ou de trouver une possibilité d’éliminer ce gaz en le convertissant en azote gazeux qui est inoffensif.

Quels sont les chercheurs mobilisés sur cette thématique ?

Depuis 2009, une équipe dijonnaise Inra de l’unité agroécologie collabore avec une équipe de l’université suédoise des sciences agronomiques, dirigée par S. Hallin et une équipe irlandaise dirigée par B. Griffiths. Les recherches ont été réalisées grâce à des échanges de chercheurs entre ces institutions, un projet européen du 7e_{programme cadre (Ecofinders), un projet} Hubert Curien avec l’Irlande, et une participation de la région Bourgogne. Ces travaux ont trouvé leur aboutissement en 2014 par leur publication dans un excellent journal.

Quelles sont les échéances futures et quels pourraient être les impacts de vos recherches ?

Ces recherches, concernant la réduction des émissions de GES et la possibilité d’orienter l’activité des communautés microbiennes pour

augmenter la capacité des sols à éliminer ce gaz, sont actuellement poursuivies en collaboration avec l’équipe suédoise dans le cadre d’un projet Marie Curie ITN (EU) et d’un projet Ademe coordonné par l’Inra (unité Agroimpact).

Elles pourraient aboutir à l’identification de pratiques agricoles permettant de stimuler les microorganismes impliqués dans l’élimination du N₂O.

Laurent PHILIPPOT

Inra Dijon

Émergence des recherches sur l’oxyde nitreux

Stimuler les

microorganismes

impliqués dans

l’élimination du N

2

O

Atténuation des émissions de GES

N

₂

O : les sols réagissent différemment

Gaz à effet de serre : un nouveau groupe de microorganismes du sol lié à leur élimination.

L’oxyde nitreux (N₂O) est un puissant gaz à effet de serre également responsable de la destruction de la couche d’ozone. Les chercheurs de l’Inra, en collaboration avec des collègues suédois et irlandais, ont analysé 47 sols prélevés à travers l’Europe, et mis en évidence de très grandes différences entre sols au niveau de leur capacité à éliminer le N₂O. Contrairement aux autres gaz à effet de serre, comme le dioxyde de carbone (CO₂) ou le méthane (CH₄), cette capacité des sols à éliminer le N₂O a été très peu étudiée. Les travaux montrent que cette variabilité est liée à un nouveau groupe de microorganismes consommant le N₂O en le réduisant en azote atmosphérique. Ces récents résultats indiquent clairement que la diversité mais aussi l’abondance de ce nouveau groupe de microorganismes sont importantes dans le fonctionnement des sols et pour les services qu’ils délivrent.

Jones C.M. et al. Nature Climate Change (2014) 10.1038/nclimate2301

(18)

32

33

ATTÉNUATION DE L’EFFET DE SERRE & ADAPTATION DE L’AGRICULTURE & DE LA FORÊT AU CHANGEMENT CLIMATIQUE

Atténuation des émissions de GES Atténuation des émissions de GES

Labour et stockage

Le cheptel bovin en modèle

Sensibilité à la température du carbone

Les bienfaits de la renouée du Japon

DOI :10.1111/gcb.12402 DOI : 10.1111/nph.12944 DOI :10.1016/j.agee.2014.02.01 DOI :10.1016/j.livsci.2014.04.001

Le travail du sol impacte peu le stockage du carbone. Dans le contexte du changement climatique et

de l’augmentation des émissions de CO2, liée à l’activité humaine, le travail du sol serait un paramètre clé pour le stockage de carbone dans les sols cultivés. De nombreuses études affirment que la simplification du travail du sol, voire la suppression du labour, permet d’augmenter ce stockage. Une nouvelle étude menée par l’Inra et Arvalis-Institut du végétal vient contredire ce paradigme. Fruit d’une expérimentation rigoureuse conduite en Ile-de-France, suivant une approche originale incluant le calcul des stocks sur une grande profondeur (0-60 cm) et le suivi dans le temps du stock de carbone, cette étude montre que le stockage de carbone a été similaire pour trois modes de travail du sol au bout de 41 ans mais qu’il a varié au cours du temps en interaction avec les conditions climatiques.

Production laitière et émissions de gaz à effet de serre du cheptel français. D’après la littérature,

l’intensification de la production laitière des vaches permet de réduire considérablement l’impact de l’élevage sur les émissions de gaz à effet de serre. Cependant, la baisse associée à la production de viande du troupeau laitier rend difficile cette estimation. Un modèle du cheptel français a été élaboré pour tester différents scénarios d’intensification de la production de lait par vache. Les résultats montrent qu’une augmentation de la production de lait de 20 % ne permet pas de réduire les émissions de GES dans les inventaires nationaux si l’on maintient constants les objectifs de production de lait et de viande du cheptel bovin.

