## — Rappel des objectifs

Dans le contexte des changements climatiques, les forêts mixtes et hétérogènes sont préconisées pour produire du bois car elles sont plus résistantes aux tempêtes. Leurs arbres ont un environnement lumineux complexe, à l'origine de réactions tropiques productrices de bois de réaction, néfaste à la qualité du bois. Ce projet avait pour but d'étudier et de décorréler les réactions des arbres à la gravité et à la lumière en conditions contrôlées pour établir des relations entre réponse et signaux tropiques, intégrer ces connaissances dans des modèles de prédiction de la forme des arbres, et comparer les résultats des modèles aux réactions mesurées en conditions naturelles pour mieux prédire le développement des arbres en fonction de la pente et des conditions d'éclairement.

## — Résultats majeurs

Des dispositifs expérimentaux pour décorréler les réponses gravi et phototropiques ont été construits, dont un dispositif très original (5 exemplaires) de lumière isotrope permettant d'isoler la réponse gravitropique.

Ils ont permis de caractériser la cinématique des mouvements tropiques des jeunes arbres (peupliers, chênes, hêtres) et aussi permis d'étudier les réponses en termes de transcriptome, de dégradome et de protéome et phosphoprotéome à court terme et long terme. Ces réponses montrent des différences dans les différents bois (normal, opposé, tension) et des variations en réponse au signal gravitropique.

Un modèle minimal de perception du gravitropisme et du phototropisme a été développé (modèle ARc) et intègre une perception de l'inclinaison/ champ de gravité, une perception/lumière incidente (angle et intensité) mais aussi une perception de la courbure. Ce modèle a été validé sur peuplier, et a servi au phénotypage des formes finales de hêtre et de chênes pour quantifier les rapports de sensibilités aux signaux tropiques : le peuplier et le hêtre sont plus sensibles au gravitropisme qu'au phototropisme, à l'opposé du chêne, et le hêtre possède un seuil de perception gravitropique.

En conditions naturelles de sous-bois, plus ou moins hétérogène les résultats sur chêne et hêtre ont été confirmés. D'autre part, une reconstruction a posteriori des mouvements tropiques pendant 10 ans de deux hêtres adultes a été initiée.

## — Production scientifique et valorisation

Communications et poster dans des congrès nationaux ou internationaux :

* Richet N, Lesage-Descauses M-C, Millet N, Déjardin A, Pilate G, Coutand C, Leplé J-C. XIIIth Cell Wall Meeting, Nantes, France 7-12 July 2013.

* Coutand C, Pot G, Bastien R, Badel E, Moulia B Conférence invitee, 40th COSPAR Assembly, Moscou 1-4 Août 2014.

* Coutand C, Adam B, Ploquin S, Lopez D, Moulia B. Plant Biomechanics conference, Nagoya, Novembre 2015 (poster).

* Constant, T., Morisset J.B., (2015). 8th Plant Biomechanics International Conference, Nagoya, JPN (2015-11-30 - 2015-12-04). Nagoya, JPN : Nagoya University.
http://prodinra.inra.fr/record/343730

* Richet, N., Mauriat, M., Lesage Descauses, M.-C., Rogier, O., Laurans, F., Huguet, S., Aubourg-Balzergue, S., Lapalu, N., Pilate, G., Coutand, C., Plomion, C., Leplé, J.-C. (2015). 8. Plant

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Biomechanics International Conference PBM8, Nagoya, JPN (2015-11-30 - 2015-12-04). Nagoya, JPN : Nagoya University.
http://prodinra.inra.fr/record/343735 (poster).

Articles dans des revues internationales à comité de lecture :

* Lopez D, Tocquard K, Vénisse J-S, Legué V, Roeckel-Drevet P. (2014) « Gravity sensing, a largely misunderstood trigger of plant orientated growth » Frontier in Plant Science.

* Bastien, R, Douady, S, Moulia, B. (2015). A Unified Model of Shoot Tropism in Plants: Photo-, Gravi- and Propio-ception. Plos Computational Biology, 11 (2), 30 p.

* Mauriat M, Leplé J-C, Claverol S, Bartholome J, Negroni L, Rchet N, Lalanne C, Bonneu M, Coutand C, Plomion C. (2015) Quantitative proteomic and phosphoproteomic approaches for deciphering the signaling pathway for tension wood formation in poplar, Journal of Proteome Research.

* Coutand C, Ploquin S, Adam B, Moulia B (2018) A method for the quantification of phototropic and gravitropic sensitivities of plants combining an original experimental device with model-assisted phenotyping: Exploratory test of the method on three hardwood tree species. PIOs one.

Un chapitre d'ouvrage :

* « The molecular mechanisms of reaction wood induction », In « The Biology of reaction Wood » Springer-verlag.

## Le projet TROPIC

**Partenaires** : UMR 547 PIAF (INRA-Université Blaise Pascal Clermont Ferrand), UR 0588 Amélioration, Génétique et Physiologie Forestières (INRA), UMR 1202 BIOGECO (INRA), UMR 1092 LERFoB (INRA).

## COORDINATRICE

**Catherine Coutand** : catherine.coutand@inra.fr
# TWIST
Réponse de l'arbre aux vents forts

## — Dégradations en forêts liées aux tempêtes et à l'ancrage des arbres

Les dégradations liées au vent s'élèvent actuellement à 50% du volume des dégâts dans les forêts européennes et vont doubler voir même quadrupler avant la fin du siècle en raison de l'augmentation de la surface boisée, de la hauteur des arbres et du changement climatique. Ces dommages ont un impact considérable sur la filière bois et le fonctionnement écologique et la survie des forêts en Europe. La majorité des arbres sont détruit par renversement et arrachement du système racinaire (chablis) lors des tempêtes. D'importants efforts ont été consentis ces dernières décennies pour modéliser la réponse des parties aériennes à des sollicitations turbulentes liées aux vents. En revanche, l'interaction mécanique racines-sol et le rôle de l'humidité et de la fatigue du sol sont encore mal connus. L'objectif de TWIST était de mieux comprendre l'ancrage des arbres et son influence sur les dégâts lors de tempête. Le projet est basé sur le développement de modèles et de techniques expérimentales pour mesurer et simuler les déformations d'un arbre sous vent fort. Ces méthodes ont été appliquées au cas du pin maritime cultivé en sol sableux, représentatif de la Forêt des Landes en région Nouvelle Aquitaine. Ce massif forestier joue un rôle économique, social et écologique majeur et il a été fortement endommagé par les tempêtes ces 15 dernières années. Mais ces méthodes ont vocation à être appliquées à d'autres espèces sensibles aux risques tempêtes (peuplier, épicéa, hêtre...).

## — Résultats majeurs

Le projet TWIST a permis des avancées notables sur la compréhension des interactions entre le sol et les racines qui sont un élément clé de la modélisation du risque au vent. Le premier résultat majeur du projet est une méthode d'estimation des effets des conditions de sol sur la stabilité des arbres, notamment le niveau de saturation en eau du sol lors des épisodes de tempêtes. Cette méthode repose des simulations d'arrachement du système racinaire de l'arbre induit par le vent, simulations qui

ont été confirmées par des observations de terrain. Dans le cas des sols sableux, le risque accru de renversement lié à la pluviométrie est restreint aux épisodes de saturation complète du sol en eau. Le second résultat important est une méthode de prévisions de la ruine de l'arbre par arrachage (chablis) à l'échelle de l'arbre en fonction des conditions microclimatiques (conditions de turbulence, humidités du sol contrastées). Les simulations ont montré l'importance de la dynamique du processus : la succession de rafales de vent lors de tempêtes sont importantes à considérer dans le risque de renversement car elles induisent des ruptures successives au niveau du sol qui peuvent induire in fine la rupture complète et le renversement. Ce résultat a des implications pour les modèles de risque au vent à larges échelles spatiales qui pour le moment considèrent un seuil d'arrachement uniquement statique.

