Les tableaux présentent la sélection d'indicateurs correspondants pour les fonctions et les services.

## 8 Fonctions écologiques et

<table><thead><tr><th></th><th>Service écologique</th><th>fonction écologique associée</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="7">Produits de l'agriculture</td><td>Réflement et fourniture des nutriments pour les organisme du sol et les végétaux</td><td>Environnement environnemental</td></tr><tr><td>Réflement, oscillation et infiltration de l'eau</td><td>Routure, l'irrigation</td></tr><tr><td rowspan="2">Habitats d'épices</td><td>Routure, l'irrigation</td></tr><tr><td>Routure, l'irrigation</td></tr><tr><td rowspan="2">Régulation du climat global</td><td>Stockage, recolage et transformation des matières organiques (carbonne)</td><td>Environnement environnemental</td></tr><tr><td>Contôle de la composition chimique de l'atmosphère et contribution aux processus climatiques (température, évolution des polluants)</td><td>Routure, l'irrigation</td></tr><tr><td rowspan="2">Régulation du climat local</td><td>Réflement, l'adaptation et réadaptation des systèmes de culture</td><td>Routure, l'irrigation</td></tr><tr><td>Régulation de la qualité de l'eau</td><td>Routure, l'irrigation</td></tr></tbody></table>

## 70 indicateurs de fonctions associés

Objetif visé

Indicateur de fonction

<table><thead><tr><th></th><th>Service écologique</th><th>fonction écologique associée</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="7">Produits de l'agriculture</td><td>Réflement et fourniture des nutriments pour les organisme du sol et les végétaux</td><td>Environnement environnemental</td></tr><tr><td>Réflement, oscillation et infiltration de l'eau</td><td>Routure, l'irrigation</td></tr><tr><td>Habitats d'épices</td><td>Routure, l'irrigation</td></tr><tr><td rowspan="2">Régulation du climat global</td><td>Stockage, recolage et transformation des matières organiques (carbonne)</td><td>Environnement environnemental</td></tr><tr><td>Contôle de la composition chimique de l'atmosphère et contribution aux processus climatiques (température, évolution des polluants)</td><td>Routure, l'irrigation</td></tr><tr><td rowspan="2">Régulation du climat local</td><td>Réflement, l'adaptation et réadaptation des systèmes de culture</td><td>Routure, l'irrigation</td></tr><tr><td>Régulation de la qualité de l'eau</td><td>Routure, l'irrigation</td></tr></tbody></table>

## 13 Services écosystémiques et

Service écologique

## 34 indicateurs de services associés

Indicateur de service

<table><thead><tr><th></th><th>Service écologique</th><th>Indicateur de service</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="2">Agriculture</td><td>Environnement environnemental</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td></tr><tr><td>Applique</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td></tr><tr><td rowspan="2">Éléments protégés des écosystèmes et biodiversité ordinaire</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td></tr><tr><td>Planification</td><td>Planification</td></tr><tr><td rowspan="2">Intérêt éducatif et pédagogique</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td></tr><tr><td>Planification</td><td>Planification</td></tr><tr><td rowspan="2">Intérêt récréatif, de loisir</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td></tr><tr><td>Planification</td><td>Planification</td></tr><tr><td rowspan="2">Produits de la cuvelette</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td></tr><tr><td>Planification</td><td>Planification</td></tr><tr><td rowspan="2">Produits de l'agriculture</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td></tr><tr><td>Planification</td><td>Planification</td></tr><tr><td rowspan="2">Régulation de la qualité de l'eau</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td></tr><tr><td>Planification</td><td>Planification</td></tr><tr><td rowspan="2">Régulation desnuances sonores</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td></tr><tr><td>Planification</td><td>Planification</td></tr><tr><td rowspan="2">Régulation du climat global</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td></tr><tr><td>Planification</td><td>Planification</td></tr><tr><td rowspan="2">Régulation du climat local</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td><td>Environnement environnemental (environnement PPE)</td></tr><tr><td>Planification</td><td>Planification</td></tr></tbody></table>

TATION

DEMARRAGE

1. Contexte

2. Enjeux

3. Services fournis

4. SfN

5. Résultats

Annexe 1

Annexe 2

Annexe 3

Annexe 4

Glossaire

+

4

Enfin, il est possible d'afficher la liste des indicateurs et de sauvegarder les résultats en PDF en cliquant sur les boutons suivants.

