Progress in biomass torrefaction

Since 2016, the WOOTHOC team of the Wood Sciences Laboratory (LERMAB), University of Lorraine, collaborates with Pr. Wei-Hsin CHEN, a highly cited researcher from the “National Cheng Kung University” in Taiwan. This collaboration have been strongly supported by the Labex ARBRE through a mobility grant to Prof. CHEN, a Ph.D. scholarship to Bo-Jhih LIN and International Master grant to Yu-Ying LIN. This fruitful collaboration led to high quality publications, including:

– A joint publication in the prestigious journal Progress in Energy and Combustion Science (Impact Factor 29) : W-H Chen, B-J Lin, Y-Y Lin, Y-S Chu, A Ubando, P Loke Show, O H Chyuan, J-S Chang, S-H Ho, A Culaba, A Pétrissans, M Pétrissans. Progress in biomass torrefaction: Principles, applications and challenges. Progress in Energy and Combustion Science, in press and

– the ‘Applied Energy 2019 Highly Cited Research Paper Award’ to : Safar M., Lin B.-J., Chen W.-H., Langauer D., Chang J.-S., Raclavska H., Pétrissans A., Rousset P., Pétrissans M. (2019) Catalytic effects of potassium on biomass pyrolysis, combustion and torrefaction. Applied Energy 235.

La génomique éclaire l’histoire évolutive des champignons symbiotiques forestiers

Les champignons symbiotiques mycorhiziens jouent un rôle majeur dans les écosystèmes terrestres en facilitant l’acquisition de nutriments par les plantes. Mais comment ces champignons sont-ils devenus symbiotiques ? Grâce à l’analyse du génome de 135 espèces de champignons forestiers, la plus vaste à ce jour, un consortium international de chercheurs, coordonné par l’équipe de Francis Martin (UMR IaM, INRAE, LabEx ARBRE) et le Joint Genome Institute (Département de l’Energie américain) et impliquant l’Université de Lorraine et le CNRS, explique comment ces champignons sont passés d’organismes se nourrissant de matière en décomposition à des symbiotes alliés aux plantes au cours de l’évolution. Leurs résultats ont été publiés le 12 octobre 2020 dans Nature Communications.

Il existe plusieurs types de champignons définis par leur mode de nutrition : les pathogènes qui parasitent des organismes vivants pour se nourrir, les saprotrophes qui se nourrissent de matière organique en décomposition et les mycorhiziens qui sont en symbiose avec les plantes. La symbiose est une relation gagnant-gagnant pour la plante et le champignon. Le champignon facilite l’absorption par les plantes des éléments minéraux essentiels, comme l’azote et le phosphore, et les plantes apportent des sucres simples aux champignons associés et un environnement favorable à leur développement. Cette symbiose mutualiste aurait permis la colonisation des milieux terrestres par les plantes. Afin de comprendre comment sont apparus les traits symbiotiques chez les champignons forestiers, le consortium a comparé les fonctions codées par le génome de 135 espèces dont 62 espèces mycorhiziennes. L’originalité de cette nouvelle étude réside dans le séquençage et l’analyse de 29 nouveaux génomes d’espèces de champignons symbiotiques appartenant à des familles jouant un rôle clé dans les écosystèmes forestiers, telles que les Russules et les Chanterelles, très fréquents dans les forêts tempérées.

Leurs résultats montrent que les multiples transitions d’un mode de vie saprotrophe à symbiotique s’accompagnent de la perte des gènes codant les enzymes dégradant la paroi cellulaire végétale (par exemple les cellulases et les ligninases), de la réorientation de gènes présents chez des ancêtres saprotrophes pour remplir de nouvelles fonctions symbiotiques (par exemple des transporteurs membranaires de sucres ou d’acides aminés) et de l’apparition de nouveaux gènes impliqués dans la communication avec la plante. Ces mécanismes sont observés dans toutes les familles de champignons basidiomycètes et ascomycètes1 ectomycorhiziens2 (20 000 espèces) illustrant ainsi une remarquable convergence évolutive3 couvrant plus de 100 millions d’années d’histoire évolutive. Pour la première fois, les chercheurs ont également identifié quelques espèces de champignons « hybrides », encore capables de décomposer la matière organique, tout en établissant une symbiose avec les racines de leur plante-hôte. Chez ces champignons, les gènes codant les enzymes de dégradation de la paroi végétale sont encore présents, mais réprimés lors de la symbiose. Il pourrait bien s’agir des premiers pas vers la symbiose stricte.

Cette nouvelle étude accroît de façon considérable les ressources génomiques disponibles pour étudier les mécanismes qui régissent le développement et le fonctionnement des symbioses mycorhiziennes. Outre une meilleure compréhension de l’histoire évolutive des champignons forestiers, ces ressources sont désormais utilisées pour étudier le fonctionnement des communautés de champignons dans les écosystèmes forestiers soumis aux aléas des changements environnementaux.

