Soutenance HDR

Laure VIEUBLE GONOD soutiendra son HDR intitulée : “Effets des propriétés indigènes du sol et des activités anthropiques sur les microorganismes du sol et leurs activités en contexte agricole” le vendredi 12 mars à partir de 9h devant le jury composé de : Dominique PATUREAU (rapportrice), Sylvie RECOUS (rapportrice), Lionel ALLETTO (rapporteur), Claire CHENU (examinatrice) et Fabrice MARTIN LAURENT (examinateur)

Elle se déroulera complètement en distanciel et sera accessible avec le lien suivant :
https://eu.bbcollab.com/guest/cac0251ff3254c46a14f4c759bb65074

Vous trouverez ci-dessous un résumé des travaux qui seront présentés :

Les organismes du sol et en particulier, les microorganismes du sol, jouent un rôle clef dans le fonctionnement des sols et sont impliqués dans de nombreux services écosystémiques. La biodiversité des sols a besoin d’être davantage onnue afin que l’on puisse mieux la diagnostiquer et la piloter dans le but de restaurer, maintenir et améliorer les services rendus par les sols. Les recherches développées jusqu’à aujourd’hui ont donc consisté à mieux comprendre le fonctionnement microbiologique des sols (et notamment la biodégradation) dans un contexte agricole. Le fonctionnement microbiologique des sols est contrôlé par les propriétés indigènes du sol mais peut également être impacté par les activités anthropiques et notamment les pratiques agricoles. Plus spécifiquement, mes activités de recherches, qui se déclinent à différentes échelles spatiales (du µm à la parcelle) ont porté sur l’impact de i) la structure du sol sur les microorganismes du sol et leurs activités et ii) des pratiques agricoles sur les microorganismes et leurs activités (biodégradation et devenir des pesticides dans les sols, recyclage des produits résiduaires en agriculture).

Pour ce faire, j’ai mis en oeuvre des approches essentiellement expérimentales mais j’ai également participé occasionnellement à des travaux de modélisation. Mes travaux sont à la fois fondamentaux et mécanistes mais également finalisés, ces derniers ayant pour objectifs d’apporter des éléments de réponses vis-à-vis de questions sociétales (polluants émergents, valorisation des déchets…). Mon projet de recherche pour les années à venir vise à approfondir les thématiques de recherche initiées tout en diversifiant les contextes (rural, périurbain, urbain) et en considérant d’autres systèmes de culture (alternatifs vs conventionnels) en lien avec des demandes sociétales et politiques fortes (besoin de nature en ville, développement de l’agroécologie, changement climatique…) et à prendre en considération les autres organismes du sol et en particulier la faune pour développer des connaissances sur les réseaux trophiques et les relations diversité-fonctions-services écosystémiques.

Mots clés : sol, bactéries, champignons, distribution spatiale, minéralisation, accessibilité, diffusion, advection, pesticides, produits résiduaires organiques

Prix Gili Agostinelli 2020 : une reconnaissance internationale décernée à Francis Martin

Le 1er mars dernier, Francis Martin, directeur de recherche INRAE au sein du laboratoire IAM (Interactions Arbres/Micro-organismes) et directeur du LabEx ARBRE s’est vu décerner le prix international Gili Agostinelli 2020 par l’Académie des Sciences de Turin. Une reconnaissance internationale de ses travaux de recherche sur la biologie et l’écologie des champignons forestiers. 

