les mÉtaprogrammes de l’inra · nouveaux outils –omiques et leurs applications en biologie....

LES MÉTAPROGRAMMES DE L’INRA

OUTILS DE PROGRAMMATION SCIENTIFIQUE INTERDISCIPLINAIRE

PHILIPPE MAUGUIN, Président-directeur général de l’Inra

L’Inra, organisme public de recherche finalisée, mobilise un spectre large de recherches disciplinaires, allant des sciences biologiques et écologiques aux sciences économiques et sociales, en passant par les sciences de l’ingénieur et les sciences biotechniques qui fondent l’agronomie.

Cette palette disciplinaire est une chance pour aborder dans toute leur complexité les défis sociétaux et scientifiques auxquels sont confrontés nos systèmes alimentaires en ce début de XXIe siècle : atteindre une sécurité alimentaire mondiale dans un contexte de transitions nutritionnelles, modifier en profondeur les systèmes de production agricole pour fonder leurs performances sur des leviers agro-écologiques et sur l’agriculture digitale, assurer une alimentation garante de santé, durable et accessible à tous, développer une gestion durable des services écosystémiques en s’adaptant au changement climatique, maîtriser les nouveaux outils –omiques et leurs applications en biologie.

Une chance, à condition d’articuler effectivement les dynamiques disciplinaires avec des approches inter-disciplinaires qui supposent un effort épistémologique pour construire des objets de recherche partagés, tels que le concept d’adaptation au changement climatique ou celui de services agro-écosystémiques.

C’est le pari qu’a fait l’Inra en 2010, en concevant des métaprogrammes : des programmes interdiscipli-naires, construits de façon transversale, en complémentarité des animations disciplinaires portées par les départements de recherche. Ainsi, le métaprogramme « Méta-omiques et écosystèmes microbiens » a impulsé de nombreuses collaborations entre biologistes et mathématiciens, et a fait émerger, par le regard croisé de différentes disciplines, la notion de « pathobiome » qui permet d’aborder les agents pathogènes dans leur environnement microbien, avec une approche holistique de l’écologie de la santé. Le métapro-gramme « Adaptation au changement climatique » a suscité le projet LACCAVE qui a construit progres-sivement un regard interdisciplinaire sur cette thématique pour la vigne et le vin, lui donnant une forte visibilité auprès de la communauté scientifique, des filières viti-vinicoles et du grand public. Ce sont deux exemples de nos réalisations et il en existe bien d’autres puisque les métaprogrammes ont généré depuis leur création plus de 300 projets.

Aujourd’hui, j’ai le plaisir de partager un panorama de nos métaprogrammes, en souhaitant que cette expé-rience et les résultats obtenus puissent nous inspirer et susciter de nouvelles perspectives de recherche et de partenariat, au niveau national et international.

ÉDITO

INTRODUCTIONLES MÉTAPROGRAMMES, DES OUTILS DE PROGRAMMATION INTERDISCIPLINAIRE AU SERVICE D’OBJECTIFS STRATÉGIQUESEn complément de son fonctionnement en départements scientifiques centrés sur les champs disciplinaires et dédiés à l’exploration de nouveaux fronts de science, l’Inra a mis en place progressivement depuis 2010 un outil de programmation scientifique sur grands objectifs - les métaprogrammes - visant la mise en cohérence et l’intégration des recherches dans un nombre restreint de domaines thématiques considérés comme prioritaires. En effet, la complexité et l’ampleur des défis scientifiques et sociétaux en ce début de XXIe siècle dans les domaines de l’agriculture, l’environnement et l’alimentation nécessitent une coordina-tion accrue des efforts de recherche pour produire des connaissances pertinentes à travers des approches interdisciplinaires, systémiques et intégratives, ouvertes au partenariat et à l’international. C’est dans cette perspective que l’Inra a mis en place ses métaprogrammes, programmes transversaux qui s’inscrivent dans le moyen et long terme (>5 ans) sur des thèmes stratégiques au regard des orientations de l’Inra :

• Adaptation de l’agriculture et de la forêt au changement climatique (ACCAF)

• Méta-omiques et écosystèmes microbiens (MEM)

• Gestion intégrée de la santé des plantes (SMaCH)

• Gestion intégrée de la santé animale (GISA)

• Pratiques et comportements alimentaires (DID’IT)

• Transition pour la sécurité alimentaire mondiale (GloFoodS)

• Gestion des services agro-écosystémiques (EcoServ)

• Sélection génomique (SelGen)

En outre, depuis 2017, l’Inra insère progressivement son programme de recherches « sur et pour l’agricul-ture biologique » (Agribio, ou Organic Food and Farming, OF&F) dans cette dynamique.

COMMENT FONCTIONNENT LES MÉTAPROGRAMMES ?Par construction, chaque métaprogramme associe les compétences disciplinaires de plusieurs départements de l’Inra autour d’un même objectif transversal. En pratique, les personnels scientifiques sont affectés aux départements et les métaprogrammes disposent de crédits de fonctionnement et bourses de thèse leur permettant de développer des actions incitatives pour mobiliser les scientifiques, allant du financement de séminaires ou écoles-chercheurs jusqu’au soutien en fonctionnement de projets de recherche. Ils sont également force de proposition pour l’identification de compétences-clés à développer dans le cadre des recrutements pérennes de l’Institut. Globalement, les métaprogrammes n’ont pas vocation à mobiliser tous les personnels scientifiques de l’Ins-titut, puisqu’ils restent complémentaires aux dynamiques disciplinaires portées par les départements de recherche, qui restent indispensables à long terme pour la progression des compétences et des connaissances.