Plus de détails sur les indicateurs >>

Sauvegarder ces résultats en PDF

Dans ce cas, deux nouveaux onglets apparaissent « BD_outil1 » et « BDoutil2 » présentant dans le détail la sélection des indicateurs Fonctions et services écosystémiques présentés sur l'onglet « 5.Résultats ».

<figure><img src="image_39.png" /></figure>

<figure><img src="image_40.png" /></figure>

<figure><img src="image_41.png" /></figure>

Attention : nous recommandons de ne pas toucher à ces deux onglets. Chaque indicateur est décrit précisément dans les annexes 1 et 2. Il suffit d'utiliser l'outil « Filtrer » pour aller chercher les indicateurs qui vous intéressent.
Filtrer pour ne faire apparaître que les indicateurs qui vous intéressent

BASE DE DONNEES : Indicateurs de Fonctions

<table><thead><tr><th>Fonctions</th><th>SE</th><th>Habitats créés</th><th>Pour répondre à quelle question?</th><th>Indicateur direct témoin de l'expression de la fonction écologique</th><th>Méthodes de mesure</th><th>Comme</th></tr></thead><tbody><tr><td>connectivité</td><td>Éléments protégés des écosystèmes et biodiversité ordinaire</td><td></td><td>Évaluer le niveau de fragmentation des habitats naturels</td><td>Fragmentation des habitats naturels, Indicateur «Berté de la fragmentation»</td><td>Evaluation du niveau de lisibilité qui concourse à fragmenter le site et empêcher le déplacement des espaces</td><td>Plus l'indicateur est proche de fragmentation des habitats du site</td></tr><tr><td>connectivité</td><td>Éléments protégés des écosystèmes et biodiversité ordinaire</td><td></td><td>Évaluer le niveau de connexion au paysage environnemental</td><td>Consommation au paysage environnemental, Indicateur «Similaire avec le paysage»</td><td>Indicateur visant à vérifier le niveau de similarité des habitats du site avec ceux présents à proximité afin de maximiser la connectivité.</td><td>Plus l'indicateur est proche de similitudes aux habitats observés à 1 km autour du site (paysage environnemental est représenté)</td></tr><tr><td>unité de la composition chimique du lámphoré et contribution aux processus climatiques (Température, sursolubilité)</td><td>Régulation du climat local</td><td></td><td>Connaitre la contribution d'un habitat ou plusieurs habitats à shaker la température en vif (est du frashour)</td><td>Indice de verdissJurment</td><td>Estimation de la superficie végétalisée par rapport à la surface totale du site (par exemple chouf du NDVI (thermalized Difference vegetation index) par énargie satellitée ou cartographique des habitats</td><td>Estimation de la superficie d'espaces vides par habitant</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>Le nombre d'arbres par habitat</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>Faune, Arbre, Berlin (Allargue), villes, ourdaennés, les élus, Bois</td></tr></tbody></table>

En synthèse

L'outil de sélection des indicateurs met donc en jeu 7 onglets supplémentaires qui s'additionnent aux 7 initiaux à l'ouverture du tableau Excel.

Ces 7 onglets sont décrits dans le tableau ci-dessous.

<table><thead><tr><td>Intitulé de l'onglet</td><td>Descriptif</td></tr></thead><tbody><tr><td>1. Contexte</td><td>Définissez les enjeux de votre site à réhabiliter en répondant à 10 questions.</td></tr><tr><td>2. Enjeux</td><td>En fonction des réponses apportées sur la feuille "contexte", certains enjeux sont automatiquement cochés. Vous avez la possibilité de modifier la sélection automatique en cochant ou décochant.</td></tr><tr><td>3. Services fournis</td><td>Selon les enjeux ciblés, une liste de services écosystémiques vous est automatiquement proposée. Là également, vous avez la possibilité de modifier la sélection automatique en cochant ou décochant.</td></tr><tr><td>4. SFN (Solutions fondées sur la Nature)</td><td>Selon les éléments entrés dans l'onglet 4, une liste de solutions fondées sur la nature adaptées à votre projet vous est proposée.</td></tr><tr><td>5. Résultats</td><td>Une synthèse des résultats est proposée précisant les types de services écosystémiques et les fonctions favorisées par votre projet de réhabilitation, le type de SFN à privilégier et les indicateurs permettant de suivre l'efficacité des mesures de réhabilitation et le retour des fonctions.</td></tr><tr><td>BD_outil1</td><td>Le tableau présenté dans cet onglet est utilisé pour faire fonctionner l'outil. Il est en général "caché" par sécurité. Il ne doit pas être modifié.</td></tr><tr><td>BD_outil2</td><td>Le tableau présenté dans cet onglet est utilisé pour faire fonctionner l'outil. Il est en général "caché" par sécurité. Il ne doit pas être modifié.</td></tr></tbody></table>
# 7- Conclusion et perspectives