## — Production scientifique et valorisation

* Yang, M. ; Defossez, P. ; Danjon, F. ; Fourcaud, T. (2018) Analyzing key factors of roots and soil contributing to tree anchorage of Pinus species. Trees. 32 (3) : 703-712. DOI: 10.1007/s00468-018-1665-4.

* Dupont, S. ; Defossez, P. ; Bonnefond, J.-M. ; Irvine, M. R. ; Garigou, D. (2018) How stand tree motion impacts wind dynamics during windstorms. Agricultural and Forest Meteorology, , 262 : 42-58. DOI: 10.1016/j.agrformet.2018.06.022

* Dupont, S. (2016) A simple wind-tree interaction model predicting the probability of wind damage at stand level. AGRICULTURAL AND FOREST METEOROLOGY Volume: 224 Pages: 49-63

* Yang, M., Défossez, P., Danjon, F., Dupont, S., Fourcaud, T., (2015) Which root architectural elements contribute the best to anchorage of Pinus species? Insights from silico experiments. PLANT AND SOIL Volume: 411 Issue: 1-2 Pages: 275-291.

* Yang, M., Défossez, P., Danjon, F., Fourcaud, T., 2014. Tree stability under wind: simulating uprooting with root breakage using a finite element method. Annals of Botany 114, 695-709.

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### Le projet TWIST

Partenaire : UR 126 Ephyse (INRA).

### COORDINATRICE

Pauline Défossez : pauline.defossez@inra.fr

Méthode utilisée pour estimer le renversement d'un arbre sous chargement statique. Le vent est mimé par une force de traction, les paramètres mécaniques du sol et des racines sont mesurés ainsi que l'architecture racinaire. L'ensemble de ces données permet de paramétrer un modèle de simulation du renversement de l'arbre. Les simulations de la force nécessaire au renversement correspond au maximum de la courbe force/ déplacement. Ce seuil est alors comparé aux mesures réalisées sur le terrain.
# URBANMYCOSERVE

## Comprendre et gérer les communautés urbaines de champignons ectomycorhiziens afin d'améliorer la santé et les services écosystémiques des arbres urbains

### Rappel des objectifs

* Le premier objectif du projet est de comprendre les facteurs environnementaux responsables de la composition et de la diversité fonctionnelle de la communauté d'ectomycorhizes (EcM) d'un arbre urbain (Tillia Tomentosa) et leur rôle dans la physiologie et la santé de ces arbres et leur capacité à produire des services écosystémiques.

* Le deuxième objectif est d'obtenir des méthodes (mesure en continu du diamètre de branche, mesures hyperspectrales...) permettant de caractériser la santé des arbres et leur capacité à produire des services écosystémiques (rafraichissement urbain, qualité de l'air...) dans différents types de plantation (fosse scellée vs. non limité).

* Le dernier objectif cherchera à explorer la possibilité de la gestion active des communautés d'EcM par inoculations de mélanges dédiés afin d'agir sur la santé et les services produits par les arbres.

### Résultats majeurs

Des prélèvements de sol et de racines de *Tilia tomentosa* (175 arbres) ont été sélectionnés au hasard dans les trois villes du projet (Louvain, Strasbourg et Porto). Les communautés d'EcM ont été caractérisées en identifiant les facteurs environnementaux associés. De fortes différences dans la composition la richesse des communautés d'EcM ont été observées entre les villes. L'acidité du sol, la matière organique et la teneur en eau ont été les principaux moteurs de différence entre communauté d'EcM, alors que très peu de variation a été expliquée par la ville et les pollutions par les métaux.

Différentes conditions de plantation (fosse scellée, fosse linéaire et conditions non limitées pour le développement des racines) ont été étudiées en mesurant la réflectance et la fluorescence des feuilles. Les traits optiques ont été comparés aux traits foliaires classiques comme la surface foliaire spécifique (SLA) et le contenu en eau des feuilles (LWC). Les signatures spectrales observées peuvent être utilisées pour déduire la pollution par les métaux lourds des différents sols urbains et les caractéristiques optiques des feuilles différent selon les conditions de plantation. Ainsi, chez les arbres en sol scellé, on observe une accélération de la sénescence foliaire bien identifiable par les traits optiques. Ces conditions ont également une incidence négative sur l'état de santé et la phénologie des arbres en milieu urbain.

Enfin les mesures continues de la variation du diamètre (système PépiPIAF) mesurés sur un échantillon de ces arbres (60) dans ces trois systèmes de plantation paraissent suffisamment robustes pour établir des différences de croissance en fonction de la contrainte de plantation des arbres, qui se traduisent principalement par le stress hydrique différents de ces 3 conditions. Nos résultats fournissent ainsi des informations précieuses sur l'utilisation des traits optiques et des données de croissance en diamètre en continu pour faciliter la gestion durable de la santé des arbres et des zones vertes urbaines. Nos analyses en cours essayent de relier la santé des arbres et les communautés d'EcM en présence.

FOSSE SCELLÉE

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LINÉAIRE

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NON LIMITÉE

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<figure><img src="image_138.png" /><figcaption>Mesure de croissance des arbres.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_139.png" /><figcaption>Prélèvement de sol.</figcaption></figure>

### — Production scientifique et valorisation

* BENSAOUD A. et al., 2018 - Irrigazette, 165, 25-31.
https://prodinra.inra.fr/record/436400

* YU K. et al., 2018 a- Ecological Indicators (95), 895-906.
https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2018.08.047

* YU K. et al., 2018b Environmental Pollution (in Press). doi:
https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.09.053

* VAN GEEL M. et al., 2018 - FEMS Microbiology Ecology, 94, 12.
https://doi.org/10.1093/femsec/fiy207

## Le projet URBANMYCOSERVE

**Partenaires** : UMR 547 PIAF (INRA-Université de Strasbourg), Division of Ecology, Evolution and Biodiversity Conservation - KU Leuven (Belgique), Division of Forest, Nature and Landscape - Universidade Católica Portuguesa (Portugal).

## COORDINATEUR

Thierry Ameglio : thierry.ameglio@inra.fr
LISTE DE 48 AUTRES PROJETS FINANCÉS SUR LE THÈME