[1] Les basidomycètes et les ascomycètes sont deux classes de champignons. Les basidomycètes désignent les espèces dont les spores se forment à l’extérieur de cellules spécialisées (entre autres la plupart des champignons à chapeaux). Les ascomycètes sont une classe réunissant les espèces de champignons dont les spores se forment dans des cellules spécialisées (les asques) comprenant notamment les morilles, les pézizes, les truffes, les levures…

[2] Les champignons ectomycorhiziens colonisent les racines des plantes avec lesquelles ils sont en symbiose et leur permettent d’avoir accès plus facilement à des minéraux.

[3] On parle de convergence évolutive lorsque plusieurs espèces différentes soumise aux même contraintes environnementales adoptent des réponses adaptatives similaires, ici la symbiose ectomycorhizienne.

 

Référence

Miyauchi, S., Kiss, E., Kuo, A. et al. Large-scale genome sequencing of mycorrhizal fungi provides insights into the early evolution of symbiotic traits. Nat Commun 11, 5125 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-18795-w

Une belle reconnaissance pour les actions du réseau Tous Chercheurs

Monsieur le député Dominique Potier a récemment déposé trois amendements dans le cadre de l’examen de la Loi de Programmation de la Recherche pour renforcer les liens Science-Société. Ces trois amendements ont été adoptés et sont clairement inspirés du dispositif Tous Chercheurs ” En réponse à la défiance des institutions de recherches et de régulation, il faut poursuivre l’effort d’association des citoyens à la définition des sujets d’investigation ainsi qu’aux pratiques de recherche, de l’expérimentation à la présentation des résultats. La philosophie propre à la pédagogie expérimentale du mouvement « Tous Chercheurs » porte à ce titre la promesse d’un nouveau paradigme, celui d’une science participative renouvelant le pacte civique de l’éducation populaire. 
 
Le Labex ARBRE est fier d’avoir soutenu la création de trois nouveaux laboratoires Tous Chercheurs en Lorraine depuis 2016, dont le laboratoire Tous Chercheurs de Nancy né en 2018. C’est dans ce laboratoire que des élèves et des citoyens sont régulièrement accueillis à l’occasion de stages de recherche ouverts au public, pour tenter de répondre avec les chercheurs à des questions de recherche nouvelles sur l’écologie des tiques et des maladies vectorisées par les tiques. Ces stages font partie intégrante du programme national de recherche participative CiTIQUE, initié par le Labex.
Cette mobilisation de citoyens-chercheurs au coeur même d’un projet de recherche d’envergure a inspiré l’alinéa 232 proposé par Monsieur le Député Potier, qui va être inséré au texte de loi : “Développer des projets de science citoyenne co-élaborés par des chercheurs et des publics d’horizons divers du type « Tous Chercheurs », associant des citoyens à la définition de sujets d’investigation et les confronter à la pratique de la recherche en laboratoire, de l’expérimentation jusqu’à la présentation des résultats ».
 

A LERMAB researcher in the spotlight

After obtaining the thesis prize from the SIMPPE Doctoral School (Science and Engineering of Molecules, Products, Processes and Energy), Mahdi Mubarok has been awarded the first-place prize for the outstanding international thesis in the field of Wood Science provided by the IAWS (International Academy of Wood Science). His thesis, concerning the chemical modification of beech wood, was carried out within the framework of a collaboration between the University of Lorraine and the University of Göttingen, thanks to the funding from LABEX ARBRE, under the supervision of Professors Holger MILITZ and Philippe GERARDIN. Aiming to develop environmentally friendly methods of wood preservation, his work has led to the development of non-biocidal treatments to improve the durability of wood against both decay fungi and termites. Arriving to the Lorraine as part of a Master Double Degree program between the University of Lorraine, Bogor Agricultural University (IPB), and AgroParisTech, Mahdi’s thesis was becoming the opportunity for LERMAB to pursue its collaborations with Indonesia and IPB. The complete work has dedicated at least six publications in the peer-reviewed journals.

Séminaire LabEx : Anticiper les futurs des forêts – Sociologie des recherches forestières en France

Le 30 Septembre 2020 à 13h30, Antoine Dolez du Laboratoire SAGE ( Sociétés, Acteurs, Gouvernement en Europe, Université de Strasbourg) donnera un séminaire dans la salle de Conférences du Centre INRA GrandEst-Nancy, Champenoux.