Cette étude visait à concevoir une démarche conceptuelle et méthodologique permettant :

* d'orienter un projet de réaménagement de façon à favoriser la réhabilitation écologique d'une partie de l'écosystème urbain par la mise en œuvre de solutions fondées sur la nature et ainsi promouvoir la fourniture de services écosystémiques ;

* de créer des outils permettant de suivre par le biais d'indicateurs la restauration du fonctionnement de ces écosystèmes urbains et des SE qui y sont associés.

Le travail réalisé dans le cadre de cette étude a abouti à la construction d'un prototype sous Excel permettant à un porteur de projet d'identifier les **solutions fondées sur la nature** qu'il pourrait mettre en place selon les **enjeux de** son site ainsi que les **indicateurs de suivi des services écosystémiques et des fonctions** pour vérifier le succès de la réhabilitation écologique.

Une notice d'utilisation de cet outil est proposée pour accompagner sa prise en main et un atelier d'acculturation a été organisé afin de vérifier qu'il répond aux besoins des porteurs de projet. Cet atelier a également été entrepris afin d'assurer la diffusion effective de l'outil et l'essaimage des solutions d'aménagement fondées sur la nature dans les sphères propres aux acteurs de l'aménagement.

Au-delà de la conception de cet outil, ce travail a permis d'établir une liste très complète d'indicateurs de fonctions et de services écosystémiques qui peuvent être utilisés dans un cadre plus large que celui de cette étude. C'est à notre connaissance, la première fois en France qu'une telle base de données est constituée.

De manière générale, l'ensemble des résultats viennent donc enrichir la panoplie d'outils mis à disposition des porteurs de projets pour concevoir des projets de moindre impact environnemental et contribuant à réduire l'artificialisation des territoires.

Différentes perspectives peuvent être évoquées pour le devenir de l'outil.

Cet outil mériterait d'être pris en main, testé et amélioré en appui de diagnostic ou de suivi de projets de réaménagement réels afin de vérifier qu'il est en mesure de prendre en compte l'ensemble des spécificités locales du site concerné.

Par ailleurs, pour l'heure, cet outil ne permet pas de comparer différents scénarii d'aménagement (intégrant les solutions fondées sur la nature et les solutions grises) et leurs incidences sur les fonctions et services écosystémiques ainsi restaurés. Le prototype pourrait donc être amélioré de manière à permettre cette comparaison et constituer un outil d'aide à la décision à proprement parler pour les porteurs de projets.

Dans cette optique, il serait également intéressant d'établir un comparatif des coûts entre les différents scénarii envisagés, puisque l'aspect économique constitue un argument crucial lors du choix d'un scénario par un porteur de projet. Enfin, afin de compléter cet argumentaire décisionnel, ce travail pourrait être enrichi d'une comparaison des coûts et bénéfices socio-économiques liés à chaque type de scénario. Une évaluation des bénéfices sociaux et économiques liés à la fourniture de services pourrait ainsi être réalisée par le biais d'une analyse des couts évités et des valeurs d'usage et de non-usage des SE rendus par les deux types de solutions (grises, ou fondées sur la nature).
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# Annexe 1. Rappel des définitions clés

## Fonctions écologiques

Les fonctions écologiques désignent les processus naturels inhérents à un écosystème tels que la fonction chlorophyllienne ou le cycle de l'eau. Chacune des fonctions d'un écosystème peut être caractérisée par un ou plusieurs processus chimiques, physiques ou biologiques, qui peuvent être générateurs de SE.

On distingue généralement trois grandes catégories de fonctions :

* Les fonctions hydrogéomorphologiques (ex : ralentissement des ruissellements, rétention des sédiments, recharge de nappes, stabilisation des sols etc.) ;

* Les fonctions biogéochimiques (ex : fonctions épuratoires, séquestration du carbone) ;

* Les fonctions biologiques (ex : habitats d'espèces, connectivité).