Le carbone organique stable est plus sensible à la température que le carbone labile.

Les sols contenant 3 à 4 fois plus de carbone que l’atmosphère, toute modification du stock de carbone des sols peut influencer significativement la concentration en gaz carbonique (CO₂) atmosphérique. La matière organique y est plus rapidement

minéralisée quand la température augmente. Mais cela dépend-il de la matière organique considérée ? En utilisant des sols ne se différenciant que par le temps de résidence des matières organiques qu’ils contiennent, nous avons ainsi pu montrer sans ambiguïté que le processus de minéralisation est plus sensible à la température lorsque la matière organique considérée est plus ancienne donc plus stable.

Comment certaines plantes influencent favorablement le cycle de l’azote dans les sols. La dénitrification est un processus

microbien qui réduit les formes oxydées d’azote en composés gazeux, notamment NO et N2O qui sont des gaz à effet de serre. Des plantes produisant des composés bloquant la dénitrification et donc réduisant l’émission de GES ont été identifiées. Ce résultat offre des perspectives pour une ingénierie écologique et une réduction des nuisances environnementales de certaines pratiques agricoles.

3

(19)

Pourquoi avez-vous entrepris de travailler sur ce thème ?

Nous cherchons à comprendre le rôle de la diversité des espèces d’arbres sur la résistance à la sécheresse des écosystèmes forestiers, et des conséquences potentielles de l’accentuation des sécheresses. Contrairement à des idées

souvent retenues en écologie, « tout ce qui est divers n’est pas nécessairement mieux » : les écosystèmes forestiers mélangés peuvent être plus résistants à la sécheresse que les écosystèmes purs ou peu divers, mais pas nécessairement.

Qu’est-ce qui a construit, dans le passé, le terrain favorable à cette recherche ?

L’intérêt des gestionnaires forestiers après la tempête de 1999, pour une sylviculture favorisant

les questionnements abordés dans cette étude. L’équipe Arbeco de l’Inra est moteur de travaux de recherche sur ces questions depuis 10 ans et s’est associée à travers un projet européen avec diverses équipes (Allemagne et Suisse). Quatre années ont été nécessaires à l’acquisition des données de terrain à travers l’Europe.

Quelles sont les échéances futures et les impacts potentiels de vos recherches ?

En collaboration avec d’autres équipes françaises ou européennes, nous cherchons à valider les observations de ce travail pour d’autres types forestiers et d’autres conditions climatiques en Europe et à comprendre les mécanismes d’interaction des espèces d’arbre pour les

ressources du sol (eau, éléments minéraux). Ce travail suggère que les modes de gestion forestière appliqués aujourd’hui ne permettront pas aux forêts de production de France et d’Europe de s’adapter aux changements climatiques. Les gestionnaires forestiers, qui agissent aujourd’hui pour préparer les forêts de production de demain (début du XXIIe_{siècle), doivent donc raisonner le type de} mélange d’espèces qu’ils souhaitent favoriser, en fonction des conditions climatiques locales et en fonction des interactions potentielles entre les

Damien BONAL

Inra Nancy

Biodiversité et adaptation

au changement climatique

Tout ce qui est divers

n’est pas

nécessairement

mieux

Adaptation des systèmes végétaux

La biodiversité a ses limites

La biodiversité n’améliore pas nécessairement la résistance des forêts à la sécheresse.

Face au changement climatique, certaines régions du monde seront soumises à des épisodes de sécheresse qui affecteront notamment la santé des forêts. Les gestionnaires forestiers attendent de la recherche des réponses à court terme sur les pratiques sylvicoles à mettre en place dans ce contexte. La biodiversité peut contribuer à augmenter la productivité des écosystèmes forestiers et leur résistance face aux attaques d’insectes ou de maladies. Des chercheurs de l’Inra, en collaboration avec l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage en Suisse et des scientifiques européens, ont étudié l’influence de la diversité des espèces d’arbres sur la résistance des forêts à la sécheresse. Contrairement à ce qui était supposé par la communauté scientifique, la diversité n’est pas nécessairement un facteur d’amélioration de la résistance des forêts à la sécheresse.

Grossiord C., PNAS, 2014. DOI :10.1073/pnas.1411970111

Directeur de recherche

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36

37

ATTÉNUATION DE L’EFFET DE SERRE & ADAPTATION DE L’AGRICULTURE & DE LA FORÊT AU CHANGEMENT CLIMATIQUE

Végétation et désertification

Des arbres qui s’endurcissent face au vent

DOI:10.1002/2013JF002875

DOI: 10.1111/nph.12781.