La remise du Prix Gili Agostinelli s’est déroulée lors de la Cérémonie d’ouverture de l’année académique 2020-21 de l’Académie des sciences de Turin le 1er mars dernier. Les conditions sanitaires n’ayant pas permis un événement sur place, la cérémonie a été diffusée en ligne. Le Président de l’Académie a précisé dans son discours de remise du prix : “Francis Martin a développé des recherches innovantes sur la biologie et l’écologie des champignons forestiers, basées sur la génomique comparative à grande échelle. Ces travaux ont conduit à plusieurs publications dans les revues scientifiques prestigieuses (Nature, Science, PNAS). Le séquençage du génome du champignon symbiotique Laccaria bicolor, suivi de celui de la Truffe noire du Périgord, tous deux publiés dans la revue scientifique Nature (2008, 2010), ont constitué une avancée majeure dans la compréhension du mode de vie des champignons symbiotiques. Avec ses contributions (de la génomique comparative à la description des molécules de signalisation fongique), Francis Martin a fait émerger les symbioses mycorhiziennes du domaine des spécialistes dans lequel elles étaient reléguées depuis les années 70. Il nous a fait comprendre leur importance tant pour la biologie fondamentale, comprise comme la connaissance des processus de la vie, que pour la bonne santé des écosystèmes. Au-delà des avancées qu’il a réalisées en génomique (du peuplier, le premier arbre séquencé, aux champignons symbiotiques et pathogènes), il faut rappeler d’autres travaux majeurs, comme l’identification chez les champignons mycorhiziens, de protéines de communication contrôlant l’interaction entre les champignons symbiotiques et leurs arbres-hôtes.

Grâce à sa notoriété, son parcours scientifique et les résultats de ses recherches, Francis Martin représente un modèle d’excellence scientifique, capable de décrypter avec les outils de la génomique les processus écologiques et biologiques qui sont à la base du bon fonctionnement de notre planète.”
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Francis Martin fait partie des cinq chercheurs lorrains « hautement cités » en 2020, distinction prestigieuse suite à la publication par la société Clarivate Analytics d’une liste des chercheurs ayant fait preuve d’une influence internationale notable à travers le nombre de publications hautement citées.

Rapport sur l’efficacité et le financement de la lutte contre la maladie de Lyme

Le Labex ARBRE est porteur avec INRAE du programme national de recherche participative CiTIQUE  (pour « citoyens » et « tiques ») qui s’attache à observer, surveiller et prévenir les risques liés aux tiques. Ce programme fait appel aux citoyens dans toute leur diversité (grand public, élèves, enseignants, jardiniers, randonneurs, promeneurs, forestiers, agriculteurs, vétérinaires, médecins, élus,…), pour participer à l’effort de recherche dans la lutte contre les maladies vectorielles à tiques. Il permet aussi aux citoyens de s’impliquer aux côtés des chercheurs à toutes les étapes de la démarche scientifique lors de stages au laboratoire Tous Chercheurs de Nancy (https://www.touschercheurs.fr/sciences-participatives/nancy/citique/), dans un climat d’écoute mutuelle et de partage des savoirs.
 
Le 3 mars dernier, Mme la Député Louwagie a présenté en séance publique à l’Assemblée Nationale les conclusions de son rapport sur l’efficacité et le financement de la lutte contre la maladie de Lyme, dans lequel elle souligne la réussite de CiTIQUE et recommande de « consolider et étendre le projet CiTIQUE visant à surveiller, de manière participative, l’exposition de la population aux tiques ». C’est une belle reconnaissance des efforts engagés par INRAE, le Labex et le Centre Permanent d’initiatives pour l’Environnement de Nancy Champenoux pour faire vivre le programme CiTIQUE, et cela souligne aussi toute l’importance de la recherche participative en matière de santé publique !

Carbone dans les sols : mise au point d’un modèle mathématique pour mieux comprendre le cycle de la matière organique

Le sol, là où tout commence et se termine. La matière organique du sol est une véritable clé de voûte de la sécurité alimentaire, de la biodiversité ou encore de l’atténuation du changement climatique. Les progrès techniques récents en sciences du sol et en microbiologie ont permis de mettre en évidence des processus de décomposition de la matière organique jusqu’alors insoupçonnés. Des chercheurs d’INRAE, de l’Université de Lorraine et d’AgroParisTech se sont associés pour développer un modèle mathématique innovant, qui intègre ces découvertes récentes. Leurs travaux financés par le LabEx ARBRE, sont publiés Nature Communications du 5 février 2021. Ils apportent un éclairage nouveau sur le cycle de la matière organique du sol.