## Habitat naturel

L'habitat naturel (ou semi-naturel) est un milieu qui réunit les conditions physiques et biologiques nécessaire à l'existence d'une faune et d'une flore spécifiques (définition selon réseau Natura 2000). L'habitat conditionne ainsi la dynamique et le fonctionnement de l'écosystème (MEEM et FRB 2017 ; Sordello et al. 2011). En d'autres termes, c'est un espace homogène par ses conditions écologiques (compartiment stationnel avec ses conditions climatiques, son sol et matériau parental et leurs propriétés physico-chimiques), par sa végétation (herbacée, arbustive et arborescente), hébergeant une certaine faune, avec des espèces ayant tout ou partie de leurs diverses activités vitales sur cet espace.

Dans le cadre de cette étude, on considère que l'habitat intègre à la fois le compartiment souterrain et le compartiment aérien (végétation, bâti ou minéral). Il tient compte à ce titre des interactions entre le sol, le végétal et l'atmosphère.

## Ecosystème

Un écosystème est constitué d'un ensemble d'espèces (la biocénose) et du milieu (le biotope) où il se déploie, et de leurs interactions (EFESE 2013). Les dimensions des écosystèmes peuvent varier considérablement. Le périmètre d'un écosystème varie en fonction de l'angle et de l'échelle géographique d'analyse. Selon l'étude EFESE (MEEM et FRB 2017) et l'IPPC<fnref n="20" />, l'étendue d'un écosystème peut comprendre de très petites échelles spatiales jusqu'à l'ensemble de la terre. Les frontières physiques de l'écosystème dépendent ainsi de l'échelle à laquelle on travaille et du niveau de précision que l'on souhaite atteindre (qui lui-même est en partie tributaire des capacités technologiques). La détermination des limites physiques de l'écosystème constitue donc une étape importante lorsque l'on veut adopter une approche par écosystèmes et services écosystémiques. Par exemple, en science du sol, un sol est défini comme un écosystème en soi (biotope du sol) et est étudié à l'échelle microscopique. En agronomie, on étudie les agrosystèmes et le sol y est considéré comme une ressource ou un milieu du biotope.

Dans le cadre de cette étude, l'écosystème est étudié à l'échelle d'un écosystème urbain et d'écosystèmes urbains élémentaires.

## Ecosystème urbain et écosystème urbain élémentaire

Selon l'UICN (2013), l'écosystème urbain concerne l'ensemble des zones où des constructions humaines ont été réalisées et où la surface de ces infrastructures est supérieure à celle des zones naturelles présentes dans le périmètre. Il contient l'ensemble des zones construites, les réseaux (routiers, ferroviaires, etc.) mais aussi les espaces verts créés par l'Homme.

Le CGDD (2018b) définit quant à lui l'écosystème urbain comme un méta-écosystème composé d'une juxtaposition d'écosystèmes élémentaires sur un territoire urbain défini administrativement.

A noter que l'EFESE centre son évaluation sur les habitats naturels et donc sur une partie seulement de l'écosystème urbain. Le terme de milieu urbain est parfois utilisé comme synonyme d'écosystème urbain, cependant il peut générer des ambigüités car le termes milieu est également utilisé comme synonyme d'habitat, ou synonyme de compartiment selon les filières techniques.

<footnote n="20">²⁰ IPCC, Intergovernmental Panel on climate Change, 2007 https://www.wunderground.com/resources/climate/ipcc2007.asp</footnote>
Dans le cadre de cette étude, on retient la définition d'écosystème urbain de l'UICN (2013) et d'écosystème urbain élémentaire de CGDD 2018.

## Enjeu

Les enjeux correspondent aux ambitions des solutions d'aménagement proposées pour répondre à des problématiques données. Dans le cadre des projets de réaménagement en milieu urbain, les enjeux peuvent être appréhendés à des échelles diverses (locale, de la planification) et concerner une ou plusieurs dimensions du développement durable (environnementale, climatique, sociale ou relative aux ressources). Les enjeux permettent donc de définir les objectifs finaux visés par les aménagements prévus.

## Projet de réaménagement

Projet de construction ou de rénovation sur des sites précédemment construits et/ou abandonnés. Un projet de réaménagement peut comprendre plusieurs projets, comme par exemple un projet de rénovation des bâtiments existants, de réhabilitation écologique en cas d'habitat dégradé sur le site concerné, de réhabilitation SSP en cas de pollution des milieux, etc.

