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Modélisation Du Fonctionnement Des Agrosystèmes Et Des Pathosystèmes Dans Un Contexte De Changement Climatique Marie Launay

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Modélisation Du Fonctionnement Des Agrosystèmes Et Des Pathosystèmes Dans Un Contexte De Changement Climatique Marie Launay Modélisation du fonctionnement des agrosystèmes et des pathosystèmes dans un contexte de changement climatique Marie Launay To cite this version: Marie Launay. Modélisation du fonctionnement des agrosystèmes et des pathosystèmes dans un con- texte de changement climatique. Sciences du Vivant [q-bio]. École doctorale 410 Sciences et Ingénierie des Ressources Naturelles (SIReNa), 2019. tel-02427243 HAL Id: tel-02427243 https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-02427243 Submitted on 3 Jan 2020 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. Université de Lorraine AgroParisTech - Institut des sciences et industries du vivant et de l'environnement École doctorale 410 Sciences et Ingénierie des Ressources Naturelles (SIReNa) Modélisation du fonctionnement des agrosystèmes et des pathosystèmes dans un contexte de changement climatique Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme d’habilitation à Diriger des recherches par Marie Launay Ingénieur de Recherches à l’INRA Soutenu le 12 avril 2019 devant le jury composé de : Marie-Laure Desprez-Loustau, Directrice de recherche, INRA BIOGECO Rapporteuse Elizabeth Pattey, Senior scientist, Agriculture and Agri-Food Canada Rapporteuse Philippe Debaeke, Directeur de recherche, INRA AGIR Rapporteur Nathalie Breda, Directrice de recherche, INRA SILVA Examinatrice Martine Guérif, Directrice de recherche, INRA EMMAH Examinatrice Cindy Morris, Directrice de recherche, Pathologie végétale Examinatrice David Gouache, Directeur des recherches chez Terres Inovia Examinateur Sylvain Plantureux, Professeur ENSAIA Président 2 à Bruno, Pierre, Elias et Rachel, A mes parents et Edwige, A Sabine et Miron Zlatin. C’est en hommage à Miron Zlatin, que j’ai décidé de soutenir mon HDR à l’Université de Nancy. Miron Zlatin est né à Orcha (Russie) en 1904, et sortit diplômé en 1927 de l’“Institut colonial et agricole de Nancy” qui deviendra l'“Ecole nationale supérieure d'agronomie de Nancy” (ENSA) en 1948. L’école de Nancy était alors la seule école d’agronomie en France accueillant des étudiants étrangers. Durant la guerre, il fonda avec son épouse Sabine la “Colonie des enfants réfugiés de l’Hérault” à Izieu (01). La colonie fut raflée par la Gestapo de Lyon le 6 avril 1944. Miron Zlatin fut déporté et fusillé le 31 juillet 1944. Sabine Zlatin absente le jour de la rafle, témoigna au procès de Klaus Barbie en juin 1987. Au début des années 90, alors que j’entamais des études d’agronomie, elle me parla avec admiration de son mari, ingénieur agronome, et de son œuvre. D’après Zlatin S., 1992. Mémoires de la « Dame d’Izieu ». Collection Témoins, Gallimard. 162p. D’après Pintel, S., http://www.convoi73.org/temoignages/025_miron_zlatin/ 3 Remerciements Ce mémoire d’Habilitation à Diriger des Recherches, j’en dois l’idée, la gestation et la conception à mes collègues et amis Martine Guérif et Iñaki Garcia de Cortazar-Atauri. Sans leur enthousiasme, leur esprit de conviction, leur confiance je n’aurais pas entrepris cet exercice auquel j’ai fini par prendre grand plaisir. L’écriture d’un tel mémoire, que Martine Guérif a accompagnée tout du long avec beaucoup de constance et de perspicacité, m’a permis de restituer avec distanciation les activités de recherche menées depuis 20 ans. Je vous souhaite d’avoir plaisir à le lire. Je remercie les membres du jury, Marie-Laure Desprez-Loustau, Elizabeth Pattey, Philippe Debaeke, Nathalie Breda, Cindy Morris, Sylvain Plantureux et David Gouache, d’avoir accepté d’examiner mon mémoire, et ce faisant, enrichir mes réflexions grâce à leur regard critique et aux discussions suscitées lors de la soutenance. Etant donnée l’admiration que je leur porte, c’est un honneur de pouvoir partager avec eux cette étape importante de ma vie professionnelle. J’exprime enfin ma gratitude à mes collègues, à commencer par Nadine Brisson dont la disparition en 2011 a laissé un immense vide où son esprit brillant et précurseur, sa ténacité et son exigence raisonnent encore. Je remercie également mes collègues de l’Equipe Projet STICS et de l’unité AgroClim, en particulier Patrick Bertuzzi son directeur qui m’a donné carte blanche pour la préparation de cette HDR. Je témoigne enfin mon amitié à mes collègues, amis, compagnons de route, Marie-Odile Bancal, Laurent Huber et ma très chère Dominique Ripoche. « First comes the sweat. Then comes the beauty – if you’re very lucky and you’ve said your prayers » George Balanchine (1904-1983) 4 Gravure de Sabine Zlatin, dite « Yanka », 1987. 