Télécharger les résultats des projets

Séminaire de restitution du programme ECOGER
« Ecologie pour la gestion des écosystèmes et de leurs ressources »
Nouveaux regards sur l’écologie des écosystèmes façonnés par l’homme
24 et 25 mars 2009
Université Paris Diderot - Paris 7
Amphithéâtre Buffon
15, rue Hélène Brion - 75013 Paris
PROGRAMME
Mardi 24 mars 2009 – Après-midi
13h30-14h00 Accueil des participants
14h00-14h30 Introduction
Pierre STENGEL, Direction Scientifique ECONAT de l'Inra
Eric GARNIER, Président du Comité Scientifique du programme Ecoger
SESSION 1 Paysages - L’importance des échelles spatiales
Président de session : Jean-Baptiste BERGE, ancien directeur du programme Ecoger
14h30-15h10 Projet 1 : Interactions entre peupleraies naturelles et cultivées et pressions
évolutives liées à leurs modes de gestion – Pascal FREY (Inra)
15h10-15h50 Projet 2 : Gestion durable des ressources naturelles en plaine céréalière: le rôle
central des surfaces pérennes dans les agro-écosystèmes céréaliers – Vincent
BRETAGNOLLE (CNRS)
15h50-16h30 Projet 3 : Paysages Agricoles, flux de Polluants, Impact Ecologique en Rivière -
Relations entre structures paysagères, transferts hydriques et flux géochimiques,
état écologique des milieux aquatiques – Bernard MONTUELLE (Cemagref) &
Catherine GRIMALDI (Inra)
16h30-17h00 Pause café
17h00-18h00 Table ronde 1 : L’importance des échelles spatiales – Paysages
Intervenants : Claire HUBERT (Ministère de l’Ecologie, de l’Énergie, du
Développement durable et de l’Aménagement du territoire), Stéphanie THIEBAULT
(CNRS), Jean-Claude BEVILLARD (France Nature Environnement), Thierry
TATONI (Université Paul Cézanne d’Aix-en-Provence)
18h00-18h20 Les enjeux d’infrastructures dans l’espace européen de la recherche, Egizio
VALCESCHINI (Standing Committee on Agricultural Research)
18h20-19h30 Cocktail

Mercredi 25 mars 2009
8h30-9h00 Accueil des participants
SESSION 2 Les aspects fonctionnels de la diversité biologique : Fourniture des
ressources et production primaire
Président de session : Bernard COMMERE (Ministère de l'enseignement supérieur et de la recherche)
9h00-9h40 Projet 4 : Structure, diversité et fonctionnement : des clés multi-échelles pour la
gestion des prairies permanentes – Bertrand DUMONT (Inra)
9h40-10h20 Projet 5 : Bases d'une gestion durable des forêts mélangées: écophysiologie,
croissance et démogénétique des espèces constitutives – Catherine COLLET (Inra)
10h20-11h00 Projet 6 : Effet des pratiques de gestion et des modes d'aménagement agricoles et
sylvicoles sur les communautés microbiennes intervenant sur la fertilité et la qualité
des sols – Francis MARTIN & Philippe LEMANCEAU (Inra)
11h00-11h30 Pause café
11h30-12h30 Table ronde 2 : Services écosystémiques - Les aspects fonctionnels de la
diversité
Intervenants : Isabelle FEIX (Ademe), Martine HOSSAERT (CNRS), Jean-Pierre
TILLON (Union InVivo), Carole ZAKIN (PNR du Morvan)
12h30-14h00 Déjeuner
14h00-14h10 Restitution de l’école thématique « Diversité des communautés et
fonctionnement des écosystèmes », Françoise LESCOURRET (Inra)
SESSION 3 Les aspects fonctionnels de la diversité biologique : Régulation des
populations de bioagresseurs et de pollinisateurs
Président de session : Pascal BERGERET (Ministère de l’Agriculture et de la Pêche)
14h10-14h50 Projet 7 : Ecologie et adaptation des insectes phytophages et gestion de leurs
populations – Flavie VANLERBERGHE-MASUTTI (Inra)
14h50-15h30 Projet 8 : Réponses aux perturbations et pilotage des communautés biologiques
dans les agro-écosystèmes ; un cas d’étude, les vergers dans les paysages du Sud
Est de la France – Marie-Hélène SAUGE & Claire LAVIGNE (Inra)
15h30-16h00 Pause café
16h00-17h00 Table ronde 3 : Services écosystémiques - La gestion des bio-agresseurs
Intervenants : Bernard DELAY (FRB), Jean BOIFFIN (Inra), Eric MALEZIEUX
(Cirad), Bernard VAISSIERE (Inra)
17h00-17h15 Conclusion du séminaire
Marion GUILLOU, Présidente Directrice Générale de l'Inra

Séminaire de restitution du programme ECOGER
« Ecologie pour la gestion des écosystèmes et de leurs ressources »
INTERPOPGER – Interactions entre peupleraies naturelles et cultivées et
pressions évolutives liées à leurs modes de gestion
Coordination
Catherine BASTIEN, INRA – UR AGPF, INRA Orléans Mail: Catherine.[email protected]