Le sol, et plus particulièrement la matière organique (MO) qui le compose est de plus en plus au cœur des travaux de recherche, en raison de sa capacité à piéger le carbone atmosphérique et de son rôle majeur dans la santé des sols. La MO est composée de molécules carbonées très variées. De multiples acteurs microscopiques, les micro-organismes, agissent de concert pour la décomposer à l’aide de leurs outils que sont les enzymes. La compréhension de la dynamique de décomposition de la MO a considérablement progressé au cours des dernières années. Jusqu’à présent la MO était considérée comme un ensemble de composés difficiles à dégrader. Aujourd’hui, on considère que cette MO est faite d’un ensemble de molécules qui sont continuellement transformées par les micro-organismes pour devenir de plus en plus petites. Cette nouvelle vision remet en question les modèles existants de prédiction de la dynamique du carbone.

C’est pourquoi des chercheurs d’INRAE, de l’Université de Lorraine et d’AgroParisTech se sont associés, pour développer un modèle qui prend en compte les nouvelles données en chimie du sol et écologie microbienne. Baptisé C-STABILITY, ce modèle combine les approches mathématiques des différents modèles actuels et reproduit avec succès les processus de la dynamique de la MO. C-STABILITY traduit les transformations réalisées par les enzymes et les microbes du sol tout en mettant l’accent sur l’accessibilité de la MO.

Les simulations théoriques réalisées grâce à ce nouveau modèle mathématique apportent un éclairage nouveau sur la relation entre les micro-organismes décomposeurs, la chimie de la MO et le stock de MO. La structure mathématique flexible de C-STABILITY offre une base prometteuse pour l’exploration de nouvelles hypothèses de recherche sur la MO et pour améliorer l’évaluation de la capacité des sols à stocker le carbone.

Référence

Sainte-Marie, J., Barrandon, M., Saint-André, L. et al. C-STABILITY an innovative modeling framework to leverage the continuous representation of organic matter. Nat Commun 12, 810 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-21079-6

Photo : N. Pousse (ONF)

 

 

 

 

Production contrôlée de truffes blanches made in France

Tuber magnatum Pico, connue sous le nom de Truffe blanche du Piémont ou Truffe blanche d’Italie, est la truffe la plus rare et la plus chère. Elle est récoltée exclusivement en forêt dans quelques pays d’Europe, mais l’offre n’arrive souvent pas à combler la forte demande mondiale pour ce champignon. Depuis 2008, après 9 ans de recherches conjointes entre INRAE et les pépinières ROBIN, les premières plantations truffières ayant pour but sa culture ont pu être faites en France. La persistance de la truffe blanche a été vérifiée dans des truffières ayant de trois à huit ans, et dans l’une d’elles, âgée de quatre ans, les premières récoltes ont eu lieu en 2019. Les résultats scientifiques de ces travaux sont parus le 16 février dans la revue Mycorrhiza. La production de fructifications de T. magnatum dans une plantation hors de son aire de distribution naturelle est une première mondiale ouvrant la voie au développement de la culture de cette truffe en France mais aussi ailleurs dans le monde.

La truffe blanche italienne (Tuber magnatum Pico) est la star des truffes pour de nombreux grands restaurants gastronomiques à travers le monde. Son parfum particulier la rendait déjà unique dans les années 1700, alors que les princes de Savoie l’utilisaient dans leurs négociations diplomatiques. La fructification (truffe) de T. magnatum est produite par un champignon qui vit en symbiose avec des arbres tels que les chênes, les saules, les charmes et les peupliers. Cette truffe est récoltée naturellement en Italie, dans la péninsule balkanique, plus rarement en Suisse et dans le sud-est de la France. La production annuelle de cette truffe est de quelques dizaines de tonnes.