La gouvernance de chaque métaprogramme repose sur un comité de pilotage interne et un comité scien-tifique international constitué d’experts de tous horizons disciplinaires. Le comité de pilotage interne est dirigé par un chef de département, sous la supervision d’un directeur scientifique référent, qui assure dans cette perspective une mission inter-départements, et veille à une articulation fluide avec les straté-gies des départements. En outre, deux métaprogrammes se sont également dotés d’un comité de parties prenantes commun.

UN PROCESSUS DE BILAN ET RÉVISION EN 2018De 2011 à 2017, plus de 900 scientifiques au sein des unités de recherche de l’Inra ont ainsi été impliqués dans des animations ou projets relevant des métaprogrammes. Plus de 300 projets ont été suscités et sou-tenus, mobilisant pour la plupart des chercheurs de différentes disciplines.

Après quelques années de fonctionnement (3 à 6 années selon les métaprogrammes), l’Inra a lancé un processus de bilan et révision de cette démarche pour lui apporter les inflexions nécessaires. Dans le cadre de ce processus, un séminaire international * organisé en février 2018, pour bénéficier d’un regard exté-rieur sur cette expérience de programmation interdisciplinaire, initie un processus interne pour adapter les thèmes et modalités de fonctionnement de ces métaprogrammes.

* IWIM, International Workshop on Inra’s Metaprograms. Versailles, 1er et 2 février 2018.

CONTEXTEMême si les activités agricoles et forestières sont susceptibles de bénéficier localement et pour un temps limité du changement climatique en cours, des impacts négatifs im-portants sont attendus, avec des effets en cascade sur les rendements, la disponibilité de l’eau, les sols, la pression exercée par les bioagresseurs, la qualité des produits, ou bien encore sur l’usage des terres. Dans de nombreuses régions, la vulnérabilité des activités humaines et des écosystèmes au changement climatique va devenir critique. L’atténuation du changement climatique seule ne suffira pas. C’est pourquoi l’adapta-tion constitue un enjeu essentiel. Les stratégies d’adaptation doivent dépasser l’adap-tation incrémentale, et des options de rupture doivent être imaginées pour élaborer des stratégies d’adaptation transformante. Les performances et la durabilité de straté-gies conjointes d’atténuation et d’adaptation doivent être évaluées via des approches multicritères.

OBJECTIFSLe métaprogramme « Adaptation de l’agriculture et de la forêt au changement clima-tique » (ACCAF) vise à comprendre les effets conjoints des différentes dimensions du changement climatique sur les activités agricoles et les milieux naturels ; à proposer des stratégies d’adaptation ; et à évaluer leur durabilité et leurs conséquences environne-mentales et socio-économiques, en cohérence avec les attentes sociétales, explicitées par exemple lors de la Conférence de Paris sur le climat en 2015.

PRIORITÉS• Évaluer et gérer les risques et opportunités du changement climatique, et définir des

stratégies visant à anticiper et pallier les crises climatiques• Projeter et scénariser les impacts sur l’agriculture et les écosystèmes anthropisés• Comprendre et maîtriser les principaux effets du changement climatique sur la biodi-

versité et son évolution, ainsi que sur la santé des écosystèmes, des agrosystèmes et des animaux d’élevage

• Améliorer génétiquement les espèces cultivées et les animaux d’élevage, et renforcer la capacité d’adaptation des systèmes de culture, des systèmes de production et des filières

• Développer des démarches innovantes d’adaptation compatibles avec la réduction des émissions et la pérennisation des puits de gaz à effet de serre

• Identifier les coûts et les bénéfices de mesures d’adaptation au regard de différents enjeux

• Définir des modes d’organisation collective susceptibles de renforcer la résilience de l’agriculture et de la forêt au changement climatique

LA PLURIDISCIPLINARITÉ AU SERVICE DE L’ADAPTATION AU CHANGEMENT CLIMATIQUE

LES DÉPARTEMENTS & LES DISCIPLINES CONCERNÉSDepuis 2011, ACCAF a soutenu plus de 100 unités et plus de 300 chercheurs de 12 des 13 départements de l’Inra :

• Biologie et amélioration des plantes (BAP)

• Caractérisation et élaboration des produits issus de l’agriculture (CEPIA)

• Environnement et agronomie (EA)

• Écologie des forêts, prairies et milieux aquatiques (EFPA)

• Génétique animale (GA)

• Mathématiques et informatique appliquées (MIA)

• Microbiologie et chaîne alimentaire (MICA)

• Physiologie animale et systèmes d’élevage (Phase)

• Santé animale (SA)

• Sciences pour l’action et le développement (SAD)

• Sciences sociales, agriculture & alimentation, espace & environnement (SAE2)

• Santé des plantes et environnement (SPE)

Les disciplines mobilisées sont multiples : agronomie, écologie, économie, écophysiologie, géosciences, mathématiques, sociologie, sylviculture, zootechnie… Les interactions entre changement climatique, biodiversité et services écosystémiques sont des sujets d’interface avec d’autres métaprogrammes comme EcoServ, SMaCH, GISA ou GloFoods, plaidant pour des recherches conjointes.

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ACCAFADAPTATION DE L’AGRICULTURE ET DE LA FORÊT AU CHANGEMENT CLIMATIQUE

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TIRER PARTI DE LA BIODIVERSITÉ POUR FAVORISER L’ADAPTATION : L’EXEMPLE DES PRAIRIES SEMÉESLe projet CLIMAGIE s’est attaché à améliorer les connaissances sur les conséquences du changement climatique sur la productivité (niveau, régularité, qualité) des prairies semées en se focalisant sur le rôle de la diversité intra- et inter-spécifique comme facteur de résilience. Il a permis de mettre au point de nouveaux outils, de concevoir et valider de nouveaux modèles de simulation, et d’explorer les démarches de conservation et de valorisation des ressources génétiques in situ et ex situ.