<table><thead><tr><td>ACRONYME</td><td>TITRE</td><td>TYPE D'APPEL</td><td>ANNÉE</td><td>CONTACT</td></tr></thead><tbody><tr><td>ADASPIR</td><td>Mécanismes symbiotiques d'adaptations d'Acacia spirorbis aux stress abiotiques et aux perturbations environnementales en Nouvelle-Calédonie</td><td>Thématique</td><td>2012</td><td>DUCOUSSO Marc<br>Marc.Ducousso@cirad.fr</td></tr><tr><td>AMAZYME</td><td>Diversité et évolution des oxydosqualène cyclases et des prényltransférides dans le latex des arbres d'Amazonie</td><td>AAPG</td><td>2018</td><td>DUPLAIS Christophe<br>christophe.duplais@ecofog.gf</td></tr><tr><td>APPATS</td><td>Potentiel adaptatif des espèces d'arbres alpins au réchauffement climatique</td><td>AAPG</td><td>2015</td><td>LOBREAUX Stéphane<br>stephane.lobreaux@univ-grenoble-alpes.fr</td></tr><tr><td>ASTERIX</td><td>Analyse Spatio-temporelle pour la Télédétection de l'Environnement par Reconnaissance dans les Images complexes</td><td>Thématique</td><td>2013</td><td>LEFEVRE Sébastien<br>sebastien.lefevre@univ-ubs.fr</td></tr><tr><td>BAMBI</td><td>Bases comportementales de l'Ajustement à Moins de Blodiversité : oublier la peur, un mécanisme pour s'adapter à la surexploitation de son milieu ?</td><td>Non thématique</td><td>2010</td><td>BRAUMAN Alain<br>Alain.Brauman@ird.fr<br>Coordinateur : MARTIN Jean-Louis</td></tr><tr><td>CATBIOSE</td><td>Nouveaux biopolymères basés sur des synthons renouvelables à partir de la désoxygénation catalytique d'hémicelluloses</td><td>AAPG</td><td>2015</td><td>DA SILVA PEREZ Denilson<br>denilson.dasilvaperez@fcba.fr</td></tr><tr><td>CLAMEB</td><td>Classement mécanique non destructif du bois</td><td>Thématique</td><td>2011</td><td>KREBS Michaël<br>michael.krebs@ensam.eu</td></tr><tr><td>CLASSIQUE</td><td>CLimat, Agriculture et Société Slbérienne - QUElle Evolution ?</td><td>Thématique</td><td>2010</td><td>SOURDEVAL Matthieu<br>matthieu.sourdeval@uvsq.fr</td></tr><tr><td>CLIMBOIS</td><td>Impact des variations climatiques et mécaniques sur la durabilité des constructions bois</td><td>Thématique</td><td>2013</td><td>MOUTOU PITTI Rostand<br>rostand.moutou_pitti@uca.fr</td></tr><tr><td>CoForTips</td><td>Forêts du Bassin du Congo : Biodiversité, Points de Basculement et Résilience des Systèmes Écologiques et Sociaux Forestiers</td><td>Appels internationaux</td><td>2012</td><td>GARCIA Claude<br>claude.garcia@cirad.fr</td></tr><tr><td>DBDBD</td><td>Dépôt sur bois de revêtements fonctionnels nanostructurés par plasmas froids à la pression atmosphérique</td><td>Non thématique</td><td>2011</td><td>GHERARDI Nicolas<br>nicolas.gherardi@laplace.univ-tlse.fr</td></tr><tr><td>DiPTiCC</td><td>Diversité et Productivité des forêts impactées par le Changement Climatique</td><td>AAPG</td><td>2016</td><td>JACTEL Hervé<br>herve.jactel@pierroton.inra.fr</td></tr><tr><td>DURAMAZ2</td><td>Vers un observatoire de la durabilité en Amazonie</td><td>Non thématique</td><td>2011</td><td>THERY Hervé<br>hthery@aol.com</td></tr><tr><td>DynaTTB</td><td>Dynamic Response of Tall Timber Buildings under Service Load</td><td>Appels internationaux</td><td>2018</td><td>HAMEURY Stephane<br>Stephane.HAMEURY@cstb.fr</td></tr><tr><td>ERS</td><td>L'évolution de la saisonalité reproductive chez les mammifères</td><td>AAPG</td><td>2017</td><td>HUCHARD Elise<br>ehuchard@gmail.com</td></tr><tr><td>FLAG</td><td>Génétique écologique des arbres forestiers : interactions entre flux de gènes et variabilité environnementale dans la détermination de l'adaptation locale et du potentiel d'adaptation</td><td>Thématique</td><td>2012</td><td>SCOTTI Ivan<br>ivan.scotti@inra.fr</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><td>ACRONYME</td><td>TITRE</td><td>TYPE D'APPEL</td><td>ANNÉE</td><td>CONTACT</td></tr></thead><tbody><tr><td>FLEXIBI</td><td>Small-scale flexi-feed biorefineries : experimental evaluation and development of a decision support tool devoted to agricultural and industrial urban and peri-urban wastes</td><td>Appels internationaux</td><td>2017</td><td>CATHALA Bernard<br>bernard.cathala@inra.fr</td></tr><tr><td>FORESEE</td><td>Caractérisation de la ressource forestière pour les bioénergies</td><td>Thématique</td><td>2010</td><td>BIGOT DE MOROGUES Francis<br>Francis.de.Morogues@fcba.fr</td></tr><tr><td>ForRISK</td><td>Forest density reduction to minimize the vulnerability of Norway spruce and silver fir to extreme drought - a risk assessment</td><td>Appels internationaux</td><td>2016</td><td>CUNTZ Matthias<br>matthias.cuntz@inra.fr</td></tr><tr><td>GENOAK</td><td>Séquençage du génome du chêne et identification de gènes d'intérêt adaptatifs chez les arbres forestiers</td><td>Non thématique</td><td>2011</td><td>PLOMION Christophe<br>plomion.christophe@inra.fr</td></tr><tr><td>GenoPheno</td><td>Génomique de la phénologie chez la processionnaire du pin, Thaumetopoea pityocampa</td><td>Non thématique</td><td>2010</td><td>KERDELHUE Carole<br>Carole.Kerdelhue@inra.fr</td></tr><tr><td>GlobNets</td><td>Biogéographie globale des réseaux écologiques des forêts du monde</td><td>AAPG</td><td>2016</td><td>THUILLER Wilfried<br>wilfried.thuiller@univ-grenoble-alpes.fr</td></tr><tr><td>GoLFor-DEEPN</td><td>Gouvernance Locale des Forêts : Développement, Environnement et Économie Politique au Népal</td><td>AAPG</td><td>2018</td><td>LIBOIS François<br>francois.libois@psemail.eu</td></tr><tr><td>HADOC</td><td>Rôle du Climat dans la dispersion des ancêtres de l'Homme</td><td>AAPG</td><td>2017</td><td>RAMSTEIN Gilles<br>Gilles.Ramstein@lsce.ipsl.fr</td></tr><tr><td>HYGRO-BAT</td><td>Vers une méthode de conception HYGRO-thermique des BATiments performants</td><td>Thématique</td><td>2010</td><td>VIRGONE Joseph<br>joseph.virgone@univ-lyon1.fr</td></tr><tr><td>INNOMED</td><td>Options innovantes pour la gestion intégrée des ressources en eau en Méditerranée</td><td>Appels internationaux</td><td>2016</td><td>BEGUERIA Santiago<br>santiago.begueria@csic.es</td></tr><tr><td>MACBI</td><td>Megastigmus et conifères : Biologie de l'invasion</td><td>Appels internationaux</td><td>2010</td><td>AUGER ROZENBERG Marie Anne<br>Marie-Anne.Auger-Rozenberg@orleans.inra.fr</td></tr><tr><td>MICADO</td><td>Communautés microbiennes associées à la dégradation du bois en milieu marin</td><td>Non thématique</td><td>2011</td><td>GALAND Pierre<br>pierre.galand@obs-banyuls.fr</td></tr><tr><td>MOB-AIR</td><td>Maîtriser les transferts d'AIR et leur impact sur le comportement hygrothermique des Maisons à Ossature Bois</td><td>Thématique</td><td>2012</td><td>RUSAOUEN Gilles<br>gilles.rusaouen@univ-lyon1.fr</td></tr><tr><td>ModULand</td><td>Usage des sols : modèles, dynamique et décisions</td><td>Non thématique</td><td>2011</td><td>THOMAS AGNAN Christine<br>christine.thomas@tse-fr.eu</td></tr><tr><td>MULTIVIR</td><td>Infections multiples et virulence</td><td>Non thématique</td><td>2013</td><td>SHYKOFF Jacqui<br>jacqui.shykoff@u-psud.fr</td></tr><tr><td>NEBEDIV</td><td>Le rôle des ennemis naturels dans la diversité béta des arbres tropicaux</td><td>Non thématique</td><td>2013</td><td>BARALOTO Christopher<br>Chris.Baraloto@ecofog.gf</td></tr><tr><td>ORACLE</td><td>Opportunités et Risques pour les Agro-ecosystèmes et les forêts en réponse aux changements CLimatiqueE, socio-économiques et politiques en France (et en Europe)</td><td>Thématique</td><td>2010</td><td>DE-NOBLET Nathalie<br>nathalie.de-noblet@lsce.ipsl.fr</td></tr><tr><td>PhenoLiq</td><td>Production de composés Phénoliques par Liquéfaction de la lignine</td><td>AAPG</td><td>2016</td><td>MAUVIEL Guillain<br>guillain.mauviel@univ-lorraine.fr</td></tr><tr><td>POPRUST</td><td>Bases moléculaires de l'interaction R-Avr entre le peuplier et Melampsora larici-populina, l'agent de la rouille foliaire</td><td>Non thématique</td><td>2010</td><td>DUPLESSIS Sébastien<br>duplessi@nancy.inra.fr</td></tr><tr><td>PREREAL</td><td>Improving PREDictability of circumboREAL forest fire activity and its ecological and socio-economic impacts through multi-proxy data comparisons</td><td>Appels internationaux</td><td>2015</td><td>ALI Ahmed Adam<br>ali@univ-montp2.fr</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><td>ACRONYME</td><td>TITRE</td><td>TYPE D'APPEL</td><td>ANNÉE</td><td>CONTACT</td></tr></thead><tbody><tr><td>REFORM</td><td>Mixed species forest management. Lowering risk, increasing resilience</td><td>Appels internationaux</td><td>2016</td><td>JACTEL Hervé herve.jactel@inra.fr</td></tr><tr><td>ReVeRIES</td><td>Reconnaissance de Végétaux Récréative, Interactive et Educative sur Smartphone</td><td>AAPG</td><td>2015</td><td>GEORGE Sébastien Sebastien.George@univ-lemans.fr</td></tr><tr><td>SECIL</td><td>Étude de champignons endophytes foliaires : exploration et valorisation de métabolites antibactériens innovants biosourcés</td><td>AAPG</td><td>2015</td><td>STIEN Didier didier.stien@cnrs.fr</td></tr><tr><td>SELINA</td><td>Parc National Nevado de Toluca : un laboratoire socio-environnemental pour des innovations politiques dans la gestion de parcs nationaux</td><td>Non thématique</td><td>2011</td><td>IMBERNON Jacques jacques.imbernon@cirad.fr</td></tr><tr><td>SoilForEUROPE</td><td>Predicting European forest soil biodiversity and its functioning under climate change</td><td>Appels internationaux</td><td>2016</td><td>HATTENSCHWILER Stephan stephan.hattenschwiler@cefe.cnrs.fr</td></tr><tr><td>TOLTECA</td><td>Un système de communication satellite reconfigurable pour la surveillance climatique et la prévention des désastres</td><td>AAPG</td><td>2016</td><td>ABOUSHADY Hassan Hassan.Aboushady@lip6.fr</td></tr><tr><td>TRANSFER</td><td>Effets transgénérationnels et réponses physiologiques à la sécheresse à répétition dans les chêne (Quercus ilex)</td><td>AAPG</td><td>2016</td><td>MILCU Alexandru alex.milcu@cnrs.fr</td></tr><tr><td>TreeForJoules</td><td>Amélioration des propriétés du bois chez l'Eucalyptus et le peuplier pour les bioénergies</td><td>Thématique</td><td>2010</td><td>GRIMA PETTENATI Jacqueline grima@scsv.ups-tlse.fr</td></tr><tr><td>VITAPALM</td><td>Improving nutritional quality and stability of palm oil produced by African smallholders to fulfil African consumers' needs</td><td>Appels internationaux</td><td>2018</td><td>BESSOULE Jean-Jacques jean-jacques.bessoule@u-bordeaux.fr</td></tr><tr><td>WoodWaste</td><td>Biocatalyseurs microbiens pour la décontamination des bois traités</td><td>AAPG</td><td>2018</td><td>MOREL Mélanie melanie.morel@univ-lorraine.fr</td></tr><tr><td>WUEtree</td><td>Analyse du déterminisme génétique et environnemental de l'efficacité d'utilisation de l'eau pour améliorer la durabilité des plantations forestières</td><td>Thématique</td><td>2013</td><td>BOUVET Jean-Marc jean-marc.bouvet@cirad.fr</td></tr><tr><td>ZFM</td><td>Les zones franches comme stratégie de développement. Le cas de la Zone Franche de Manaus</td><td>Thématique</td><td>2010</td><td>SIROEN Jean-Marc siroen@dauphine.fr</td></tr></tbody></table>
# ARBRE