Dans le domaine de la planification urbaine, ou réaménagement, d'autres expressions peuvent être utilisées (projet de reconstruction, projet de rénovation, reconversion, réhabilitation de sites industriel etc...). Selon le contexte et le domaine des experts impliqués (architectes/urbanistes, écologues, experts SSP, autorités compétentes etc.) différentes expressions peuvent prévaloir.

Dans le cadre de cette étude, il est proposé de retenir l'expression « projet de réaménagement » tel que défini auparavant. Dans le cadre de projet de réaménagement comprenant un projet de réhabilitation écologique (avec réhabilitation SSP ou pas), différents scénarios d'aménagements peuvent être proposés (scénarios reposant sur des solutions grises, et scénarios reposant sur des solutions fondées sur la nature).

## Réhabilitation SSP et dépollution

Dans le domaine de gestion des sites et sols pollués (SSP), lorsqu'un site est pollué, on sous-entend qu'un ou plusieurs milieux est/sont pollué(s) dans le périmètre du site considéré. Dans ce domaine on qualifie de « milieu », le sol, les eaux souterraines, les eaux de surface, l'air, la faune ou la flore. Il n'y a pas redéfinition réglementaire à ce jour de la réhabilitation SSP.

La réhabilitation SSP d'un milieu pollué dans le périmètre d'un site bien défini comprend l'ensemble d'opérations ou actions effectuées afin que la qualité du ou des milieux pollué(s) de ce site ne porte(nt) plus atteintes à l'Homme, et/ou aux biens matériels, et/ou l'environnement et que la qualité du ou des milieux pollué(s) de ce site devienne compatible avec un usage donné de ce site (qu'il soit actuel ou futur). La notion « d'usage du site » utilisée dans ce contexte fait référence aux usages possibles (ex : industriel, commercial, résidentiel) que l'industriel doit communiquer au préfet dans de le cas d'une cessation d'activité avec proposition de réaménagement par la suite. Dans ce cas, l'état de la qualité du milieu pollué après réhabilitation qui doit être compatible avec cet usage futur.

Les opérations de réhabilitation reposent sur des actions et/ou des travaux qui permettront de réduire les risques associés à la pollution du milieu jusqu'à ce qu'ils deviennent acceptables, pour l'usage considéré, vis à de l'homme et de l'environnement. Ces opérations peuvent comprendre individuellement ou simultanément i) des travaux de dépollution du milieu, en ayant recours à des techniques de traitement sur site, in situ ou hors site, ii) des actions d'aménagement du milieu ou des bâtiments, en ayant recours à des mesures constructives, iii) des mesures de restriction d'usage du milieu et iv) une surveillance de la qualité du milieu.

Les experts français du domaine de gestion des SSP, utilisent aussi les expressions « mise en œuvre de mesures de gestion », « gestion d'une pollution », ou parfois aussi le terme issu de l'anglais et traduit littéralement « remédiation ». Le terme de remédiation n'est pas ainsi toujours utilisé en France à bon escient. Ainsi dans le cadre de cette étude, on préfèrera utiliser le terme de réhabilitation SSP au sens site et sol pollué (SSP). L'expression « réhabilitation SSP » ou le terme dépollution seront utilisés dès que nécessaire dans cette étude afin d'éviter toute confusion possible avec la notion de « réhabilitation écologique » (voir définition ci-dessous).

Note 1 : On peut noter que le recours à l'expression « remédiation durable » (sous-entendant réhabilitation SSP durable) a aussi été introduite au début des années 2000 (Ferber et al. 2006). Par exemple, elle peut être définie comme « la démonstration pratique, en termes d'indicateurs environnementaux, économiques et sociaux, que le bénéfice de la dépollution à mettre en œuvre est
supérieure à son impact et que la solution de dépollution optimale est sélectionnée via l'utilisation d'un
processus d'aide à la décision équilibré » (adapté de l'approche Surf UK, CL :AIRE 2011)

Note 2 : Concernant certains travaux de dépollution permettant de réduire les risques inacceptables liés à la pollution, la mise en œuvre de techniques telles que la phytoremédiation peuvent être considérées comme SfN telle que définie dans cette étude.