ASSOCIER DIFFÉRENTES OPTIONS DANS UNE DÉMARCHE PLURIDISCI-PLINAIRE POUR ADAPTER LES FILIÈRES AUX ENJEUX CLIMATIQUES : L’EXEMPLE DE LA VITICULTURE Le projet LACCAVE a étudié les impacts du changement climatique sur la vigne et le vin afin de proposer des adaptations pour les vignobles français. Un réseau de 23 laboratoires a conduit une approche pluridisciplinaire pour proposer des stratégies d’adaptation combinant des leviers et des innovations tout au long de la chaîne de valeur. Des avancées significatives ont été réalisées, y compris sur le rôle des consommateurs, et un important travail de dissémination est en cours.

EXEMPLES DE RÉSULTATS

CONTEXTELe programme AgriBio a été créé en 2000 pour développer et promouvoir les recherches en agriculture biologique (AB) dans un double contexte de croissance de l’AB avec un questionnement affirmé sur les potentialités de son développement en France et ses impacts, en particulier sur la santé humaine. Ces perspectives supposent de relever plu-sieurs défis techniques, économiques, organisationnels, culturels... Au plan scientifique, les questions posées par l’AB permettent d’anticiper et d’organiser la réponse aux enjeux posés par l’émergence d’une agriculture agro-écologique dont elle joue le rôle de pro-totype. Il s’agit de limiter l’utilisation d’intrants, d’accroître les régulations écologiques et l’autonomie des systèmes, d’offrir une alimentation de qualité, de préserver l’envi-ronnement et une justice sociale. Une approche globale est donc requise pour relier les différentes dimensions en interactions au sein et autour des systèmes agri-alimentaires et permettre leur transition.

OBJECTIFSLe programme AgriBio est structuré autour de trois principaux objectifs : • Coordination et stratégie de recherche pour définir les questions à traiter en priorité• Mobiliser les équipes Inra pour développer les recherches sur l’AB en partenariats au-

tour de projets de recherche et recherche-développement• Capitalisation et valorisation pour synthétiser, partager et discuter les connaissances

produites. Le partenariat construit, entre autres, avec des homologues internationaux (ex. FIBL) ou des acteurs du développement (ex. ITAB) est quant à lui transversal aux trois objectifs

PRIORITÉSTrois enjeux prioritaires de recherche sur l’AB : • Relever les défis techniques et systémiques de la production et de la transformation• Maîtriser et améliorer les performances des systèmes agricoles et agri-alimentaires

biologiques• Décrire et accompagner le développement de l’AB

Pour y répondre, le programme AgriBio est doté de financement pour soutenir des pro-jets et des thèses répondant aux exigences scientifiques et opérationnelles du secteur. Le programme veille à rassembler les communautés de recherche non dédiée à l’AB dont de nombreux travaux peuvent, plus ou moins directement, s’appliquer à l’AB, en particu-lier sur la compréhension des processus (ex. les régulations naturelles) ou le développe-ment de méthodologies de recherche (ex. la modélisation).

DÉVELOPPER ET PROMOUVOIR LES RECHERCHES EN AGRICULTURE BIOLOGIQUE

LES DÉPARTEMENTS & LES DISCIPLINES CONCERNÉSLe programme AgriBio est à l’interface des trois piliers de l’Inra : agriculture, alimentation et environnement et interagit avec 8 départements de l’Inra :









Les disciplines mobilisées dans le cadre de projets associent agronomie, écologie, zootechnie, et sciences économiques, humaines et sociales.

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AGRIBIOAGRICULTURE BIOLOGIQUE

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EN ÉLEVAGE OVIN ALLAITANT, LE FRACTIONNEMENT DES PÉRIODES DE MISES BAS NE PERMET PAS DE SÉCURISER LES PERFORMANCES DES SYSTÈMES HERBAGERS EN ABL’essai conduit sur le site expérimental Inra du Massif central (projet « PERMYSSION ») a comparé un système maximisant l’utilisation de l’herbe par des agnelages (2/3 en avril et 1/3 en septembre) calés sur la pousse de l’herbe, mais sensible aux aléas, et un système à 4 périodes d’agnelages (de février à novembre). Les aléas ont été climatiques (sécheresse réduisant les récoltes de fourrages…), et de prédation (liée aux mises bas au pâturage). Le système « fractionné » a permis une meilleure productivité animale, mais les coûts de production ainsi que la charge de travail et sa complexité (liée à des lots d’animaux plus nombreux) y ont été plus élevés.

LES EXPLOITATIONS DE GRANDE CULTURE EN AB DÉPENDENT DE L’AGRICULTURE CONVENTIONNELLE (AC) POUR LEUR APPROVISIONNE-MENT EN ÉLÉMENTS MINÉRAUX FERTILISANTS (PROJET « GREMAB ») La quantification des transferts entre exploitations, dans trois petites régions agricoles contrastées (à dominante céréales, élevage ou mixte), a montré que les flux d’azote et surtout de phosphore qui rentrent dans les fermes en AB sans élevage proviennent en grande partie d’engrais organiques issus de l’AC : c’est le cas pour 85% des importations de phosphore. Les transferts sont moindres dans les fermes d’élevage (19%) ou mixtes (37%). Cette dépendance observée confirme la nécessité d’un couplage entre productions végétales et animales en AB, à l’échelle de l’exploitation ou de territoires, permettant des échanges entre fermes.


CONTEXTEL’alimentation, la sécurité alimentaire et la prévention nutritionnelle de la santé sont des enjeux majeurs de politique publique qui ont donné lieu à de nombreuses initiatives de recherche et de santé publique nationales et internationales. Malgré ces initiatives, les habitudes alimentaires de la population restent encore trop souvent éloignées des recommandations et de leur traduction en comportements adéquats.