Depuis 2008, la pépinière ROBIN commercialise des arbres mycorhizés par T. magnatum suivant le procédé INRAE/pépinières ROBIN, sous licence et contrôle d’INRAE. Chaque plante est ainsi vérifiée individuellement avant sa commercialisation par des experts INRAE, ​​qui contrôlent la présence de la truffe en analysant des caractéristiques morphologiques et effectuant des analyses ADN. Dans un programme de recherche conjoint INRAE/pépinières ROBIN, cinq plantations françaises ont été étudiées. Le premier résultat est la persistance dans le sol trois à huit ans après plantation de la truffe blanche pour quatre plantations réparties dans des régions au climat différent (Rhône-Alpes, Bourgogne Franche Comté et Nouvelle Aquitaine). Le principal résultat de ce travail a été la récolte en 2019 de trois truffes et quatre en 2020 dans la plantation de Nouvelle-Aquitaine. Ces truffes sont ainsi les premières récoltées dans une plantation en dehors de l’aire de répartition géographique naturelle de cette espèce.

La trufficulture connaît un essor mondial depuis quelques années. En France, elle se développe également dans de nombreuses régions en permettant aux agriculteurs de se diversifier tout en respectant l’environnement : c’est une culture agroécologique ne nécessitant pas d’intrants chimiques et favorisant la biodiversité. Les résultats de cette étude ouvrent la voie à la culture de T. magnatum hors de sa zone de distribution naturelle, à condition de planter des plants mycorhizés de haute qualité dans des sols adaptés et d’appliquer une gestion appropriée des plantations.

Cette première mondiale a été saluée par Joël Giraud, secrétaire d’État auprès de la ministre de la Cohésion des territoires et des Relations avec les collectivités territoriales, chargé de la Ruralité.

Référence

Bach, C., Beacco, P., Cammaletti, P. et al. First production of Italian white truffle (Tuber magnatum Pico) ascocarps in an orchard outside its natural range distribution in France. Mycorrhiza (2021). https://doi.org/10.1007/s00572-020-01013-2

FranceRelance : feuille de route pour l’adaptation des forêts au changement climatique

Depuis plusieurs années, sous l’effet du changement climatique, la forêt française fait face à des risques naturels sévères et croissants, comme la sècheresse, les vagues de chaleur ou les inondations, mais également à des risques sanitaires biotiques (invasion de scolytes, chenilles processionnaires, chalarose) engendrant des dépérissements importants dans de nombreux massifs forestiers. Depuis sa création, les partenaires du Labex ARBRE développent des programmes de recherche visant à adapter la forêt à ces évolutions du climat et la rendre plus résiliente.

Mardi 22 décembre 2020, les acteurs de la filière forêt-bois ont remis au ministre de l’Agriculture et de l’Alimentation leur feuille de route pour l’adaptation des forêts au changement climatique, dont les orientations ont largement inspiré le volet forestier du plan national de relance résultant de l’épidémie de Covid-19. Le ministre a signé avec eux une charte d’engagement pour la réussite du plan de relance et a annoncé le lancement de nouveaux dispositifs. Les acteurs de la filière Forêts-Bois se retrouvent autour de 9 priorités dont plusieurs recoupent les priorités stratégiques du LabEx ARBRE :

– renforcer la coopération scientifique et les connaissances pour l’adaptation des forêts et de la filière forêt-bois au changement climatique ;

– diffuser et s’approprier les connaissances acquises, développer et centraliser les outils de diagnostic et d’aide à la décision face aux risques climatiques pour l’adaptation ;

– promouvoir les pratiques sylvicoles qui augmentent la résilience, diminuent les risques et limitent l’impact des crises ;

– mobiliser les outils financiers permettant aux propriétaires d’investir pour adapter leurs forêts ;

– conforter la veille et le suivi sanitaire, organiser la gestion de crises ;

– renforcer et étendre les dispositifs de prévention et de lutte contre les risques abiotiques, et notamment la défense contre les incendies (DFCI) ;

– préparer et accompagner l’adaptation de l’amont de la filière, en développant une solidarité élargie de filière pour être en mesure de préparer les ressources forestières futures ;

– préparer et accompagner l’adaptation des entreprises de l’aval de la filière ;

– renforcer le dialogue et la concertation, développer l’animation et la médiation entre acteurs au sein des territoires.