Les arbres plus efficaces que les buissons pour lutter contre l’érosion éolienne des sols.

La revégétalisation des sols est une méthode courante pour réduire l’érosion éolienne de régions sujettes à la désertification, mais son efficacité suivant l’organisation spatiale des couverts végétaux et le type de végétation n’est pas encore bien connue. En renouvelant la manière de modéliser l’érosion éolienne en présence de végétation, des chercheurs de l’Inra et du CNRS ont montré que les arbres sont plus efficaces que les buissons pour réduire l’érosion éolienne des sols. Le modèle développé représente un outil prometteur pour quantifier l’érosion éolienne des régions semi-arides, à l’origine de nombreuses problématiques environnementales.

Comment les arbres continuent-ils de grandir malgré le vent ? Les arbres dans le vent subissent des

flexions de leurs branches et du tronc. En réponse, ils réduisent leur croissance en hauteur diminuant ainsi leur prise au vent. Et pourtant les arbres poussent haut... Lorsque l’on fléchit deux fois de suite des tiges de peupliers, les arbres ne perçoivent pas la deuxième flexion, comme s’ils avaient perdu leur sensibilité, et ce pendant quelques jours, comme s’ils avaient mémorisé le passage du premier coup de vent. La désensibilisation de l’arbre a un support moléculaire : un gène acteur de ce processus a été identifié chez le peuplier.

L’horloge interne des plantes

se souvient du stress hydrique !

Les plantes réagissent aux fluctuations naturelles du climat. Elles sont le plus souvent en bon état

hydrique la nuit et en stress hydrique l’après-midi et ce, d’autant plus que le sol et l’air sont plus secs. La croissance des organes suit également ce rythme : maximum la nuit et minimum pendant la journée. Les mouvements d’eau et la croissance foliaire suivent également ces oscillations qui dépendent de l’histoire récente de la plante. Grâce à un modèle mathématique de transfert de l’eau depuis le sol vers les feuilles au travers des racines, les scientifiques ont démontré l’utilité d’une telle acclimatation. En tenant compte des conditions hydriques subies les jours précédents, les plantes peuvent ainsi anticiper le degré d’oscillations qui a le plus de chances d’être favorable à leur croissance.

Caldeira C.F. ; Nature communications, 2014, 10.1038/ncomms6365

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Adaptation des systèmes animaux

Acclimatation embryonnaire à la chaleur

Les faons ne résistent pas

au changement climatique

DOI : 10.1017/S1751731114001931 ; 10.1371/journal.pone.0105339 ; 10.3382/ps.2014-03881

DOI : 10.1007/s00484-013-0759-3 ; 10.1016/j.tvjl.2014.04.001 ; 10.2527/jas2014-8108

Les variations de température d’incubation des œufs permettent l’acclimatation du poulet de chair. La production de volailles en régions

chaudes (Brésil, Asie, Afrique...) s’est accrue ces dernières années, et dans ces régions comme en Europe surviennent de plus en plus fréquemment des températures extrêmes. Une stratégie innovante pour limiter les conséquences néfastes de variations de température d’élevage chez le poulet est l’acclimatation embryonnaire. Les effets à long terme de variations de température d’incubation des œufs ont été mesurés sur la physiologie et le métabolisme du poulet. Nous avons montré que cette stratégie a peu d’effet sur les performances et la qualité de la viande de poulet, mais modifie les voies métaboliques musculaire et hépatique régulant la production de chaleur et la réponse au stress.

En décalant les saisons, le changement climatique modifie les cycles de vie de nombreux végétaux et animaux. L’éveil de la végétation se produit un peu plus tôt chaque année, ce qui n’est

pas sans conséquence sur les cycles de vie d’autres espèces. Certaines s’adaptent au décalage de l’abondance de leurs ressources nutritives et d’autres non. C’est le cas du chevreuil des forêts dont la période de mise bas n’a pas changé entre 1985 et 2011, malgré l’avancée continue du printemps depuis 27 ans. Incapables de régler la période des naissances sur le pic printanier des ressources végétales dont ils dépendent, les chevreuils subissent une mortalité juvénile accrue, diminuant ainsi la croissance de leur population.