OBJECTIFSPour répondre à ces défis, le métaprogramme DID’IT a pour ambition de créer une com-munauté scientifique pluridisciplinaire au sein de l’Inra et de promouvoir des projets avec des partenaires qui permettront d’éclairer les pouvoirs publics et les acteurs écono-miques sur les fondements des comportements et pratiques alimentaires, les moyens de les faire évoluer, leurs impacts sur la santé et le bien-être des individus et leur em-preinte environnementale.

PRIORITÉS• Améliorer les connaissances sur les pratiques alimentaires dans un contexte d’abon-

dance de l’offre, d’excès des apports énergétiques et de produits d’origine animale et d’inégalité qualitative dans la population

• Comprendre le rôle des pratiques alimentaires dans l’augmentation de l’obésité, dans les déficiences nutritionnelles et leur impact sur la durabilité

• Identifier les moyens de faire évoluer les comportements alimentaires vers des pra-tiques saines et durables

• Mieux comprendre les déterminants de l’offre et les leviers afférents pour orienter et agir via l’offre alimentaire

• Mettre à disposition les éléments pour orienter les politiques publiques et privées dans le but d’améliorer à la fois la santé et le bien-être des populations et de préserver l’environnement

LES DÉPARTEMENTS & LES DISCIPLINES CONCERNÉSLe métaprogramme DID’IT a fédéré les chercheurs de 4 départements de l’Inra :

• Alimentation humaine (Alimh)




Les disciplines impliquées sont la physiologie, la nutrition, la psychologie, le comportement, l’épidémiologie, les sciences et technologies alimentaires, l’économie, la sociologie, les mathématiques, l’informatique, les sciences de l’environnement, l’écologie, l’agronomie, la géographie et les neurosciences.

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DID’ITORIENTER LES PRATIQUES ET COMPORTEMENTS ALIMENTAIRES VERS DES OBJECTIFS DE SANTÉ ET DURABILITÉ

DÉTERMINANTS ET IMPACT DE LA DIÈTE, INTERACTIONS ET TRANSITIONS

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UNE APPROCHE DIÉTÉTIQUE GLOBALE POUR PRENDRE EN COMPTE LES CONTRAINTES NUTRITIONNELLES ET TOXICOLOGIQUES DANS LES RECOM-MANDATIONS ALIMENTAIRESLes recommandations alimentaires sont essentielles pour permettre aux consommateurs de faire des choix sains. Les recommandations actuelles ne prennent pas en compte les différents dangers en lien avec la sécurité sanitaire des aliments, en particulier ceux qui sont associés à la présence de contaminants dans la chaîne alimentaire. Une étude financée par le métaprogramme a récemment permis de modéliser un régime complet en prenant en compte les contraintes nutritionnelles et toxicologiques. L’optimisation du régime a entraîné l’augmentation du niveau de composés toxiques dans le régime, en particulier les contaminants inorganiques. D’autres études sont nécessaires pour modéliser le régime au niveau individuel.


ÉVALUATION DES POLITIQUES NUTRITIONNELLES : LA TAXE SODALes méthodes d’économétrie structurelle permettent de réaliser des évaluations ex ante des politiques nutritionnelles en tenant compte des réactions des entreprises (industrie et distribution) et des consommateurs. Dans le cas de la taxe « soda » en France, nous avons montré que les prix de détail augmenteraient plus que le montant de la taxe et que la taxe n’aurait pas d’impact significatif sur la consommation de sucres en raison du design de la taxe qui vise à collecter des fonds plutôt qu’à limiter la consommation de sucres par les boissons.

GÉRER LES AGRO-ÉCOSYSTÈMES POUR OPTIMISER LES SERVICES FOURNIS EN PRENANT EN CHARGE LES QUESTIONS D’ÉVALUATION ET DE COMPROMIS ENTRE SERVICES

LES DÉPARTEMENTS & LES DISCIPLINES CONCERNÉSLe métaprogramme EcoServ facilite les interactions pour construire des projets pluridisciplinaires entre des chercheurs issus de 10 départements Inra :











Ces projets englobent les disciplines agronomiques, écologiques, zootechniques, mathématiques, et les sciences économiques, humaines et sociales.

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ECOSERV

CONTEXTENée dans les années 1970 et placée sur le devant de la scène internationale lors du Millenium Ecosystem Assessment dans les années 2000, la notion de « service écosys-témique » a largement diffusé dans les sphères scientifiques et politiques. Cette notion interroge le rôle et la place de l’homme dans les écosystèmes. Son opérationnalisation reste à réaliser et nécessite une approche systémique fondée sur l’intégration des points de vue et des intérêts des différents acteurs et des connaissances sur la biodiversité, les écosystèmes et les services. Jusqu’à présent, c’est l’angle de la biodiversité et des écosys-tèmes dits naturels qui a été privilégié. En tant que gestionnaire d’une grande partie des écosystèmes continentaux, l’agriculture est amenée à jouer un rôle crucial dans cette opérationnalisation. Le métaprogramme EcoServ, consacré aux services rendus par les écosystèmes continentaux dépendants des activités agricoles et forestières, répond à cette attente en s‘intéressant à la gestion des agroécosystèmes et en prenant en charge la question des compromis et arbitrages entre services.

OBJECTIFSPour répondre à ces défis, le métaprogramme EcoServ privilégie une approche holistique en s’appuyant sur des partenariats interdisciplinaires et multi-acteurs. Elle nécessite une réflexion conceptuelle autour de la notion de service écosystémique en milieu géré. Les variables spatiales et temporelles sont à aborder dans la mesure du possible dans toute leur étendue, depuis la parcelle jusqu’au territoire national et de l’année jusqu’au siècle, dans l’optique d’identifier différentes échelles de compromis et de tenir compte de la dynamique et de la résilience des écosystèmes.