5 Sommaire Sommaire ................................................................................................................................................ 6 Chapitre 1. Parcours scientifique ............................................................................................................ 8 Chapitre 2 : Synthèse de mes activités de recherche ........................................................................... 12 1 La modélisation des cultures au service de nouveaux enjeux de production .......................... 12 1.1 Agroécologie et Gestion des intrants ................................................................................ 13 1.1.1 La modélisation au service de l’évaluation et la conception d’itinéraires techniques optimisant la complémentarité d’une association céréale-légumineuse, pois-orge, en agriculture biologique. .............................................................................................................. 13 1.1.2 La nécessaire prise en compte de la mise en réserve réversible d’assimilats chez la betterave, pour l’utilisation combinée d’un modèle de culture et de la télédétection dans la gestion des intrants. .................................................................................................................. 17 1.2 Les questions adressées aux modèles de culture par le changement climatique ............ 20 1.2.1 Création d’un métamodèle à partir du modèle couplé STICS-MILA ......................... 21 1.2.2 Amélioration de la modélisation de la température de culture ............................... 23 1.2.3 Modélisation des effets de l’ozone sur le fonctionnement de la culture ................. 27 1.3 Extraction des éléments traces métalliques du sol par des cultures dédiées ................... 29 2 Questionnements sur les modèles et leurs usages ................................................................... 32 2.1 Evaluation de la qualité prédictive de STICS ..................................................................... 32 2.2 Choix de modélisation : quel poids sur les résultats ? ...................................................... 33 2.3 Accès à de nouveaux types de données pour la modélisation : quelle pertinence ? ....... 37 2.4 La variabilité génétique et phénotypique : comment l’intégrer dans nos modèles ? ...... 39 3 L’apport de la modélisation pour l’étude de l’évolution de la pression des maladies fongiques avec le changement climatique ......................................................................................................... 42 3.1 Modélisation générique, dynamique et mécaniste du développement des champignons pathogènes aériens : principes et formalismes............................................................................. 44 3.1.1 Principes .................................................................................................................... 44 3.1.2 Formalismes .............................................................................................................. 47 3.2 Adaptation des modèles à différents pathogènes et pathosystèmes ............................... 53 3.2.1 Adaptation de MILA à la rouille brune du blé et au mildiou de la vigne : calibration et évaluation .................................................................................................................................. 53 3.2.2 Adaptation de ClimInfeR à 5 champignons pathogènes ........................................... 55 3.3 Etudes des impacts du CC et de l’adaptation des cultures aux futurs stress abiotiques, sur l’évolution de plusieurs maladies majeures .................................................................................. 56 3.3.1 Evolution du risque climatique sur une phase clef du cycle épidémique ................. 56 3.3.2 Prévision et compréhension de l’évolution du système hôte-pathogène en climat futur 57 6 3.3.3 Effets attendus des adaptations futures au stress abiotiques, sur les maladies fongiques 60 Chapitre 3 : Projet de recherche « Mieux gérer le risque sanitaire en contexte de changement climatique grâce à la modélisation » ..................................................................................................... 63 1 Impacts des adaptations des systèmes de cultures aux futurs stress abiotiques sur l’évolution des maladies fongiques ..................................................................................................................... 64 2 Robustesse et adaptation des outils d’aide à la décision en matière de gestion sanitaire dans le cadre du changement
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