## Recherches Avancées sur la Biologie de l'Arbre et les Ecosystèmes Forestiers

### Rappel des objectifs

Le Laboratoire d'Excellence ARBRE a pour objectifs d'étudier le fonctionnement des forêts dans un contexte de changements globaux, de proposer de nouvelles pistes pour la préservation des forêts et d'élaborer de nouveaux usages pour une valorisation optimale du bois.

Le LabEx ARBRE regroupe une communauté de 260 scientifiques et techniciens, qu'il a contribué à structurer autour d'enjeux scientifiques majeurs, en faisant appel à un large éventail de compétences disciplinaires. Sa force réside dans la complémentarité entre recherche, innovation et formation.

Les recherches menées visent à mieux comprendre le rôle du microbiome forestier dans le cycle du carbone, le fonctionnement, l'évolution et la valeur économique des écosystèmes forestiers sous contraintes, ainsi que le contrôle biologique, technologique ou économique des performances du bois. Le LabEx ARBRE aborde également les problématiques à forts enjeux sociétaux de la filière forêt-bois et de la gestion de la ressource forestière dans les territoires, incluant les services écosystémiques.

Le LabEx ARBRE participe activement à la valorisation sociale et économique des résultats de recherche, au travers d'un lien renforcé avec les professionnels (ONF, CNPF, CRITT-Bois) en favorisant le tissu économique dans les territoires. En plus de son soutien aux projets de recherche et d'innovation, Le LabEx ARBRE accompagne des projets de formation au niveau Master et Doctorat. Il déploie également un programme ambitieux de formation à la démarche de recherche auprès de publics non-spécialistes, dont le public scolaire, en s'appuyant sur les laboratoires Tous Chercheurs et le futur Territoire d'Innovation (TI) « Des Hommes et des Arbres », auxquels il contribue fortement.

### Résultats majeurs

#### Une meilleure compréhension des interfaces arbre - micro-organismes

Les génomes de différents champignons saprophytes, symbiotiques et pathogènes associés aux arbres ont été analysés et ont mis en évidence des adaptations moléculaires fondamentales à l'évolution convergente des champignons symbiotiques, y compris la perte de certaines fonctions métaboliques et l'acquisition d'effecteurs qui facilitent les interactions mutualistes. Ces résultats ont été intégrés dans un modèle de développement des interactions arbre-microbe, prenant en compte l'impact des champignons colonisateurs sur l'immunité, le développement et la nutrition des arbres.

De nouveaux outils d'imagerie à hautes fréquence et résolution spatiale du développement des racines fines, combinés aux outils de séquençage de l'ARN, ont permis de montrer que le stress osmotique interfère avec la croissance par un changement massif du statut hormonal et l'activation des protéines régulatrices plutôt que par la suppression des composants sous-jacents de la croissance.