PRIORITÉS• Comprendre et modéliser le fonctionnement des agroécosystèmes à différentes échel-

les spatiales et temporelles en lien avec les services fournis• Quantifier, cartographier et évaluer les services rendus• Piloter les agroécosystèmes pour optimiser les services attendus• Appuyer les politiques publiques par des instruments multiservices et multi-acteurs.

SERVICES RENDUS PAR LES ÉCOSYSTÈMES

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UNE APPROCHE SOCIO-ÉCOLOGIQUE POUR LA GESTION DES MULTIPLES SERVICES AGRO-ÉCOSYSTÈMES Un cadre conceptuel a été construit* qui permet d’opérationnaliser la notion de service écosystémique dans les systèmes agricoles en associant les notions d’écosystème et de socio-système au sein d’une approche dite socio-écologique. Il permet le dialogue entre les disciplines écologiques, agronomiques et les sciences économiques et sociales. Il est orienté vers le pilotage dynamique des systèmes agricoles.

* A social–ecological approach to managing multiple agro-ecosystem services, Lescourret, Magda et al, Current Opinion in Environmental Sustainability 2015, 14:68–75.

UTILISER UN RÉSEAU D’UNITÉS EXPÉRIMENTALES POUR ÉVALUER LES RÔLES DES ESPACES ARBORÉS POUR LES SERVICES ÉCOSYSTÉMIQUES Un état des lieux de la disponibilité en espaces arborés sur les unités et installations expérimentales Inra a été réalisé à partir de données cartographiques, d’enquêtes et de visites de terrain, afin d’évaluer la faisabilité, la pertinence et l’intérêt d’un réseau pour étudier les services écosystémiques. Les résultats montrent un potentiel très élevé, avec une grande diversité de situations et des agents potentiellement intéressés.


PROMOUVOIR UNE RECHERCHE POUR L’ACTION, DANS UNE PERSPECTIVE D’INNOVATIONS ET DE SERVICES AUX PRODUCTIONS ANIMALES ET À LEURS FILIÈRES

LES DÉPARTEMENTS & LES DISCIPLINES CONCERNÉSLe métaprogramme GISA coordonne et supervise des équipes de recherche venant de neuf des 13 départements de recherche Inra :










Les disciplines, leviers pour déployer des stratégies efficaces, sont : génétique, physiologie, alimentation, nutrition, systèmes d’élevage, vaccination, diagnostic, médicament, traitement par les plantes, économie, sociologie.

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GISA

CONTEXTELa santé des animaux de production constitue un enjeu multisectoriel car les maladies ani-males sont causes de préjudices économiques, environnementaux, sociaux et peuvent de surcroît compromettre la santé publique. Dans ce contexte, le métaprogramme GISA vise à apporter des réponses ciblées basées sur une approche transdisciplinaire. Quatre enjeux propres à la santé des animaux et à la santé vétérinaire ont été identifiés : • Enjeux économiques, pour un ensemble de maladies qui ont un impact sur la viabilité

économique des exploitations d’élevage et des filières de production animale • Enjeux de santé publique qui concernent les zoonoses, l’hygiène des denrées, la conta-

mination de la chaîne alimentaire par des résidus et le développement des résistances aux anti-infectieux

• Enjeux environnementaux liés aux rejets - de toutes natures - de l’élevage• Enjeux de bien-être animal / éthique de l’élevage

OBJECTIFSGISA est conçu et piloté autour de trois objectifs articulés les uns aux autres : • Comprendre l’animal et ses pathogènes • Construire la santé dans l’exploitation et dans les filières• Préserver l’Homme et les territoires.Le métaprogramme GISA choisit de combiner différents niveaux d’organisation en une approche intégrative, des organismes vivants, de leur environnement et de l’activité so-cio-économique de l’exploitation, pour délivrer une expertise et une stratégie en manage-ment intégré, et sa traduction en techniques opérationnelles.

PRIORITÉSLes trois objectifs précédemment définis sont traduits en six priorités de recherche :• Contrôler les maladies en élevage• Analyser, modéliser et anticiper les émergences pathologiques• Produire en préservant la santé publique et l’environnement• Produire dans le respect de l’animal• Adapter la maîtrise de la santé et du bien-être des animaux aux contraintes du chan-

gement global• Comprendre les intentions/décisions des parties prenantes à la gestion sanitaire, en

prédire les conséquences en termes économiques et sociaux

GESTION INTÉGRÉE DE LA SANTÉ DES ANIMAUX

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RÉSEAUTAGE ET APPROCHE INTERDISCIPLINAIRE DES ENJEUX DE RECHERCHE SUR LES ANTIBIOTIQUES Le réseau R2A2 a été créé pour faire débattre ensemble chercheurs de disciplines variées et porteurs d’enjeux divers, des organisations d’éleveurs aux pouvoirs publics, afin de construire une vision partagée des questions de recherche utiles pour réduire les usages d’antibiotiques en élevage, et concevoir des projets de recherche interdisciplinaires. Douze réunions d’une journée ont été organisées en quatre ans, rassemblant en moyenne 39 personnes (2/3 chercheurs,1/3 porteurs d’enjeux). Divers thèmes ont été abordés, qui ont permis du réseautage et la préparation d’au moins 8 projets interdisciplinaires de recherche.

UN PROJET MULTIDISCIPLINAIRE POUR UNE MEILLEURE MAÎTRISE DES MAMMITES ET MÉTRITES CHEZ LES RUMINANTS Le projet RUMINFLAME (2013-2015) a contribué à une meilleure compréhension des maladies inflammatoires que sont les mammites et les métrites chez les ruminants en vue d’en améliorer la maîtrise. Les expertises complémentaires de 12 équipes rattachées à 7 départements de l’Inra ont permis notamment d’évaluer l’effet des pratiques d’élevage, de la nutrition et de la génétique sur la réponse des ruminants. La participation des organismes professionnels à ce projet permet la diffusion de ces connaissances auprès des parties prenantes de l’élevage bovin laitier.