■ Réhabilitation écologique

Tout comme dans le cas de la restauration (voir définition ci-dessous), la réhabilitation écologique se sert en général des écosystèmes historiques ou préexistants comme références<fnref n="21" /> mais les buts et stratégies des deux activités diffèrent (Aronson 2010). La réhabilitation vise à réparer un ou plusieurs attributs, processus ou services d'un écosystème. Elle peut comprendre la stabilisation des terres, les garanties de sécurité publique, l'amélioration esthétique et le retour de l'écosystème utile dans le contexte régional (SER, Society for Ecological Restoration International, Science & Policy Working Group, 2004). La réhabilitation insiste donc sur la réparation et la récupération des processus, et sur la fourniture de services écosystémiques de manière durable et autonome tandis que la restauration vise également à rétablir l'intégrité biotique préexistante, en termes de composition spécifique et de structure des communautés (Gann et al. 2019). La réhabilitation ne vise donc pas le rétablissement de l'écosystème originel mais plutôt un fonctionnement écosystémique autonome et durable.

■ Restauration écologique :

D'un point de vue strictement sémantique, la restauration écologique relève de processus permettant « d'assister la régénération des écosystèmes qui ont été dégradés, endommagés ou détruits » (Aronson 2010). Le but de cette restauration est dans l'idéal de restituer tel qu'il était à l'origine un écosystème qui a été endommagé voire détruit par les activités humaines (mais voir Gann et al. 2019, Marchand et al. 2021). Il s'agit donc d'accompagner l'écosystème à revenir à un état avant perturbation en accélérant le rétablissement d'un écosystème tout en respectant, le mieux possible, la composition spécifique, la structure communautaire, les fonctions écologiques, la capacité de l'environnement physique à supporter son biote et la connectivité avec le paysage alentour (Laugier 2012). Les retours d'expérience de nombreux pays montrent néanmoins que restaurer – stricto sensu – un écosystème historique reste en général utopique.

Les schémas ci-dessous permettent de montrer la distinction conceptuelle entre la réhabilitation écologique et la restauration écologique.

<figure><img src="image_42.png" /></figure>

<footnote n="21">21 La recherche a évolué récemment sur ces questions. L'écosystème de référence n'est plus uniquement un écosystème natif mais peut également être un système qui présente un niveau de fonctionnalité ou d'usages correspondant à l'objectif visé par la réhabilitation écologique (écosystèmes non natifs, voir Gann et al. 2019).</footnote>
<figure><img src="image_43.png" /><figcaption>Figure 10. Le processus de restauration au sens large inclut différents types d'actions (réduction des impacts, remédiation, réhabilitation et enfin restauration). Ce processus s'applique tant en milieu agricole qu'industriel ou urbain (d'après Gann et al. 2019).</figcaption></figure>

## Restauration écologique passive :

Cette notion fait suite à la reconnaissance de l'incapacité de l'homme à restaurer toutes les fonctions perdues par un écosystème trop fortement dégradé. Elle fait référence au choix d'une forme de restauration écologique consistant à laisser l'écosystème évoluer de manière spontanée en intégrant les changements d'usage associés et les impacts dus au changement climatique.

## Services écosystémiques

Services que les populations humaines obtiennent directement ou indirectement des fonctions des écosystèmes » (Constanza et al. 1997 ; MEA 2005). La gamme de biens et services est large et variée, des biens matériels (médicaments) aux bénéfices non matériels (lutte contre l'érosion et les inondations, écotourisme) voire intrinsèques des écosystèmes (qualité d'exister). Ces SE profitent de manière plus ou moins directe à l'homme. On distingue ainsi les services directs des services indirects. Certains SE sont à la base de la vie quotidienne comme la nourriture et l'eau, tandis que d'autres servent de support à la production d'autres services (les récifs coralliens abritent et nourrissent des poissons que nous consommons). Enfin, on distingue également les SE de portée locale ou à échelle plus large, régionale ou globale selon les cas. Par exemple, les forêts procurent localement du bois d'œuvre et des fibres, mais participent aussi à la régulation de notre climat à l'échelle mondiale en séquestrant le dioxyde de carbone contenu dans l'atmosphère. Néanmoins, en règle générale, les services écosystémiques se distinguent des fonctions écologiques par leur échelle plus large. Ces dernières se mesurent en effet à l'échelle de l'habitat tandis que la portée des SE associés à cet habitat peut être beaucoup plus étendue.

Le terme diservice accompagne souvent la notion de services écosystémiques aux fonctions/entités d'un écosystème qui sont, ou sont perçues comme, négatives pour le bien-être humain. C'est par exemple la prolifération de moustiques ou encore les allergies générées par certaines plantes. Les diservices n'ont pas été considérés dans cette étude mais pourront être intégrées dans une future version.