Principaux participants au projet
UR AGPF, INRA Orléans
UMR IAM, INRA Nancy
URGV, INRA Evry
UMR BIOGECO, INRA Pierroton
UR Biométrie, INRA Avignon
Résumé du projet
Le projet INTERPOPGER s’intéresse à l’évolution des ressources génétiques naturelles du peuplier noir et
de Melampsora larici-populina, agent de la rouille foliaire dans une mosaïque paysagère associant un
compartiment cultivé et un compartiment sauvage aux compositions contrastées.
Les peupliers occupent dans le paysage français trois compartiments caractérisés par des ressources
biologiques, des modes de gestion et des perceptions sociétales différentes : (1) les peupleraies
“ naturelles ” à peuplier noir (P. nigra L.), inféodées aux vallées alluviales et aujourd’hui menacées par
l’anthropisation des ripisylves; (2) les peupleraies d’alignement le plus souvent plantées à partir d’un clone
mâle particulièrement fastigié de peuplier noir (P.nigra var. italica cv ‘San Giorgio’). Perçu comme symbole
du paysage rural traditionnel, il constitue un donneur de pollen important susceptible d’introgresser les
populations naturelles de peuplier noir ; (3) les plantations populicoles à la productivité élevée, présentes
sous forme de parcelles monoclonales d’hybrides interspécifiques associant le plus souvent l’espèce P.
deltoides, originaire de l’est du continent Nord-américain à deux autres espèces : P. trichocarpa originaire de
l’ouest américain et P. nigra indigène en Europe.
Ces peupleraies subissent depuis plus de 15 ans des pertes économiques majeures liées aux attaques de
rouille foliaire à Melampsora larici-populina (Mlp), agent pathogène endémique en Eurasie. L’interaction
peuplier - Mlp offre un modèle d’étude intéressant du fait du contraste important observé entre peupleraies
cultivées et sauvages dans leurs relations aux populations pathogènes.
Le projet INTERPOGER vise à mieux connaître l’impact de la structuration spatiale et des modes de gestion
de ces trois compartiments sur les ressources biologiques du peuplier noir et sur la dynamique de l’agent
pathogène Mlp. Les connaissances acquises devraient permettre de valider les modalités de conservation in
situ et ex situ des ressources naturelles de peuplier noir et de préciser de nouvelles règles de gestion
durable des résistances du peuplier aux ravageurs.
La compréhension des processus mis en jeu a été engagée à travers deux actions de recherche à valeur
tant spécifique, que générique dans le cadre du programme ECOGER. La première a permis une première
quantification et caractérisation des flux de gènes intra et inter-compartiments chez le peuplier et l’agent
pathogène Mlp. La deuxième s’est attachée à préciser les bases génétiques et moléculaires de l’interaction
peuplier - Mlp.
A l’échelle nationale, le génotypage de 540 individus de P. nigra issus d’une collection de référence et de
cinq populations naturelles réparties sur le territoire révèle des taux d’hybrides de première génération
respectivement de 6% et 4.3%. Sur un site d’étude en bord de Loire, le synchronisme mâle/femelle dans les
périodes d’émission/réceptivité de pollen s’est montré très élevé en 2006 et 2007. En 2006, le nombre de
pollinisateurs potentiels par peuplier noir femelle variait de 5 à 100 durant la période de floraison. Des
analyses de paternité conduites sur plus de 1350 graines échantillonnées dans 24 descendances
maternelles à l’aide de 10 marqueurs microsatellites révèlent un taux d’hybridation depuis les peupliers
d’Italie d’au minimum 1,9% malgré une fertilité du peuplier d’Italie 2,7 fois plus faible que celle des
pollinisateurs sauvages du site. Les premières modélisations réalisées permettent de formuler les
conclusions suivantes : (1) le pourcentage de graines issues de pollinisation par du pollen extérieur au site

dépasse 51% et la fonction de dispersion du pollen retenue témoigne de l’existence d’évènements de
dispersion à très longue distance (>1000 m), particularité partagée par de nombreuses espèces forestières ;
(2) l’importante variabilité des fertilités mâles mise en évidence peut s’expliquer par différents déterminants
physiques et biologiques (taille des sources de pollen, position topographique des arbres, synchronisme des
floraisons mâle et femelle et compétitivités variables des pollens).