Ce séminaire propose quelques réflexions sociologiques et historiques sur l’évolution et l’organisation des recherches forestières en France. Il s’appuie sur une enquête menée auprès de chercheurs et d’ingénieurs de l’INRAE et du CEFE qui modélisent les écosystèmes forestiers et anticipent leurs trajectoires futures. Le séminaire se concentre sur de deux résultats de cette recherche. Il est tout d’abord question de montrer autour de quels problèmes scientifiques les recherches forestières se structurent actuellement. Pour ce faire, je mobilise le concept d’ « agenda de recherche », et je distingue, ainsi, trois agendas des recherches forestières : l’agenda sylvicole, l’agenda écologique et l’agenda climatique. Puis, je détaille trois « visions des futurs des forêts » qui sont portées par les différents acteurs des recherches forestières. Ces « visions des futurs des forêts » concernent non seulement les rôles que les forêts peuvent jouer dans l’atténuation et l’adaptation au changement climatique, mais aussi, et surtout, l’ensemble des technologies, savoirs et pratiques que les acteurs pensent nécessaires de développer pour préparer les forêts aux défis de demain.

Antoine Dolez est sociologue des sciences, ses travaux s’inscrivent dans le courant des Science and Technology Studies (STS). Il a réalisé sa thèse de sociologie au Laboratoire Ecosystèmes et Sociétés en Montagnes (LESSEM) de l’INRAE et au laboratoire PACTE (Grenoble). Il est chercheur associé au laboratoire SAGE (Strasbourg). Ses recherches concernent la sociologie et l’histoire des recherches forestières, l’informatisation de la nature, le monitoring environnemental, et l’étude des futurs environnementaux.

 

 

Recent growth trends of conifers across Western Europe are controlled by thermal and water constraints and favored by forest heterogeneity

Tree growing conditions are changing rapidly in the face of climate change. Capturing tree-growth response to such changes across environmental contexts and tree species calls for a continuous forest monitoring over space. Based on 10,000 tree-ring measurements sampled across the systematic grid of the continuous French national forest inventory (NFI) over the 2006–2016 period, we evaluated the radial growth trends of eight conifer tree species prevalent in European forests across their native and introduced ranges and various bioclimatic contexts (n = 16 forest systems). For each forest system, radial increments were filtered out from tree, plot, soil and climatic normal influences to isolate environment-driven growth signals and quantify residual time-series. Associated growth trends across forest systems were then confronted against environmental variables (e.g. short-term averages and trends in seasonal climate). Trends for a given species were systematically more positive in cooler contexts (higher elevations or northern distribution margins) than in warmer contexts (plains). Decreases and increases in precipitation regimes were found to be associated with negative and positive tree growth trends, respectively. Remarkably, positive growth trends were mainly observed for native forest systems (7/9) and negative trends for introduced systems (5/7). Native forests showed a more heterogeneous forest structure as compared to introduced forests that, in line with observed positive dependence of tree growth trends onto both water availability and forest heterogeneity, appears to modulate the competitive pressure on water resource with ongoing summer maximum temperature increase. Over a short annually-resolved study period, we were able to capture tree growth responses coherent with climate change across diverse forest ecosystems. With ongoing accumulation of data, the continuous French NFI hence arises as powerful support to monitoring climate change effects on forests.

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Ols, C., Hervé, J.-C., Bontemps, J.-D., 2020. Recent growth trends of conifers across Western Europe are controlled by thermal and water constraints and favored by forest heterogeneity. Science of The Total Environment 742, 140453.

Atelier ONF-SILVA-ARBRE en forêt de Hesse

Dans la suite du projet de formation – dissémination IFASYL soutenu par le LabEx ARBRE, Nathalie Breda (UMR SILVA) a accueilli un groupe d’une vingtaine de collègues de l’Office National des Forêts du Grand Est le 2 juillet sur le site atelier de Hesse. L’objectif de la rencontre était d’expliciter le rôle de l’indice foliaire dans les échanges entre les couverts et l’atmosphère. A partir d’une visite du site, de discussion autour de posters illustrant la variabilité interannuelle et spatiale d’indice foliaire, le rôle de la sylviculture dans le contrôle de ce paramètre a été discuté. Du point de vue technique, la métrologie de ce paramètre a été explicitée en s’appuyant en outre sur l’expérience de l’ONF sur les placettes RENECOFOR (collecte de litières) et en présentant différents équipements. Les collègues volontaires ont aussi pu accéder à l’interface « couvert –atmosphère » en accédant en haut de la tour à flux et en découvrant les mesures micrométéorologiques réalisées, avec les explications de Jean-Baptiste Lily (UMR SILVA). A l’issue de la rencontre, les collègues de l’ONF sont repartis avec l’analyseur de couvert appartenant au service RDI de Fontainebleau (modèle LAI-2000, Li-Cor), accompagnés de modes opératoires clairs et simples pour réaliser leurs propres mesures sur des peuplements conduits de manière contrastée.

Photo : Hubert Schmuck (ONF)

Le Génie des Arbres

Le génie des arbres, un documentaire diffusé lors de la soirée Science Grand Format du jeudi 15 mai à 20h50 sur France 5 – avec plusieurs interventions des équipes du LabEx ARBRE …