## Solutions fondées sur la Nature (SfN)
Dans le cadre de cette étude, les SfN correspondent à des actions de réhabilitation (écologique ou SSP), de gestion et/ou de préservation visant à maintenir, restaurer ou créer des écosystèmes naturels. Ces actions visent à répondre directement aux enjeux de société de manière efficace et adaptive tout en assurant le bien-être humain par la fourniture de services écosystémiques et les avantages pour la biodiversité et le fonctionnement d'autres écosystèmes in situ.

## Usages

Dans le secteur spécifique des sites et sols pollués, le terme « usage » présente une définition spécifique. Ainsi, dans le rapport, le sens accordé à ce terme est systématiquement précisé quand il est lié à la définition accordée dans le domaine des sites et sols pollués.

La politique nationale de gestion des sites et sols pollués s'appuie sur un principe directeur de gestion des risques selon l'usage du site considéré (voir paragraphe sur la réhabilitation SSP). Selon (INERIS 2020), la signification de l'usage renvoie aux localisations et aux délimitations des différentes zones d'urbanisation précisées dans les documents d'urbanisme tels que les PLU (plan local d'urbanisme). Les usages doivent prendre en compte le risque sanitaire attaché à l'exposition des populations pouvant être présentes dans les aménagements et/ou constructions, mais également celles pouvant exercer une activité à l'extérieur en disposant des ouvrages et aménagements possiblement associés. L'usage retenu sur un site doit permettre d'identifier le type de populations concernées par les expositions (adultes et/ou enfants, résidents, visiteurs ou travailleurs), ainsi que les voies d'exposition principales des populations (ingestion et inhalation).

Différents types d'usages sont possibles et sont à mettre en relation avec les différentes destinations et sous-destinations de construction. On retient ainsi en termes d'usage la typologie suivante :

* Exploitations agricoles et forestières

* Habitation

* Commerce et activité de service

* Equipement d'intérêt collectif et services publics

* Autres activités des secteurs secondaires ou tertiaires (industrie, entrepôt etc.)

Le changement d'usage d'un site est envisagé dès la conception d'un projet d'aménagement et l'implantation de nouvelles activités qui influent sur les paramètres d'exposition. Ainsi, il est nécessaire d'établir d'un point de vue sanitaire la compatibilité entre l'état de pollution des sols et les destinations ou sous-destinations envisagées pour les bâtiments et immeubles laissés en place.

## Emergence de la typologie de SfN retenue dans l'étude :

Afin de préciser notre scénario fondé sur la nature, nous avons choisi de catégoriser les SfN en trois types qui ont été établis et repris par plusieurs travaux reconnus par l'UICN. Ce découpage a été fait dans un premier temps sur le concept général de SfN par le groupe de travail Biodiversa coordonné par la FRB et a donné lieu à plusieurs publications (Balian et al. 2014, Hilde Eggermont et al. 2015). C'est sur cette typologie que s'est basée l'UICN en 2016 pour exprimer et définir sa position sur les SfN et planifier les travaux pour apporter plus de contenu et de robustesse à cette notion (Cohen-Shacham et al. 2016). En 2017, l'IDDRI s'est également saisie de cette typologie de SfN pour définir sa position au sein des politiques climatiques mondiales (Rankovic et al. 2019).

Le choix de catégoriser les SfN faisant spécifiquement référence au milieu urbain a été cadré par plusieurs travaux supplémentaires. En particulier, nous avons repris une typologie de solutions fondées sur la nature détaillée par Nature4Cities. Cette typologie distingue les SfN de type 1,2 renommées Stratégies et Actions, et les SfN de type 3 sous le nom de Objets, Formes, Projets Physiques.

Nature4Cities est un projet de 2016 du programme Horizon 2020 de recherche et innovation financé par l'UE et qui a pour but de créer une plateforme de références de SfN en ville. Cette plateforme a pour but de créer une base de données et de connaissances communes pour aider les porteurs de projet à intégrer les SfN comme solutions d'aménagement. Elle propose des solutions techniques, méthodes et outils pour améliorer la prise de décision dans l'aménagement urbain. L'approche implique à la fois des citoyens, chercheurs, politiques, industriels et repose sur des processus participatifs et de partage des Best Practices.