Le contournement en moins de 15 ans de la résistance R7 à Mlp, portée par plusieurs cultivars
interaméricains dont le cultivar ‘Beaupré’, est le témoin d’une évolution rapide et marquée des populations
de l’agent pathogène en réponse aux déploiements variétaux peu diversifiés des zones cultivées : en moins
de cinq ans, de par les fortes capacités de dispersion de l’agent pathogène, quasiment toutes les
populations de Mlp échantillonnées sur le territoire français avaient été envahies par des individus porteurs
de la « virulence 7 ». L’étude menée dans la vallée de la Durance, qui s’apparente à un corridor écologique
au fond duquel se situe une ripisylve à peuplier noir quasi-continue sur plus de 200 km, montre que deux
épidémies, globalement disjointes, sont initiées par des compartiments cultivés et sauvages dans la zone de
sympatrie peuplier - mélèze. Les événements de migration du compartiment cultivé vers le compartiment
sauvage, plus fréquents en aval de la zone de sympatrie peuplier - mélèze, ont globalement peu de
conséquences sur la diversité génétique des populations naturelles de Mlp car les signes d’introgression de
la virulence 7 dans le compartiment sauvage restent d’ampleur limitée.
Un des objectifs de ce projet multidisciplinaire était d’identifier des marqueurs moléculaires à valeur
adaptative permettant d’évaluer l’impact évolutif des introgressions en provenance du compartiment cultivé
sur les populations naturelles de peuplier et de Mlp. D’importants progrès de connaissance ont été acquis
sur les bases génétiques et moléculaires de résistances à Mlp. Les différentes approches conduites,
transcriptomique, protéomique et clonage positionnel ont fourni des listes de gènes candidats concordantes
ou complémentaires. Seule la transformation génétique d’individus sensibles permettra une validation
fonctionnelle de ces gènes de défense candidats. Il conviendrait également de poursuivre ces études par
des analyses de polymorphisme moléculaire des gènes de défense impliqués dans les résistances
qualitatives déployées dans le compartiment cultivé et des résistances quantitatives présentes dans les deux
compartiments. D’importants programmes de séquençage sont en cours sur le peuplier dans différents
projets nationaux et internationaux et devraient fournir à moyen terme ces outils précieux de suivi de
diversité génétique.
Peupleraies sauvages et cultivées se côtoient
fréquemment : (a) ripisylve à peuplier noir et peupliers
d’Italie en bord de Loire ; (b) ripisylve à peuplier noir et
plantations populicoles en vallée de la Durance
Quelques publications
Jorge V., Dowkiw A., Faivre-Rampant P., Bastien C.
2005. Genetic architecture of qualitative and
quantitative Melampsora larici-populina leaf rust
resistance in hybrid poplar: genetic mapping and
QTL detection. New Phytologist. 167: 113-127.
Gérard P.R., Husson C., Pinon J., Frey P. 2006.
Comparison of genetic and virulence diversity of
Melampsora larici-populina populations on wild
and cultivated poplar and influence of the
alternate host. Phytopathology 96: 1027-1036.
Rinaldi C., Kohler A., Frey P., Duchaussoy F., Ningre
N., Couloux A., Wincker P., Le Thiec D., Fluch
S., Martin F., Duplessis S. 2007. Transcript
profiling of poplar leaves upon infection with
compatible and incompatible strains of the
foliar rust Melampsora larici-populina. Plant
Physiologist 144 : 347-366.