Les modifications post-traductionnelles des protéines régulatrices et des enzymes, appelées signalisation redox, constituent un mécanisme important pour relayer ou intégrer les changements locaux de statut redox cellulaire, notamment en réponse à des contraintes environnementales spécifiques. Des analyses structure-fonction de nombreuses glutarédoxines, enzymes dépendantes du glutathion contrôlant ces modifications, ont démontré leur importance pour l'homéostasie redox cellulaire, l'une d'elles interprétant et relayant les changements redox du noyau par interaction avec des facteurs de transcription.

<figure><img src="image_140.png" /></figure>

Trametes versicolor - Polypore.
Crédit photo : LabEx ARBRE.

#### Fonctionnement et dysfonctionnement des écosystèmes forestiers dans un environnement changeant

Indicateurs du sol et des arbres ont été combinés pour quantifier et qualifier la fertilité chimique des sols des forêts. Plusieurs facteurs clés contrôlant la biodisponibilité des nutriments ont été caractérisés (par exemple, les bactéries altérant les conditions climatiques).

Par une série de méta-analyses, d'expériences in situ et ex situ et d'approches de modélisation, le LabEx ARBRE a montré que les pratiques de gestion, comme l'intensité accrue de la récolte de biomasse ou le chaulage du sol, modifient considérablement les communautés microbiennes et les propriétés du sol comme la biodisponibilité des éléments minéraux.

Le LabEx ARBRE a mené un travail pionnier sur l'influence des interactions des espèces d'arbres dans les forêts mixtes sur les fonctions eau et carbone et sur leur capacité à résister aux périodes de sécheresse et a démontré que les forêts mixtes en Europe ne sont pas toujours plus résistantes à la sécheresse que les forêts pures. Les mécanismes à l'origine de ces effets sont complexes et se produisent tant en surface (gradients lumineux) qu'en profondeur (distribution verticale des racines, profondeur de l'extraction de l'eau).

L'incertitude découlant des différences dans les formulations des modèles de réponse des arbres au changement climatique a été évaluée à partir de la comparaison des projections des distributions des arbres en France. Les modèles projettent des contractions à grande échelle des essences d'arbres tempérées dans les basses terres en raison des changements climatiques. Les désaccords importants observés entre les modèles pour les espèces de feuillus tempérés ont été expliqués en grande partie par les différences dans la modélisation des impacts de l'élévation du CO₂.
L'analyse de l'impact du réchauffement climatique sur la végétation a révélé un retard considérable dans la réponse des communautés de plaine au réchauffement climatique récent par rapport aux communautés de montagne. Les modèles prédictifs et les analyses des phénomènes d'extinction ont montré une tendance à une fragmentation plus importante que prévue des aires de répartition d'un grand nombre d'espèces, tant au niveau régional que continental.

Le vent est l'un des signaux environnementaux les plus importants qui influencent la croissance des arbres. Une adaptation remarquable de la croissance cambiale à la contrainte du vent a été observée, avec des relations étonnamment stables entre la vitesse du vent et les déformations naturelles des cellules cambiales causées par le vent. La thigmo-morphogenèse filtre en-suite la perception par les arbres des vents les plus forts et cette acclimatation est une prévention efficace du risque de rupture.

Le LabEx ARBRE a suivi l'évolution récente de la productivité forestière en France en exploitant les relevés d'inventaire des parcelles collectés par l'Inventaire forestier national. Ces données détaillées sur la répartition des essences d'arbres à grande échelle ont permis une meilleure compréhension de la façon dont les forêts réagiront au changement climatique. Elles ont révélé des changements contrastés selon les espèces et les régions : la productivité a augmenté dans les zones climatiques plus fraîches, est restée stable dans les climats intermédiaires et a diminué dans les climats plus chauds.

Sur la base d'une typologie fonctionnelle des écosystèmes forestiers, basée sur l'importance des différentes composantes des cycles biogéochimiques, géologiques et biologiques, des indicateurs de bon fonctionnement ou de dysfonctionnement ont été mis au point pour différents écosystèmes et leur réponse aux pratiques forestières étudiée.

## Développement de nouveaux produits et usages pour le bois

Les champignons de pourriture blanche sécrètent de petites protéines impliquées dans les processus de détoxification des matières extractibles responsables de la durabilité naturelle du bois. Les éléments traces métalliques affectent directement la dégradation du bois par les champignons. Le LabEx ARBRE a breveté des biocapteurs pour la détection des premiers stades de la dégradation du bois.

Les principales propriétés du bois, telles que le rapport aubier/bois de cœur, le rapport bois précoce/bois tardif, influencent considérablement les pertes de poids dues aux dégradations thermiques et, par conséquent, les propriétés du matériau final en bois. Le LabEx ARBRE a évalué l'impact de la variabilité interspécifique et intraspécifique du contenu du bois en relation avec sa durabilité naturelle et la valorisation de ses biomolécules pour des applications cosmétiques, nutraceutiques ou pharmaceutiques.

Des méthodes de préservation sans biocides, basées sur des modifications thermiques ou chimiques, ont été développées comme alternatives aux méthodes classiques de préservation du bois, afin de promouvoir l'utilisation d'essences feuillues ayant une faible durabilité naturelle. Une meilleure connaissance des procédés de thermodégradation du bois a permis de développer des

modèles permettant de contrôler les procédés industriels de traitement thermique et de prédire la qualité finale des produits traités. De nouveaux matériaux ont été conçus tels que des mousses et des résines thermodurcissables pour les matériaux abrasifs.

Le LabEx ARBRE a mis au point de nouvelles méthodes, comme le LiDAR terrestre, pour l'évaluation des arbres et des forêts et étudier l'effet des perturbations environnementales sur la qualité des ressources forestières. Des modèles de simulation du carbone, des gaz à effet de serre, des flux énergétiques et du devenir des éléments nutritifs dans toute la chaîne forêt-bois ont été mis en œuvre et reliés aux modèles de croissance forestière avec une évaluation précise des incertitudes. Ces modèles et études ont fourni des outils d'aide à la décision innovants pour des projets territoriaux de bio-économie et d'économie circulaire.

## Valorisation économique des services écosystémiques forestiers

En combinant les sorties écologiques (probabilités de présence des essences) et un outil financier (théorie de la sélection du portefeuille) pour optimiser la répartition des essences en France, les combinaisons optimales de rendement et de risque des différentes essences d'arbres ont été déterminées et cartographiées par département administratif.

## — Production scientifique et valorisation

* Les résultats du LabEx ARBRE ont fait l'objet de plus de 440 publications dans des revues internationales (plus de 4 000 citations), notamment dans des revues à forte visibilité (Science, Nature et ses revues associées, PNAS, Global Change Biology, Ecology Letters, etc).

* Le LabEx ARBRE a financé plus de 19 bourses de thèse, 33 postdocs, ainsi que des soutiens à la mobilité internationale des jeunes chercheurs. Il collabore à plusieurs écoles d'été internationales (avec le réseau des Instituts Max Planck, l'Institut Européen de la Forêt, le NZF) et est à l'origine de deux nouveaux parcours du Master FAGE, à Nancy : un parcours Erasmus mutant « Les forêts et leur environnement » et un parcours professionnelisant « Bois, Forêt, Développement durable », ainsi que du MOOC « Anatomie du bois » (plus de 12 000 inscrits).

* Le LabEx ARBRE a réalisé plusieurs projets de recherche-développement et innovation avec des partenaires nationaux (ONF, CNPF), des PME (Alcina) ou des start-up (ECOSUSTAIN, WOOD'UP), ainsi que des actions de formation à destination de ses partenaires.