ACCOMPAGNER LES TRANSITIONS POUR NOURRIR DURABLEMENT, SAINEMENT ET ÉQUITABLEMENT LA POPULATION DE LA PLANÈTE

LES DÉPARTEMENTS & LES DISCIPLINES CONCERNÉSGloFoodS concerne potentiellement tous les départements de recherche de l’Inra et tisse des liens plus étroits avec les départements :





GloFoodS mobilise les forces pluridisciplinaires de l’Inra et du Cirad pour éclairer les différentes dimensions de la sécurité alimentaire. Intégrant des recherches en agronomie et systèmes d’élevage, modélisation globale et changement d’usage des sols, économie et sociologie rurales, technologies agroalimentaires, nutrition et gouvernance de la sécurité alimentaire.

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GLOFOODSTRANSITIONS POUR LA SÉCURITÉ ALIMENTAIRE MONDIALE

CONTEXTELa capacité du secteur agricole à répondre aux besoins alimentaires de la population mondiale est une des préoccupations majeures au cœur des débats publics. La quantité de biens agricoles et alimentaires que la planète pourra produire, constitue un des éléments centraux de ce défi qui, dans les décennies à venir, sera renforcé par les conséquences des changements globaux en cours.Parallèlement, la nature des demandes alimentaires se transforme et les attentes socié-tales vis-à-vis de l’agriculture et des secteurs qui en valorisent les productions se modi-fient. Tous ces éléments se combinent pour accroître la concurrence entre les usages de la production agricole, l’incertitude sur les réserves en terres cultivables, les tensions sur l’environnement et les systèmes d’approvisionnement. Ils conduisent à s’interroger sur les conditions auxquelles la production et les échanges agricoles et alimentaires pour-ront couvrir les besoins, tant au niveau global qu’aux différents échelons locaux.

OBJECTIFSFace à ces défis, GloFoodS est un outil de programmation incitatif, dont les moyens sont destinés à animer une communauté scientifique sur la sécurité alimentaire, en soutenant des dynamiques interdisciplinaires, en catalysant des idées originales, et en accompagnant la construction de projets ambitieux, selon les priorités thématiques et stratégiques. Porté conjointement par l’Inra et le Cirad - les deux principales institutions françaises de recherche sur les systèmes alimentaires - il analyse les transitions vers la sécurité alimentaire mondiale dans un contexte de changement global.

PRIORITÉS• Comprendre les déterminants des transitions nutritionnelles, leurs impacts sanitaires

et environnementaux• Analyser et agir sur les différences de tendance et la variabilité spatiale des rendements

végétaux et animaux• Évaluer les potentiels de terres mobilisables pour la production agricole (et forestière) à

des fins alimentaires, énergétiques, bioindustrielles• Identifier les procédés et les organisations limitant les pertes et gaspillages le long des

chaînes d’offre alimentaire • Éclairer les liens entre l’accès des ménages (ruraux et urbains) à l’alimentation et les

problématiques de pauvreté des populations et d’évolution des inégalités sociales

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AUGMENTER LA DURÉE DE VIE DES ALIMENTS FRAIS POUR RÉDUIRE LES PERTES ET GASPILLAGES La grande fragilité des aliments frais, tels que les fraises, induit des pertes et gaspillages post-récolte considérables et constitue un verrou majeur à leur consommation et à leur apport « bénéfice santé ». Une démarche d’éco-conception de la phase post-récolte a été initiée en combinant les propriétés de l’emballage et les conditions de réfrigération, et cela en lien avec les acteurs de la filière et les consommateurs. Le projet Pack4Fresh a permis de démontrer que la prédiction de la réduction des pertes post-récolte des fruits et légumes frais dépendait de la durée de vie du produit, de son extension grâce à l’optimisation du procédé de conservation et surtout de l’usage que la filière fait de ce gain de durée de vie.

INSTRUMENTS DE GOUVERNANCE DE LA SÉCURITÉ ALIMENTAIRE Dans un contexte d’investissements croissants dans l’agriculture et de pressions sur les ressources naturelles, un enjeu majeur a trait aux types d’agriculture et d’usage des terres les plus aptes à promouvoir la sécurité alimentaire. Dès lors, il devient important de comprendre le rôle des modèles développés pour explorer et analyser différents scénarios d’usage des sols, dans la littérature scientifique, l’expertise et la prospective, ainsi que d’analyser les défis rencontrés par les chercheurs et décideurs publics pour les construire et les utiliser. Une réflexion originale est proposée par le projet GOSAMO sur la manière dont la gouvernance par les modèles peut affecter les pratiques agricoles et l’usage des terres.


RELEVER LES DÉFIS DE LA COMPRÉ-HENSION DU FONCTIONNEMENT DES ÉCOSYSTÈMES MICROBIENS, DE LEUR CONTRÔLE ET DE LEUR PILOTAGE

LES DÉPARTEMENTS & LES DISCIPLINES CONCERNÉSLe métaprogramme MEM a pour vocation de faire émerger des projets transdisciplinaires au sein de 11 départements scientifiques de l’Inra :

• Alimentation humaine (AlimH)











Ces projets sont co-construits avec des biologistes (spécialisés en microbiologie, pathologie, infectiologie, physiologie...) et des mathématiciens (spécialisés en statistiques, modélisation, bioinformatique) en les intégrant dans le champ de l’écologie microbienne.

