Du champ au labo : des innovations agroécologiques tous azimuts

Par Carina Louart, journaliste scientifique

Signe des temps : en octobre dernier était inaugurée « la halle technique d’agroécologie » du centre de l’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) Occitanie-Toulouse. Equipée d’une chambre froide, d’une salle de battage, de tri, de broyage, de séchage, de stockage et d’une salle de travail, elle est destinée au traitement des échantillons de plantes, de sol, de bois avant leur analyse en laboratoire.

Le plan Ecophyto 2 mis en place par le gouvernement en 2015 vise à réduire de 50% l’usage des produits phytosanitaires à l’horizon 2025.  La communauté des chercheurs est appelée à travailler avec l’ensemble des filières agricoles pour concevoir des systèmes de culture innovants en rupture avec les systèmes conventionnels.

« Nous partageons tous le même constat d’une nécessaire évolution des pratiques agricoles pour répondre à la crise environnementale. Cela impose un renforcement des recherches sur le biocontrôle (méthodes naturelles pour lutter contre les parasites des plantes), sur des systèmes de cultures innovantes comme les cultures associées, mais aussi sur l’amélioration génétique des variétés, par exemple, la connaissance du génome du tournesol. Nous devons tout explorer », précise Patrick Vincourt, chercheur, à la tête pendant huit ans de l’équipe Génétique et génomique du tournesol au Laboratoire des interactions plantes-microorganismes (LIPM).

Le tournesol, une plante modèle

En trente ans de carrière, Patrick Vincourt, détenteur du prix international Pustovoit pour ses recherches, a exploré de nombreuses voies pour améliorer la compétitivité du tournesol et « définir des prototypes variétaux capables de supporter un non-recours aux pesticides et de résister au stress hydrique lié aux changements climatiques ».

Parmi les cultures d’oléagineux cultivés pour leur huile, celle du tournesol est devenue en quelques années la plus développée en culture bio. Comparé au colza, le tournesol possède une longueur d’avance dans la course à l’agriculture durable. Il nécessite peu de produits phytosanitaires, notamment de fongicides, grâce aux programmes d’amélioration génétique. Ses besoins en fertilisants sont moindres, puisque son enracinement profond lui permet une exploitation optimale du sol.  Le tournesol présente également une très bonne capacité de résistance à la sécheresse « à condition que la pluviométrie soit bien répartie, précise le chercheur, car il gère mal ses réserves en eau. »

Des projets de recherche sont menés pour développer de nouvelles variétés adaptées à des événements de sécheresse plus fréquents et plus intenses. L’identification des gènes « rapporteurs » du niveau de stress hydrique ressenti par la plante a d’ores et déjà permis de concevoir un bio-marqueur, reflétant le stress hydrique subi par la plante en lien avec l’environnement.

« Cet outil nous permettra de détecter - parmi toutes les ressources génétiques conservées au Centre de ressources biologiques du tournesol (CRB), celles que nous pourrons utiliser pour améliorer le niveau de résistance des cultures aux épisodes extrêmes qui nous attendent »

précise le chercheur Patrick Vincourt.

C’est dans le centre INRAE Occitanie - Toulouse que se trouve en effet la plus grande collection française de tournesol : près de 6000 échantillons dont 1000 sauvages, stockés sous forme de graines en chambre froide.

Des alternatives pour lutter contre les agents pathogènes et les parasites

Réduire l’usage des pesticides nécessite de renforcer la recherche sur les moyens de lutter contre les agents pathogènes. Après avoir contribué en 2016 au séquençage du génome du tournesol, les chercheurs toulousains ont réussi à séquencer celui du mildiou et à identifier chez des espèces de tournesol sauvages, des gènes résistants au champignon pathogène (Phasmopara halstedi) responsable de cette maladie. Autre dévastateur : l’Orobanche cumana, une plante parasite qui s’accroche aux racines empêchant le tournesol de se développer. Le LIPM a identifié en décembre dernier, en collaboration avec différents partenaires, un des gènes de résistance du tournesol à l’orobanche. Une avancée majeure qui permettra aux agriculteurs de réduire l’usage des herbicides, et de maintenir leur rendement : dans certaines régions, ces pertes atteignaient les 80 %.