* Le LabEx ARBRE a aussi réalisé de nombreuses actions à destination des citoyens et de la société. Il a contribué au rapport du gouvernement sur l'état des Sciences participatives en France et a coordonné un projet scolaire intitulé « Pourquoi les hêtres meurent-ils de sécheresse ? », qui a reçu le prix « Science et Société » de la région Lorraine (aujourd'hui Grand Est) et le prix de l'Innovation de l'Académie.

* Le LabEx ARBRE a aussi un rôle structurant dans l'émergence de l'I-SITE LUE et dans le projet d'Institut Européen de la Forêt et du Bois.

<figure><img src="image_141.png" /><figcaption>Forêt domaniale de Lutzelhouse à l'automne.
Crédit photo : LabEx ARBRE.</figcaption></figure>

## Le projet ARBRE

### PIA 1.

**Partenaires** : INRA, Université de Lorraine, AgroParisTech, ONF, IGN, CNPF, CRITT-Bois, ANSES.

### COORDINATEUR

**Francis Martin** : francis.martin@inra.fr,
http://mycor.nancy.inra.fr/ARBRE/
## — Rappel des objectifs

La Guyane française est le premier massif forestier français. Il couvre plus de huit millions d'hectares de forêt tropicale, en comparaison des 17 millions d'hectares de la France métropolitaine. La forêt tropicale de Guyane représente un enjeu majeur de protection de la nature et de séquestration du carbone. Le Laboratoire d'Excellence CEBA (Centre d'Etude de la Biodiversité Amazonienne) a focalisé son programme de recherche sur la compréhension des origines et des processus de maintien de la biodiversité en Amazonie. Avec une direction exécutive à Cayenne, le CEBA met l'accent particulièrement sur la Guyane française mais développe également des collaborations avec les partenaires régionaux, en particulier au Brésil et en Colombie.

Les enjeux de recherche liés aux connaissances sur les forêts Amazoniennes sont variés, incluant la connaissance botanique des arbres, la diversité intra- et inter-spécifique, l'écologie des forêts, mais aussi l'évaluation des propriétés biomécaniques et chimiques des bois. Le CEBA regroupe treize équipes de recherche comptant au total plus d'une centaine de chercheurs travaillant principalement sur des sites de recherche établis par plusieurs organismes de recherche (CIRAD, IRD, CNRS, ONF, INRA) souvent depuis le début des années 1980. Cette perspective de long terme est un atout énorme pour envisager la protection et la gestion raisonnée des ressources forestières. Ces dispositifs de long terme sont complétés par des explorations de zones mal connues du territoire pour y échantilloner la diversité, et pour recenser et caractériser les espèces et leurs associations. Cette mission d'exploration de la biodiversité des arbres reste essentielle car les quelques 1 700 espèces d'arbres recensées en Guyane restent mal connues : pour mieux évaluer la diversité et les ressources en essences d'arbres, il faut savoir où les espèces poussent. Documenter leur diversité génétique inter-spécifique et intra-spécifique permet de comprendre les patterns de diversité et comment les populations s'adaptent à leur environnement local. Des équipements analytiques en Guyane et en métropole permettent d'analyser les propriétés des bois tant au plan biomécanique que chimique.

La forêt Amazonienne représente un stock de carbone énorme et la gestion forestière intègre la capacité des massifs forestiers à agir comme des puits de carbone. Le Labex CEBA développe des programmes de recherche pour comprendre la dynamique des communautés forestières, en combinant des suivis de long terme des parcelles forestières et des modèles prédictifs. Le CEBA cherche aussi à comprendre la vulnérabilité des forêts tropicales face aux changements environnementaux, qu'il s'agisse de la déforestation ou de la dégradation (liée en Guyane à l'activité minière), ou des changements climatiques. Combinant des approches d'observation et d'expérimentation, on peut évaluer les stratégies des arbres face à la sécheresse et identifier le rôle des facteurs biotiques (en particulier les associations microbiennes), impliqués dans les stratégies de prévention / tolérance à la sécheresse.

## — Résultats majeurs

Grâce au labex CEBA, 23 300 arbres ont été inventoriés sur 109 nouveaux relevés dans le Sud (Mts Tumuc-Humac, Mt Itoupé, Mt Galbao), et le Nord (Mt Kaw) de la Guyane, et identifiés grâce à l'Herbier IRD de Guyane. Les équipes du CEBA ont révélé des patrons de diversité spécifique aux échelles locale, régionale et continentale et ont étudié différentes hypothèses explicatives de ces patrons : facteurs environnementaux, écologie des espèces, perturbations humaines récentes ou anciennes, histoire et évolution des flores. Pour la première fois, un lien fort entre diversité

spécifique et diversité génétique a été démontré à l'échelle du peuplement, suggérant des échanges de gènes fréquents entre espèces phylogénétiquement proches. Plusieurs études ont été consacrées au développement d'outils d'identification de la diversité des arbres notamment par télédétection et aux méthodes de mesure ou d'estimation. De nouvelles espèces d'arbres ont été décrites. L'un des résultats majeurs de cette approche est de pouvoir quantifier les risques pesant sur la diversité des arbres amazoniens et d'évaluer leur rareté naturelle, aidant ainsi à quantifier plus précisément les ressources biologiques des forêts de l'Est Amazonien et du plateau des Guyanes. Le projet a également permis de développer des outils pour caractériser finement la diversité génétique d'espèces dites orphelines (pour lesquelles il n'existe pas de génome de référence), afin d'aborder les études sur l'adaptation, ainsi que mettre en évidence des gènes candidats exprimés différentiellement selon les populations ou les environnements.

Le Labex CEBA a également cherché à améliorer les connaissances sur les ressources en bois et plus généralement contribué à évaluer les potentiels et les limites de la filière bois en Guyane. Ces études ont ainsi permis de donner des perspectives d'avenir à des plantations patrimoniales comme le bois de rose, ou certaines plantations de bois d'œuvre à forte valeur ajoutée comme le cèdre Sam et la Bagasse. Nous avons aussi cherché à optimiser la création de valeur dans une filière d'extraction à partir de déchets de scierie, ainsi que la valorisation des essences secondaires et des petits bois dans des marchés de niche.

Une approche de modélisation de dispositifs forestiers nous a permis de mieux prévoir le renouvellement des ressources forestières et de prédire l'impact du changement climatique sur ces ressources. Par ailleurs, la modélisation a aussi permis de pré dire les stocks de biomasse ligneuse et ainsi de prévoir l'approvisionnement des centrales de biomasse-énergie alimentées à partir des connexes d'exploitation de la filière bois d'œuvre. Via ses équipes, le Labex CEBA est membre fondateur et actif du Centre Technique des Bois et Forêts de Guyane, association qui accompagne l'inter-profession Bois de Guyane et apporte un soutien technique et scientifique à la filière bois. Globalement, nous participons collectivement à différentes instances liées à la filière bois comme la construction de la programmation du Programme Régional Forêt Bois de Guyane ou encore aux réflexions sur « le

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Vue aérienne d'une forêt du Sud de la Guyane, montrant la très grande diversité des espèces d'arbres qui cohabitent dans ces écosystèmes. Crédit photo : D. Sabatier, IRD.
Contrat de Transition Ecologique pour le territoire de le Guyane ». Les travaux menés par les équipes du CEBA montrent une très forte diversité de la résistance à la sécheresse des plantes tropicales, avec des conséquences directes pour le fonctionnement de l'écosystème forestier tropical humide sous contrainte hydrique. Parmi les résultats notables, nous avons montré une forte diversité interspecifique des traits hydrauliques (càd en lien avec la circulation de l'eau) des arbres de la canopée associée à la résistance à la sécheresse, et démontré clairement que ces arbres possèdent encore une marge de sécurité hydraulique importante au regard des niveaux de contrainte hydrique du sol rencontrés actuellement. Ainsi, même si des évènements majeurs de sécheresse engendrent une forte mortalité à l'échelle de l'Amazonie, la faible vulnérabilité à la sécheresse des arbres en Guyane pourrait expliquer leur plus faible mortalité qu'ailleurs en Amazonie, lors de tels évènements.