Bastien C., Chenault N., Dowkiw A., Jorge V., Villar M.,
Juteau M., Guérin V., Valade R., Daunay A.,
Almeida J., Klein E. 2008. Pollen flow between
Lombardy poplar and natural population of
black poplar (Populus nigra L.). IUFRO-CTIA
Conference on “Adaptation, Breeding and
Conservation in the Era of Forest Tree
Genomics and Environmental Change”,
Quebec, 25-28 Août 2008. (Présentation orale)

Séminaire de restitution du programme ECOGER
« Ecologie pour la gestion des écosystèmes et de leurs ressources »
Gestion durable des ressources naturelles en plaine céréalière : le rôle central
des surfaces pérennes dans les agro-écosystèmes céréaliers
Coordination
Vincent Bretagnolle, CNRS – UPR CEBC Mail : [e-mail]
Principaux participants au projet
UPR CEBC, CNRS Chizé DR8
UR Station SAD, INRA Nancy
UMR CBGP, INRA Montpellier
UMR LORIA, CNRS DR6
UMR Agronomie, INRA Grignon
UMR BGA, INRA Dijon
Résumé du projet
Les paysages agricoles abritent de nombreuses espèces végétales et animales. Or la céréaliculture
intensive en réduisant la diversité et la qualité des habitats, ainsi que leur connexion dans l’espace menace
la biodiversité. Dans ce contexte, les prairies sont au cœur des enjeux de conciliation entre l’agriculture et la
gestion de la biodiversité.
L’avenir des territoires de polyculture-élevage, faute d’une stratégie de développement cohérente, s’oriente
vers une uniformisation des modes d’occupation des sols de type céréalier, tandis que l’élevage continue à
se concentrer sur d’autres territoires à des densités peu supportables. Or, les prairies, même représentées
faiblement en surface, jouent un rôle fondamental car elles assurent des fonctions régulatrices écologiques,
agronomiques et économiques. Ainsi, la séquestration du CO² atmosphérique dans la matière organique du
sol sous prairie est le rôle considéré comme le plus important. Associée à une forte immobilisation de l’azote
du fait du couplage entre les deux cycles par la végétation, cette action permettrait une diminution des
risques de pollution des eaux par les nitrates. Au-delà de ces fonctions environnementales, la prairie occupe
une place centrale dans la régulation de la biodiversité patrimoniale et fonctionnelle.
L’analyse de ce rôle et la recherche d’une conciliation entre l’environnement et l’agriculture représentent le fil
conducteur d’un projet de recherche conduit depuis 1994 sur la plaine céréalière Sud de Niort (79) par le
CNRS, l’INRA et les agriculteurs, visant la gestion durable des ressources naturelles dans le cadre d’une
agriculture elle aussi durable.
La modélisation spatio-temporelle de l’occupation des sols dans ce paysage a montré que la dynamique des
successions culturales était relativement stable de 1996 à 2007. La prairie y est morcelée. Les successions
incluant des prairies sur plus de 3 ans associées à une mosaïque de cultures différentes sont cependant
concentrées sur 2 zones du territoire.
Les effets de l’intensification agricole sur la biodiversité patrimoniale ne sont plus discutés : d’innombrables
études montrent la raréfaction de nombreuses espèces de plantes, insectes, oiseaux et mammifères à
l’échelle européenne ou nationale. Une hypothèse de travail forte est que le maintien d’un minimum de
surfaces à végétation pluriannuelle au sein du paysage est un point de passage obligé pour le maintien de la
biodiversité. Dans la zone d’étude, la situation spatio-temporelle des prairies présente une remarquable
coïncidence avec la présence des outardes et des busards. Pour comprendre les processus impliqués, il est
notamment nécessaire d’analyser les chaînes trophiques. Sur la période de 1999 à 2008, le nombre de
jeunes outardes canepetières à l’envol en fin de saison est directement corrélé à la densité de criquets dans
les prairies de cette zone durant le mois de juillet. Or, le maintien des populations de ce taxon dans le
paysage ne peut se faire que par l’intermédiaire des milieux pérennes, pourtant peu nombreux et sujets à
des destructions fréquentes. Il est liée aux capacités de dispersion des espèces, à la distance entre prairies
mais aussi aux modes de conduite des prairies en particulier leur durée d’implantation et la quantité
d’intrants.
Le campagnol des champs, Microtus arvalis, est probablement le mammifère le plus abondant dans les
agrosystèmes de plaine en Europe avec, dans l’Ouest de la France, une alternance régulière de fortes