En remettant cette feuille de route, les acteurs de la forêt et de la filière forêt-bois marquent leurs souhaits de relever ce défi en s’engageant sur des actions et des moyens néces- saires à l’adaptation des forêts et de la filière au changement climatique.

Pour en savoir plus …

Semaine de la recherche

La forêt et le bois sont des sujets pour la science … ou le LABEX ARBRE raconté aux étudiants pour la semaine de la science 2021

(cliquez sur les zones en gras (liens hypertexte) pour avoir des précisions)

Les forêts sont traditionnellement des zones de chasse, de cueillette et de parcours, et sont souvent appropriées comme des biens communautaires. Depuis toujours, elles produisent du bois, matière première pour l’habitat, l’énergie, la culture (le papier ou les instruments de musique …), dont le besoin ne cesse d’augmenter, pour une industrie lourde qui co-existe avec l’artisanat. On demande aujourd’hui toujours plus de services à nos forêts pour héberger la biodiversité, pour séquestrer le CO2 en atténuation du changement climatique, pour améliorer la qualité de l’eau ou de l’air, pour préserver les sols ou limiter l’érosion, et tout simplement pour satisfaire le besoin de nature et de rêves de citoyens de plus en plus urbains. Mais ces forêts sont aussi des écosystèmes fragiles qui peuvent disparaître sous le feu, le vent, les sécheresses ou les pathogènes. Elles représentent également des risques pour l’environnement et nos activités, en hébergeant par exemple des vecteurs de maladies.

Dans les paysages européens façonnés par l’homme depuis l’Antiquité, les forêts ne sont pas vraiment des ressources naturelles – car contrairement à l’air ou l’eau, elles ne proviennent pas de la nature de manière directe sans intervention humaine. Pour autant, leur sylviculture ne transforme pas autant le milieu naturel que l’agriculture. Les forêts sont sources de quantité de services et d’emplois (les forêts et la filière bois représentent 450 000 emplois en France, dans le même ordre de grandeur que l’agroalimentaire).

A Nancy, s’est développé depuis de nombreuses années un dispositif de formation et de recherche sur les forêts et les services qu’elles procurent, notamment le bois utilisé comme matériau de construction mais aussi source d’énergie et de biomolécules. Ce dispositif est reconnu depuis 2012 par le Laboratoire d’Excellence ARBRE qui fédère une diversité de laboratoires et d’organismes lorrains et développe des recherches de pointe dans de nombreuses disciplines : écologie mais aussi microbiologie, physiologie, économie, génie des procédés ou chimie.

Les travaux de ces laboratoires vont de la recherche la plus fondamentale notamment sur l’écologie évolutive des interactions entre arbres et champignons symbiotiques ou pathogènes, à des projets très appliqués, jusqu’à l’innovation la plus ambitieuse conduite avec les entreprises qui gèrent les forêts. Une forte originalité de la recherche forestière est de devoir composer avec l’observation de systèmes très lents – arbres et forêts- en conditions naturelles ce qui demande de développer un savoir-faire expérimental sur des sites d’observation ou d’expérimentation sur le terrain. Depuis 2019, la succession d’années sèches a initié de graves mortalité des arbres, mettant sur le devant de la scène des recherches que nous conduisons depuis longtemps pour adapter la forêts aux climats du futur. Les stratégies nouvelles pour la bioéconomie stimulent également de nouveaux projets de recherche, par exemple sur le bois source de molécules ou le rôle des forêts et du bois dans le développement territorial. Mais nos recherches concernent aussi des domaines que vous ne soupçonnez sans doute même pas : biomécanique des arbres, écologie historique, économie des fonctions récréatives des forêts …

Pour en savoir plus :

Une synthèse d’une entreprise partenaire, l’Office National des Forêts, sur ses besoins de recherche et ses projets d’innovation pour construire les forêts du futur.