D'autres études sur la physiologie d'autres types végétaux illustrent la résilience de l'écosystème forestier tropical à des épi-sodes de sécheresse. Il a été démontré que la croissance et la survie de deux espèces de broméliacées épiphytes (des sites de ponte pour les moustiques) diminuent avec l'augmentation du stress dû à la sécheresse ; cependant, elles présentent des réponses physiologiques contrastées suite au stress hydrique, en raison de leur différence de métabolisme du carbone et de leur capacité à conserver l'eau ou non au cours de la sécheresse. Par ailleurs, pour les lianes, l'augmentation de leur abondance en fût tropicale humide est observée depuis plusieurs décennies. À l'aide d'une approche isotopique, nous avons montré qu'en période de sécheresse, les lianes de la canopée prélèvent l'eau pour leur transpiration essentiellement en surface, et en général de façon moins profonde que les arbres. Cela permet aux lianes de capturer efficacement les quelques précipitations qui tombent en saison sèche, mais engendre aussi pour elles le risque de subir un fort stress hydrique et dépérir. Notre étude suggère que la concurrence pour l'eau en saison sèche entre lianes et arbres est faible, ces derniers ayant des systèmes racinaires profonds.

À partir des dispositifs de suivi micrométéorologiques, en particulier le dispositif « Guyaflux » à la station de recherche de Paracou, nous avons montré que les flux bruts et nets de carbone et d'eau entre l'écosystème et l'atmosphère varient fortement au cours de la journée et entre les saisons. Ces flux sont limités fortement par le rayonnement solaire pendant la saison des pluies et modérément par le manque d'eau pendant les mois secs. Il en résulte que le bilan de carbone dans l'écosystème est globalement positif en saison des pluies (stockage de carbone pour l'atmosphère) mais plus faiblement en saison sèche.

Notre objectif est maintenant de contribuer à améliorer la maînière dont les modèles simulent les flux de carbone dans les écosystèmes forestiers tropicaux et leur réponse à la sécheresse à l'échelle des individus ou à celle de l'écosystème. Les projets soutenus par le Labex CEBA impliquent une collaboration à l'amélioration du modèle français ORCHIDEE-CAN. Nous avons aussi développé un modèle de dynamique de croissance forestière adapté à l'Amazonie, qui permet d'assimiler des données écologiques (parcelles forestières), physiologiques et de télédétection.

Plus généralement, le lien avec la télédétection des écosystèmes forestiers de Guyane est essentiel pour quantifier la vulnérabilité de ces écosystèmes à large échelle. Des instruments radar (SAR bande C) permettent de suivre l'état hydrique de la canopée superficielle, d'autres embarqués sur la constellation de satellites Sentinel (Agence Spatiale Européenne) permettent de détecter des ouvertures de la canopée de l'ordre de la dizaine de mètres, et offrent donc des outils efficaces pour le suivi de la déforestation. L'ensemble de ces informations, en cours d'acquisition, devrait permettre de précisément évaluer le potentiel des forêts de l'Est Amazonien de persister dans des climats changeants.

Finalement, le Labex CEBA développe des recherches sur la représentation de la biodiversité par les acteurs économiques, sociaux et institutionnels. Dans le cadre des dispositifs légaux qui ont émergé avec la Loi Biodiversité, les enjeux territoriaux de la Guyane ont beaucoup évolué en matière de gestion des ressources biologiques. Le Parc Amazonien de Guyane, qui gère plus du tiers Sud de la Guyane, a été l'un des acteurs majeurs de cette transition. L'ONF est aussi fortement impliqué dans cette évolution, assurant la gestion de près de 6 millions d'hectares, dont 2,4 Mha du Domaine Forestier Permanent. Le Labex CEBA maintient des liens forts avec ces acteurs institutionnels. Par exemple, des études sur l'histoire de l'occupation Amérindienne des forêts de Guyane sont financées par le CEBA, avec l'appui logistique de nombreux acteurs de Guyane.

## — Production scientifique et valorisation

* ter Steege H. et al. 2013. Hyperdominance in the Amazonian tree flora. Science 342(6156): 1243092.

* Gomes V.H.F. et al. 2018. Species distribution modelling: contrasting presence-only models with plot abundance data. Sci. Reports 8(1): 1003.

* Barthe, S., Binelli, G., Herault, B. Scotti-SaintAgne, C., Sabatrier, D. and Scotti, I. (2017) Tropical Rainforest that persisted: inference from the Quaternary demographic history of eight tree species in the Guiana shield. Molecular Ecology, 26 (4): 1161-1174.

* Baker T.R. et al. 2014. Fast demographic traits promote high diversification rates of Amazonian trees. Ecology Letters 17:527-536

* Bourreau D., Y. Aimene, J. Beauchêne, B. Thibaut. (2013). Feasibility of glued laminated timber beams with tropical hardwoods. European journal of wood and wood products, 71 (5) : 653-662.

* Aguilos M., Hérault B., Burban B., Wagner F., Bonal D. 2018. What drives long-term variations in carbon flux and balance in a tropical rainforest in French Guiana? Agricultural and Forest Meteorology 253-254:114-123.

* Fauset S. et al. 2015. Hyperdominance in Amazonian forest carbon cycling. Nature Communication 6:6857

* Brienen R.J.W. et al. 2015. Long-term decline of the Amazon carbon sink. Nature 519: 344-348.

* Levis C. et al. 2017. Persistent effects of pre-Columbian plant domestication on Amazonian forest composition. Science 355:925-931.

* Odonne G. et al. 2019. Long-term influence of early human occupations on current forests of the Guiana Shield. Ecology e02806.

<figure><img src="image_143.png" /><figcaption>b)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_144.png" /></figure>

## Le projet CEBA

### PIA 1.

**Partenaires** : CNRS, Université de Toulouse III, Université de la Guyane, Institut Pasteur, INRA, CIRAD, IRD, AgroParisTech, Université des Antilles, Université de Montpellier.

## COORDINATEUR

**Jérôme Chave** :
jerome.chave@univ-tlse3.fr,
www.labex-ceba.fr

<footnote>a) Expérimentation en serre pour tester l'influence de la sécheresse sur la résistance à la sécheresse des jeunes arbres en fût tropicale humide. Crédit photo : Camille Ziegler. b) Tour à flux de 55 m de haut en Guyane destinée à mesurer les échanges de gaz entre l'écosystème et l'atmosphère. Crédit photo : Damien Bonal.</footnote>
# COTE
Évolution, adaptation et gouvernance des écosystèmes continentaux et côtiers

## — Rappel des objectifs

L'évolution des sociétés humaines est étroitement liée à la disponibilité des ressources et des services issus des écosystèmes naturels et domestiqués. Durant les dernières décennies, l'équilibre entre sociétés et écosystèmes a été fragilisé par les changements environnementaux, en particulier ceux générés par l'activité humaine (augmentation des terres cultivées, surexploitation des ressources naturelles, pollution chimique et émergence de nouveaux besoins des consommateurs).