Adaptation des systèmes animaux

L’acclimatation à la chaleur

chez le porc en croissance

Les porcs sont et seront soumis de plus en plus fréquemment à des températures élevées du fait du développement de l’élevage en milieu tropical et des conséquences attendues du réchauffement climatique. Le suivi d’animaux exposés à des températures chaudes (30°/24°) a

montré que l’acclimatation des porcs en croissance aux températures chaudes aboutit à un équilibre physiologique permettant à l’animal de réduire sa production de chaleur et d’augmenter les pertes de chaleur. De manière inattendue, la chaleur, lorsque les animaux ont eu le temps de s’y acclimater, permet d’atténuer les conséquences d’un challenge inflammatoire sur la croissance et l’ingestion d’aliments ainsi que sur les réponses physiologiques et inflammatoires en comparaison d’un logement

Plard F. et al., 2014, PLOS Biology, 10.1371/journal.pbio.1001828

MÉTAPROGRAMME ACCAF

(22)

Inra 2014

Valorisation de la biomasse

pour la chimie & l’énergie

Le recours à des matières premières biosourcées, avec les produits

d’origine agricole ou forestière, et l’essor des biotechnologies blanches

sont autant de solutions pour remplacer à terme les ressources

fossiles, épuisables et coûteuses pour l’environnement.

4 SOMMAIRE

Ressources fossiles vers ressources biosourcées

Interview Xavier Rouau (directeur de recherche Ingénierie des agropolymères et technologies émergentes, Inra Montpellier)

Déconstruire les matières premières

> Un nouveau procédé Inra pour le bioraffinage du végétal > Futurol : le GoNOGo 2014

> Des peupliers transgéniques pour comprendre les propriétés du bois utilisé en bioénergie > Miscanthus, culture pilote en Picardie

Levures et biotechnologies

> Une levure oléagineuse comme alternative à la production d’acide ricinoléique ? > De la levure au carburant

42

(23)

Quel est le contexte de vos travaux ?

Dans l’objectif de substituer des ressources biosourcées aux ressources fossiles, la lignocellulose végétale est un substrat de choix dont le bioraffinage actuel est complexe, coûteux et à fort impact environnemental.

La voie sèche sur laquelle nous avons travaillé permet de déconstruire les matières premières de façon ménagée (progressive) et de trier les particules en fonction de leur composition. Cette avancée a été permise par l’amélioration récente de la résolution des procédés (broyer plus fin, trier plus sélectivement).

Comment ce procédé a-t-il été mis au point ?

Les technologies réalisées sont issues de l’expertise développée à l’Inra depuis des dizaines

Dans le cadre d’un projet européen, le broyage ultrafin (y compris cryogénique) et le tri électrostatique des sons de blé ont été appliqués à la production d’ingrédients alimentaires. Des équipements innovants (ultra-broyeur, trieur tribo-électrostatique) ont été acquis et mis au point à cette occasion. Ces technologies ont par la suite été appliquées avec succès à des pailles de céréales et autres lignocelluloses. Les travaux ont été réalisés dans une unité mixte en partenariat avec le Cirad et SupAgro-université de Montpellier. Le trieur électrostatique a été développé avec l’équipementier Tribo Flow Separations (Lexington, USA).

Quels sont les échéances futures et les impacts de vos recherches ?

Il faudra créer de nouveaux équipements et effectuer un changement d’échelle : ces procédés fonctionnent aujourd’hui au niveau du pilote de laboratoire (quelques kg/h). Un enjeu important pour le futur est de passer au niveau industriel (quelques t/h). De nouveaux champs de recherche s’ouvrent en génie des procédés de raffinerie sèche ou en génie particulaire et les impacts de nos recherches sont nombreuses : une contribution à la bioéconomie, à l’émergence de nouvelles formes de valorisation de la biomasse, aux faibles impacts environnementaux

Xavier ROUAU

Inra Montpellier

Déconstruire les matières premières

Un enjeu

important pour le futur

est de passer au niveau

industriel

Ressources fossiles vers ressources biosourcées

Un nouveau procédé Inra

pour le bioraffinage du végétal

Paille, fourrage, tiges, feuilles, copeaux de bois... la biomasse lignocellulosique est utilisée pour produire non seulement des biomatériaux mais également des bioénergies notamment sous forme d’éthanol. Or, cette transformation passe nécessairement par un prétraitement, une étape

coûteuse et difficile à mettre en œuvre. Pour la première fois, des chercheurs de l’Inra ont développé un procédé de fractionnement par voie sèche de la biomasse végétale (paille de blé et de riz) pour contribuer à produire du biocarburant, des biomatériaux et des biomolécules dans une perspective d’éco-conception (moins d’énergie, sans solvants ni réactifs chimiques et sans générer d’effluents à traiter). Ce procédé breveté passe par une étape de broyage ultrafin suivie d’un tri -ou séparation- électrostatique. Il ouvre la voie à une valorisation plus efficace de la biomasse végétale et des applications dans la chimie verte.

Jones C.M. et al., Nature Climate Change (2014) 10.1038/nclimate2301

Directeur de recherche Ingénierie des agropolymères et technologies émergentes