« La sélection génétique n’est pas l’unique solution, ajoute Patrick Vincourt. Dans certains cas, on peut prévenir l’apparition de certaines maladies comme le phoma ou le phomopsis en adoptant une conduite adaptée, en évitant par exemple d’arroser trop tôt, d’ajouter de l’azote ou de labourer trop profondément. » Le recours aux cultures intermédiaires constitue également une bonne parade. Une étude portant sur le verticillium, champignon responsable de l’apparition en 2010 de la verticilliose, révèle que les crucifères (navette, moutarde brune) semés en couvert végétal avant la plantation de tournesol, permettraient de diminuer le recours au fongicide grâce à ses propriétés biocides. Autre piste prometteuse : l’association « tournesol et soja » sur une même parcelle. En situation de bas niveau d’intrants, le rendement total est supérieur à la moyenne de chaque culture, avec un gain pouvant atteindre 13%.

Booster le bio avec les cultures associées

Laurent Bedoussac, enseignant-chercheur à l’École nationale supérieure de formation de l’enseignement agricole (ENSFEA) travaille depuis 2006 sur la problématique des cultures associées appliquées aux grandes cultures en privilégiant une approche de co-conception avec les différents acteurs de la filière. Il fait partie du laboratoire Agroécologie, innovations, territoire (Agir) qui étudie entre autres la conception de systèmes de culture innovants à bas niveaux d’intrants.

« La culture associée consiste à implanter dans une parcelle au moins deux espèces, rappelle-t-il. Cette pratique naguère courante, a quasiment disparu par l’intensification de l’agriculture, elle existe à l’état naturel et les associations d’espèces de graminées et de légumineuses sont courantes dans les prairies. »

L’association entre une céréale (blé, orge…) et une légumineuse (pois, féverole, lentille…) est la plus fréquente et la plus étudiée. En fixant l’azote de l’air, les légumineuses laissent quasiment tout l’azote du sol disponible pour les plantes à proximité. « Les résultats des recherches montrent que ces associations présentent de nombreux avantages : moins ou pas d’intrants, une meilleure biodisponibilité du phosphore, moins de bio-agresseurs, une facilité de récolte des légumineuses du fait de l’effet tuteur des céréales, une meilleure maîtrise des mauvaises herbes. La plus grande couverture du sol rend en effet le développement des adventices plus difficile », souligne le chercheur.

Parmi les autres avantages, on observe aussi une augmentation de la qualité des céréales. « En moyenne, la teneur en protéine du blé est accrue d‘un point par rapport à la culture seule (de 13% à 12% par exemple). Ce qui peut conférer au blé un statut de haute qualité pour des farines utilisées en boulangerie ou dans le cas du blé dur, pour les semoules et les pâtes alimentaires. » Ces atouts ont toutefois leurs contreparties : les essais menés en coopération avec des agriculteurs du Lauraguais, ont montré que les rendements du blé étaient inférieurs à ceux de la culture de blé seule, avec une baisse de 20 à 50%. « D’un point de vue économique, cette perte de rendement de la céréale est compensée par le point de protéine supplémentaire du blé et par la production de graines de légumineuses. Les différentes études ont montré que cette pratique assure un rendement total plus stable et plus sécurisé face aux aléas climatiques, comme la sécheresse. »

Adapter les itinéraires techniques des productions agricoles

Dans le cadre du projet européen ReMIX (lancé en 2017 et coordonné par l’antenne toulousaine de l’INRAE) qui vise à analyser et à développer des pratiques d’agroécologie, le laboratoire auquel appartient Laurent Bedoussac a multiplié les partenariats. Le chercheur collabore avec des agriculteurs bio chez qui plus de 150 couples d’espèces ont été recensés. Il travaille également en collaboration avec la coopérative gersoise Qualisol spécialisée dans la production de céréales et de légumes secs bio et avec plusieurs fabricants de matériels agricoles afin d’optimiser la récolte et le tri de ces associations. Car si les bénéfices agronomiques de cette pratique restent indéniables, plusieurs problèmes techniques susceptibles de freiner son développement subsistent, à commencer par celui de la récolte.