Quelques sites web – RENECOFOR , REGEBLOC – et une conférence qui présentent les méthodes et sites d’observation et d’expérimentation en forêt.

Un article de base sur la fertilité des sols en forêt.

Un site de projet pluridisciplinaire sur l’économie de la forêt dans le PNR des Ballons des Vosges.

Les productions remarquables  de « Ma thèse en 180 secondes » #MT180 qui ont concerné nos recherches :

A propos de nos travaux sur les champignons forestiers, deux courtes présentations de vulgarisation par INRAE (vidéos 1 et 2), et deux vidéos générales (vidéos 1 et 2) par Francis Martin (un des tous meilleurs chercheurs du monde pour la citation de ses articles scientifiques mais aussi un excellent vulgarisateur)

Quelques articles de vulgarisation de nos recherches « inattendues » :

Et n’hésitez surtout pas à voir ou revoir l’excellent documentaire d’Emmanuelle Nobécourt sur le Génie des Arbres (malheureusement plus disponible en intégralité sur France TV).

Effet du mélange d’essences en forêt sur l’exposition à la sécheresse chez le hêtre

Dans le cadre d’un projet de recherche du Labex ARBRE, une nouvelle étude intitulée “Mixing beech with fir or pubescent oak does not help mitigate drought exposure at the limit of its climatic range” vient d’être publiée dans la revue Forest Ecology & Management par Soline Martin-Blangy et ses collaborateurs (UMR Silva, UMR ISPA, UMR Biogeco, UMR CEFE).

Dans cet article, les auteurs se sont intéressés à l’effet du mélange d’essences en forêt sur l’exposition à la sécheresse chez le hêtre (Fagus sylvatica) dans le sud-est de la France (sur un gradient nord-sud allant du massif des Bauges au massif de la Sainte-Baume), une région aux limites de son aire de répartition. Il s’agissait de déterminer si la gestion du hêtre dans cette région en peuplement pur ou mélangé avec le sapin (Abies alba) (dans la partie Nord) ou le chêne pubescent (Quercus pubescens) dans la partie sud) pourrait atténuer l’impact de sécheresses.

Cette étude avait pour but de (i) caractériser les effets des interactions des espèces sur l’exposition à la sécheresse du hêtre (évaluée avec la composition isotopique du carbone (δ13C) dans des cernes de croissance du bois), et (ii) déterminer si des complémentarités de profondeur d’acquisition de l’eau par les racines des différentes espèces peuvent expliquer ces effets (évaluée avec la composition isotopique de l’hydrogène (δ2H) dans l’eau du xylème).

Les auteurs n’ont pas trouvé de tendance globale d’un effet du mélange d’espèces sur le fonctionnement physiologique du hêtre pendant des années sèches. Dans les sites avec le mélange hêtre-sapin, la présence du sapin avec le hêtre n’a pas eu d’effet sur le δ13C du hêtre pendant des années sèches. Dans les sites avec le mélange hêtre-chêne, la présence du chêne était neutre en général, sauf dans quelques situations où le hêtre semblait subir une plus forte exposition à la sécheresse en présence du chêne. Des différences de profondeur d’extraction de l’eau par les racines estimée au cours d’un été sec ont été observées entre le hêtre et le sapin, mais pas entre le hêtre et le chêne pubescent. Cependant, ces mécanismes de complémentarité d’acquisition de l’eau dans les peuplements étudiés ne semblent pas être à l’origine des tendances observées sur l’impact de la présence de ces autres espèces sur l’exposition à la sécheresse du hêtre.

Cette étude démontre que la gestion du hêtre en peuplements mélangés avec le sapin ou le chêne pubescent dans cette région n’atténue pas les effets négatifs de la sécheresse sur le hêtre. Sur le long terme, avec des sécheresses de plus en plus fréquentes, privilégier les mélanges hêtre-sapin dans cette région ne semble pas être néfaste pour la croissance et la survie du hêtre. Au contraire, la présence du chêne pubescent dans des peuplements de hêtre pourrait être néfaste pour le hêtre.