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MEMMÉTA-OMIQUES DES ÉCOSYSTÈMES MICROBIENS

CONTEXTELes microorganismes constituent une part essentielle de l’ensemble des organismes vi-vants de la biosphère (~ 50% de la biomasse et ~ 95% de la biodiversité). Organisés en écosystèmes complexes, on les trouve dans tous les environnements qu’ils soient natu-rels ou façonnés par l’homme : des milieux agricoles et environnementaux aux aliments, en passant par les microbiotes associés aux êtres humains, aux animaux et aux plantes. Le développement des approches à haut débit, dites méta-omiques, permet désormais d’accéder, sans a priori, aux microorganismes non-cultivables d’un microbiote, et de gérer le très grand nombre de données qui le caractérisent. Le métaprogramme MEM s’appuie sur les forces de l’Inra en microbiologie (humaine, végétale, animale ou envi-ronnementale), en écologie microbienne et en mathématiques (bioinformatique, sta-tistiques, modélisation) pour partager des concepts, des connaissances et des méthodes d’analyse.

OBJECTIFSLes finalités du métaprogramme MEM sont d’aboutir à la compréhension et à l’amé-lioration des services rendus par les écosystèmes microbiens, dans les domaines de la santé des plantes, des animaux et de l’homme, de la nutrition humaine et animale, de la préparation et la conservation des aliments, de la dépollution et de la valorisation de la biomasse. Au-delà de la description des écosystèmes microbiens, il s’agit d’aller vers leur analyse fonctionnelle, pour prédire et piloter leur fonctionnement.

PRIORITÉS• Créer une communauté scientifique pluri- voire transdisciplinaire positionnée

aux fronts de science de l’écologie microbienne pour échanger des concepts et co-construire des projets entre biologistes, écologistes microbiens et mathématiciens

• Favoriser le partage des connaissances et des ressources applicables aux écosystèmes microbiens (approches, outils, méthodes, pipelines d’analyse) et les diffuser en orga-nisant des formations

• Dépasser les approches descriptives, pour développer la compréhension du fonction-nement des écosystèmes, leur modélisation via des approches expérimentales et théoriques, et leur pilotage via des approches d’ingénierie

• Incuber et soutenir quelques projets pluridisciplinaires intégrés, incluant les écosys-tèmes microbiens dans des problématiques qui ne les prenaient pas encore en compte (pathobiome, biotechnologies, flux de gènes, flux de microorganismes...)

• Renforcer la coopération internationale entre scientifiques, rendre visible l’activité de l’Inra et positionner à l’international nos grands domaines d’activité

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ÉMERGENCE DU CONCEPT DE « PATHOBIOME » Le projet Patho-ID a permis de réaliser un inventaire des microorganismes pathogènes et non-pathogènes portés par les tiques et les rongeurs, d’identifier leur distribution et de mettre en évidence des interactions entre ces microorganismes en développant de nouvelles méthodes mathématiques adaptées au multiparasitisme. De plus, il a permis de faire émerger au niveau international le concept de « pathobiome », c’est-à-dire les agents pathogènes dans leur environnement microbien, qui englobe des problématiques de santé animale, santé des plantes, santé humaine et permettra de dépasser la vision « un agent pathogène/une maladie » pour aller vers une vision holistique de l’écologie de la santé.

DÉCOUVRIR LES ENZYMES DU FUTUR Le projet MetaScreen a permis de découvrir de nouvelles enzymes issues d’écosystèmes microbiens naturels tels que ceux du sol, du rumen, de l’intestin humain ou du tube digestif d’insectes xylophages, grâce à des stratégies génériques de criblage et d’analyse fonctionnelle à haut débit de divers microbiotes. Il a permis d’identifier celles qui présentent le plus grand potentiel pour être utilisées dans des procédés biotechnologiques industriels, par exemple pour la production de bio-carburants, de matériaux bio-sourcés, ou encore pour la dégradation de polluants issus des activités humaines, ou en alimentation animale.


FACILITER LE DÉPLOIEMENT DE LA SÉLECTION GÉNOMIQUE ANIMALE ET VÉGÉTALE, APPORTER L’ÉCLAIRAGE DES SCIENCES ÉCONOMIQUES ET SOCIALES

LES DÉPARTEMENTS & LES DISCIPLINES CONCERNÉSLe métaprogramme SelGen assure la promotion des actions et facilite les interactions pour construire des projets pluridisciplinaires entre des chercheurs issus de différents départements Inra :












Ces projets couvrent les disciplines génétiques, mathématiques, agronomiques, écologiques, zootechniques, et les sciences économiques, humaines et sociales.

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SELGENSÉLECTION GÉNOMIQUE

CONTEXTEAprès analyse génétique et phénotypique d’une population de référence (i.e. pour des caractères d’intérêt), la sélection génomique vise à prédire la valeur génétique d’indivi-dus, sur la base de l’analyse de leur seul génome.La sélection génomique permet ainsi d’accélérer significativement le progrès génétique en repérant les futurs reproducteurs, et ce dès le plus jeune âge. Elle permet aussi d’en-visager la sélection d’individus sur de nouveaux caractères complexes ou difficilement mesurables. En parallèle, avec la diminution des coûts de séquençage et de génotypage, la sélection génomique devient progressivement accessible pour un grand nombre d’espèces.

OBJECTIFSL’ambition du métaprogramme SelGen est de coordonner les initiatives et projets issus de différentes disciplines scientifiques pour accompagner le déploiement de la sélec-tion génomique dans les filières animales ou végétales pour lesquelles cette approche s’avère pertinente.