« Toute la difficulté consiste à régler la moissonneuse-batteuse pour limiter les pertes, la casse et faciliter ensuite le tri des graines »

explique Laurent Bedoussac.

Des tests de réglage de ces machines agricoles ont été réalisés durant l’été 2019, avec l’entreprise américaine AGCO sur plusieurs associations (blé/féverole, blé/lentille et orge/pois). « Les premiers résultats ont montré qu’il existait des réglages optimum pour la moisson de façon à pouvoir ensuite trier les lots. Ces informations seront partagées avec les agriculteurs engagés dans la pratique des cultures associées. » Autre difficulté : celle du tri entre les petites et les grosses graines, a fortiori lorsqu’elles sont destinées à l’alimentation humaine. Là encore, le laboratoire Agir s’est associé avec une entreprise spécialisée dans le tri qui a développé un modèle de trieur spécifique pour les mélanges (les établissements Denis).

« Techniquement, on est capable de tout trier, mais tout est une question de coût et cela demande encore des recherches pour identifier le matériel, les réglages et les espèces et variétés les plus à même d’optimiser les différentes étapes de production pour pouvoir être valorisées correctement »

précise le chercheur.

C’est tout l’enjeu de l’agroécologie : définir de nouveaux modèles à la fois productifs, rentables, vertueux sur le plan environnemental, avec à la clef, des produits répondant aux attentes des consommateurs.

Un projet européen pour limiter le gaspillage alimentaire

Comment mieux contrôler la durée de la conservation des fruits tout en améliorant leurs qualités nutritionnelles et organoleptiques (goût, couleur, texture…) ? C’est l’objet du programme européen RoxyCOST lancé en octobre (2019-2023) coordonné par Julien Pirrello, enseignant chercheur au laboratoire Génomique et biotechnologie des fruits. Au regard des 30% de fruits et légumes jetés chaque année en Europe, l’enjeu n’est pas seulement économique mais aussi environnemental. La raison de ce gâchis tient aux circuits de distribution souvent longs qui nécessitent la conservation des fruits pendant plusieurs semaines, en atmosphère contrôlée pour freiner leur murissement. Souvent au prix d’une détérioration de leur qualité organoleptique. « Certains fruits comme la pomme, la poire ou la tomate sont récoltés à  « l’entrée en maturation », au moment où l’on observe concomitamment un pic respiratoire doublé d’un pic d’éthylène, l’hormone qui déclenche  le développement de la qualité organoleptique du fruit, explique Julien Pirrello. Mais autant nous connaissons la fonction et les mécanismes de l’éthylène dans le contrôle de la maturation du fruit, autant le rôle de cette respiration reste mystérieux. C’est entre autres, ce que nous allons tenter d’élucider. » En rassemblant des chercheurs de 27 pays de différentes disciplines spécialisées dans la maturation des fruits, l’hypoxie et la respiration des végétaux, la maturation post-récolte, le projet vise à identifier les gênes et à mettre à jour les mécanismes physiologiques impliqués dans la maturation. Le but ultime étant de réussir à ce que les qualités organoleptiques des fruits se rapprochent de celles obtenues en circuit court ou cueillies sur l’arbre…   

LIPM : Laboratoire des interactions plantes-microorganismes (INRAE et CNRS)

Agir : Laboratoire Agroécologie Innovations-Territoires (INRAE, Toulouse INP – ENSAT)

Dynafor : Dynamiques et écologie des paysages agriforestiers (INRAE, Toulouse INP - ENSAT, Toulouse INP – Purpan)

GBF : laboratoire Génomique et biotechnologie des Fruits (INRAE, Toulouse INP - ENSAT)