Le LabEx COTE réunit des chercheurs en biologie, physique, chimie et sciences socio-économiques, pour comprendre et prévoir les réponses des écosystèmes aux changements induits par l'homme et pour fournir des outils et des méthodes de régulation ou de conduite de leur évolution. Il regroupe 9 laboratoires de l'université de Bordeaux et des principaux instituts nationaux de recherche impliqués dans les recherches sur les écosystèmes terrestres et aquatiques (INRA, CNRS, Irstea et IFREMER). Il réunit plus de 300 scientifiques (chercheurs, enseignants-chercheurs et ingénieurs de recherche), 60 post-doc-torants, 130 doctorants, et environ 250 personnels de soutien.

Le projet vise à générer des outils et méthodes de prévision pour réguler ou conduire l'évolution des écosystèmes. Il s'agit d'obtenir différents indicateurs, critères et niveaux de référence de l'état des écosystèmes et de mettre au point des méthodes de gestion adaptative et de gouvernance permettant d'assurer leur durabilité ou de faciliter leur mutation.

L'ambition du LabEx COTE est de développer des recherches couplant l'ensemble des facteurs responsables de l'évolution des écosystèmes, quel que soit l'impact de l'homme sur leur fonctionnement. Il vise à développer une approche générique, s'appliquant autant aux écosystèmes naturels qu'artificialisés et prenant en compte les interactions entre écosystèmes. Cet objectif nécessite le concours de communautés scientifiques diverses et complémentaires, le développement d'approches intégratives innovantes, ainsi qu'un dialogue renforcé entre les chercheurs et la société.

COTE s'appuie sur un réseau expérimental de suivi et de monitoring des écosystèmes concernés (littoral, estuaire, forêts de plaine et de montagne, milieux naturels, vignes, grandes cultures). Ces observations longitudinales portent sur des données climatiques, atmosphériques, chimiques, biologiques et sociales. L'EquipEx XYLOFOREST (Forêt, Bois, Fibre et Bio-masse pour le futur), s'intègre dans ce dispositif.

### Le projet COTE

#### PIA 1.

**Partenaires:** Université de Bordeaux, INRA, CNRS, Irstea, IFREMER, Bordeaux Sciences Agro.

#### COORDINATEUR

Antoine Kremer : antoine.kremer@inra.fr, https://cote.labex.u-bordeaux.fr/

Nombre de projets de Recherche financés par le LabEx COTE par écosystèmes étudiés
(n total = 39 sur la période 2011 - 2018)

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Photos: Agroystèmes et torèts : © LabEx COTE | Hydrostèmes : © SMEAG / Didier Tailleter
# XYLOFOREST
## Plateforme d'Innovation « Forêt-Bois-Fibre-Biomasse du Futur »

## — Rappel des objectifs

XYLOFOREST a pour objectif de mettre en œuvre une plate-forme d'innovation « Forêt-Bois-Biomasse du Futur » en dotant les laboratoires de recherche d'équipements et d'infrastructures scientifiques de haut niveau dans les domaines de l'environnement, des biotechnologies et des matériaux appliqués au secteur de la forêt cultivée et du bois. Ces équipements permettent d'accroître les connaissances des systèmes forêt-bois et de développer des solutions innovantes et durables capables d'ajouter de la valeur aux forêts.

### Objectifs généraux :

Contribuer à l'adaptation et la valorisation des systèmes forêts-bois en développant une plateforme mutualisée de recherche et innovation pour les forêts de plantation et les produits bois, du gène au matériau.

### Objectifs scientifiques :

* Évaluer le bilan environnemental de systèmes intensifs de production de bois ;

* Étudier la genèse et la variabilité génétique du bois, de l'ADN au phénomène ;

* Caractériser les propriétés et les performances des matériaux et produits bois ;

* Optimiser les chaînes de valorisation combinées matériau, fibre, molécule, énergie.

### Objectifs opérationnels :

* Doter les laboratoires d'équipements structurants ;

* Renforcer l'écosystème de recherche et développement du pôle de compétitivité XYLOFUTUR ;

* Mise en réseau national

## — Résultats majeurs

Le projet d'Équipement d'Excellence XYLOFOREST « Forêt-Bois-Fibres-Biomasse du Futur » a pour objectif de doter des laboratoires de recherche (INRA, Université de Bordeaux, UPPA, ESB, AMPT Cluny, FCBA) dans les domaines des sciences de l'environnement, des biotechnologies et des matériaux appliquées au secteur de la production forestière et de la valorisation du bois avec des équipements de haut-niveau structurés au sein de six plateformes techniques mutualisées et en réseau national. La phase 1 du projet (investissement) a débuté le 22/02/2011 et s'est terminée le 28/02/2014. Les six plateformes XYLOFOREST disposent de 104 équipements fonctionnels depuis cette date. Les instances de gouvernance et de coordination de XYLOFOREST (comité de pilotage, comité scientifique, équipe de gestion) ont été mises en place et sont opérationnelles. De nombreuses activités et projets de recherche régionaux, nationaux et européens ont été initiés et développés en phase 2 (fonctionnement) s'appuyant directement sur les équipements XYLOFOREST et les ressources humaines qui y sont liées, et générant un flux croissant de publications scientifiques et d'activités de valorisation.

<figure><img src="image_146.png" /></figure>

Illustration du projet.
Copyright : XYLOFOREST.

<figure><img src="image_147.png" /></figure>

## — Production scientifique et valorisation

Depuis 2011, nous avons recensé 148 publications scientifiques dans des revues internationales et 15 dépôts de brevets. En 2018, le taux d'utilisation global des équipements est de 86 % dont 25 % par des utilisateurs hors consortium XYLOFOREST. Les activités pédagogiques s'appuyant sur XYLOFOREST occupent une place importante en lien notamment avec l'IdEx de Bordeaux et les formations de masters et de doctorants (depuis 2011, 517 étudiants formés dont 99 thèses bénéficiant du soutien de l'EquipEx).

XYLOFOREST est également inséré dans des infrastructures de recherche européennes, ce qui a permis d'accueillir entre 2014 et 2016 des collègues européens en mobilité transnationale.

Des actions de dissémination et de communication ont été menées, dont certaines en partenariat avec le pôle de compétitivité XYLOFUTUR.
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N°1 - JUIN 2009

Mobilité et ubiquité :
vers le nomadisme
numérique

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N°7 - AVRIL 2013

Environnement et
changements globaux :
des aléas à la vulnérabilité
des sociétés

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N°2 - JUILLET 2010

L'énergie partagée :
une vision nouvelle
de l'habitat, de la voiture
et du territoire

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N°8 - SEPTEMBRE 2015

Émergence de l'agroécologie
et perspectives pour le futur

Les programmes ADD-
SYSTERRA-AGROBIOSPHÈRE

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N°3 - JANVIER 2010

Le calcul intensif :
technologie clé pour le futur

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N°9 - NOVEMBRE 2016

Infrastructures matérielles
et logicielles (réseaux de
communication, traitement
et stockage) pour la société
numérique

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N°4 - MARS 2012

Intelligence artificielle
et robotique : « Confluences
de l'Homme et des STIC »

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N°10 - OCTOBRE 2019

Risques et catastrophes
naturels

Bilan des projets financés
sur la période 2010-2018

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N°5 - JUILLET 2012

Les nanotechnologies :
un nouveau paradigme

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N°11 - DÉCEMBRE 2019

Arbre, bois, forêt et sociétés

Projets financés sur la période
2010-2018

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N°6 - DÉCEMBRE 2012

Contaminants
et environnements :
constater, diffuser,
décider

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