PRIORITÉS• Mutualiser les connaissances des généticiens animaux et végétaux pour approfondir

les aspects méthodologiques aux fronts de la science• Partager les efforts pour lever les verrous technologiques dans les domaines de la gé-

nomique et des outils d’analyse de données à haut débit• Analyser les possibilités d’intégration de la sélection génomique dans les schémas de

sélection• Étudier les évolutions du monde de la sélection sous l’effet de ces innovations • Favoriser la visibilité nationale et internationale de la communauté scientifique

concernée

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UN RÉSEAU POUR ÉTUDIER L’EFFICACITÉ GÉNÉTIQUE, STATISTIQUE ET ÉCONOMIQUE DE LA SÉLECTION GÉNOMIQUE La sélection génomique s’organise de manière très différente selon les espèces et les contextes économiques. R2D2 est un réseau initié en 2013 qui permet d’étudier l’efficacité de la sélection génomique pour plus de 20 espèces animales et végétales. Ce réseau rassemble des chercheurs de toutes disciplines intéressés par l’échange de savoirs sur ces questions d’analyses et de méthodes.

COOPÉRATION ET INNOVATION GÉNOMIQUES Le projet COOPIGEN avait pour objectif de rendre compte des changements majeurs induits par la révolution génomique pour les espèces de bovins et d’ovins, de décrire les mécanismes sociotechniques à l’œuvre et d’en identifier les enjeux organisationnels pour l’avenir des activités de sélection. Deux mouvements de changements ont été mis en évidence : un mouvement de différenciation et un mouvement d’intégration.


CONTRIBUER À L’ÉMERGENCE DE L’AGRO-ÉCOLOGIE COMME DISCIPLINE SCIENTIFIQUE POUR PRODUIRE DES RÉCOLTES EN QUANTITÉ ET EN QUALITÉ

LES DÉPARTEMENTS & LES DISCIPLINES CONCERNÉSLe métaprogramme SMaCH facilite les interactions entre les chercheurs issus de différents départements Inra pour construire des projets pluridisciplinaires principalement :








SMaCH est le lieu d’une intégration disciplinaire associant des spécialistes de la protection des plantes, des agronomes, des généticiens, des mathématiciens, des chercheurs en sciences sociales.

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SMACHGESTION DURABLE DE LA SANTÉ DES CULTURES

CONTEXTEDans un contexte d’augmentation de la population mondiale, contrôler les maladies et les ravageurs des plantes cultivées apporte une sécurisation de la production agricole en qualité et en quantité. Pour autant, cela doit s’accompagner d’une protection phy-tosanitaire des cultures moins dépendante des pesticides chimiques et respectueuse de l’environnement. C’est le défi du métaprogramme SMaCH (Sustainable Management of Crop Health) de mener des recherches pour réconcilier protection des cultures et durabi-lité. Pour tendre vers cet objectif, il est nécessaire de reconcevoir des systèmes de culture et de porter la réflexion sur l’objectivation des bénéfices obtenus sur leurs facettes éco-nomique, sociale et environnementale. Cela nous conduit à devoir articuler des choix de variétés adaptées, les pratiques agricoles qui les accompagnent, le déploiement des cultures sur les territoires et une gamme encore à élargir de moyens de contrôle des principaux ravageurs.

OBJECTIFSLe métaprogramme SMaCH traite de la gestion durable de la santé des cultures. Il est le lieu d’une intégration disciplinaire associant des spécialistes de la protection des plantes, des agronomes, des généticiens, des mathématiciens, des chercheurs en sciences sociales. L’enjeu est de produire des innovations qui soient à la fois technique-ment performantes, économiquement pertinentes et acceptables par les acteurs et par la société.

PRIORITÉS• Concevoir une protection des cultures intégrée, durable et acceptable. Réaliser une

transition écologique de l’agriculture en évitant ou réduisant les recours aux pesticides chimiques

• Mobiliser les régulations biologiques en agriculture. Développer un contrôle biolo-gique des ravageurs et parasites des cultures par l’apport d’organismes régulateurs ou de substances d’origine biologique, ainsi que par les aménagements des structures paysagères bénéfiques au maintien d’une bonne régulation biologique

• Anticiper, diagnostiquer et répondre aux crises sanitaires. Prévenir les risques phytosa-nitaires à travers la surveillance et par des systèmes résilients et robustes

• Analyser et quantifier l’impact des bioagresseurs des cultures. Comprendre les pertes de récolte et leurs conséquences économiques

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LE PROJET PANORAMIX associe quatre domaines de compétences : génétique, épidémiologie, agronomie et socio-économie. Le projet porte sur le déploiement des nouveaux cépages de vigne résistants à l’oïdium et au mildiou, susceptibles de permettre une réduction significative de l’usage des fongicides en viticulture.

LE PROJET RÉACTION a pour but de développer de nouveaux systèmes culturaux tirant bénéfice de la symbiose mycorhizienne pour la bioprotection des plantes, dans le cadre d’une démarche de science participative associant des agriculteurs. L’utilisation de cette régulation naturelle est mise en œuvre sur la tomate dans le cadre du projet mais pourra être étendue à d’autres espèces.

LE PROJET BEcOSMASH Il vise à optimiser les stratégies de gestion de la sharka (une maladie virale des arbres fruitiers à noyaux) en couplant des approches de modélisation épidémiologique et économique. Sa finalité est d’éclairer les politiques publiques de gestion des maladies à lutte obligatoire.

UN PROJET DE BASE DE DONNÉES INTERNATIONALE des pertes de récoltes en agriculture est en construction, en association avec le métaprogramme GloFoodS. Une telle base de données permettrait d’ouvrir des possibilités en analyse économique des modes et stratégies de protection des cultures. Ce projet est initié par une conférence internationale sur les pertes de récoltes dues aux maladies et ravageurs des cultures (http://www.smach.inra.fr/Evenements/crop-losses), en partenariat avec les réseaux internationaux AgMIP et MacSur.


147 rue de l’Université75338 Paris - Cedex 07France

Tél. : +33(0)1 42 75 90 00inra.fr

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