D'autre part, ThinkNature, dont l'UICN fait partie du réseau, se base également sur cette typologie. ThinkNature est un projet de 2016 du programme Horizon 2020 de recherche et innovation financé par l'UE et qui a pour but de développer une plateforme permettant une meilleure compréhension et une promotion efficiente des SfN. Elle est particulièrement adaptée pour promouvoir la résilience urbaine et
trouver des solutions techniques pour lever les barrières réglementaires, économiques pouvant être
perçues par les porteurs de projets. La plateforme a également pour ambition de stimuler un dialogue
entre les parties prenantes des projets de réaménagement afin d'apprendre et de promouvoir les SfN les
plus efficientes pour l'aménagement durable des villes.

La publication de l'UICN France « Les Solutions Fondées sur la Nature pour lutter contre les changements climatiques et les risques naturels en France » distingue également ce découpage de SfN qui peuvent être combinées lors de l'entreprise d'un projet de réaménagement.

Enfin, en juillet 2020, l'UICN a instauré un standard portant sur les Solutions Fondées sur la Nature, connu sous le nom de [Global Standard](#). Il a pour but de répondre aux besoins de clarification et de précisions du concept pour intégrer les SfN aux politiques, les faire adopter effectivement sur le terrain, et ainsi réussir leur déploiement. Ce standard à destination des gouvernements, des collectivités locales, des villes, aménageurs, entreprises, financeurs, institutions financières et ONG aide à renforcer l'efficacité, la durabilité et l'adaptabilité des SfN choisies.

Le Global Standard est structuré par huit critères dont l'un concerne les avantages nets des SfN vis-à-vis de la biodiversité et les écosystèmes. Ce gain net de biodiversité s'appuie sur l'appréciation de la relation découlant des SfN entre le degré de complexité écologique ou l'optimisation des services écosystémiques, et le degré d'ingénierie appliqué aux écosystèmes par ces SfN. Il peut ainsi être de trois types selon cette relation : services issus des écosystèmes naturels, écosystème géré ou restauré, ou création d'un nouvel écosystème. Cette typologie adaptée de Balian, Eggermont et Le Roux (2014) est reprise par le Global Standard sur les Solutions Fondées sur la Nature de UICN publié en 2020. Notre approche est ainsi fondée sur cette typologie partagée par les parties prenantes majeures de l'opérationnalisation du concept de SfN au niveau international.

L'ensemble de ces éléments justifient donc de la légitimité de la catégorisation retenue pour la typologie de SfN spécifiques aux milieux urbains créée dans cette étude.
Annexe 2. Liste des SE retenus dans le programme EFESE général et spécifique aux écosystèmes urbains

<table><thead><tr><th>Catégories de SE</th><th>Liste des SE dans EFESE</th><th>EFESE – écosystèmes urbains</th><th>SE écosystèmes urbains retenus dans l'étude</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="10">Biens issus des écosystèmes</td><td>Eau potable et destinée aux usages agricoles</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Plantes, algues et animaux sauvages et leurs produits destinés à l'alimentation, l'agriculture ou l'aquaculture</td><td>Produits de la cueillette / Apiculture</td><td>Produits de la cueillette / Apiculture</td></tr><tr><td>Plantes cultivées, animaux d'élevage et leurs produits destinés à l'alimentation</td><td>Produits de l'agriculture</td><td>Produits de l'agriculture</td></tr><tr><td>Biomasse végétale</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Eaux destinées aux usages industriels</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Fibres et autres matériaux issus de plantes, d'algues et d'animaux</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Molécules et substances naturelles</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Régulation de l'érosion</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Protection contre les risques naturels</td><td>Régulation des inondations</td><td>Régulation des inondations</td></tr><tr><td>Régulation du cycle de l'eau</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Régulation des déchets et des sources de pollution</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Réduction des nuisances olfactives, sonores et visuelles</td><td>Régulation des nuisances sonores</td><td>Régulation des nuisances sonores</td></tr><tr><td rowspan="8">Services de régulation</td><td>Régulation du climat mondial</td><td>Régulation du climat global</td><td>Régulation du climat global</td></tr><tr><td>Régulation du climat local</td><td>Régulation du climat local</td><td>Régulation du climat local</td></tr><tr><td>Régulation de la qualité de l'air</td><td>Régulation de la qualité de l'air</td><td>Régulation de la qualité de l'air</td></tr><tr><td>Régulation de la qualité de l'eau</td><td>Régulation de la qualité de l'eau</td><td>Régulation de la qualité de l'eau</td></tr><tr><td>Qualité du sol et fertilité</td><td>Régulation de la qualité des sols</td><td>Régulation de la qualité des sols</td></tr><tr><td>Régulation des risques de santé</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Régulation des conditions de cultures et d'élevage</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td rowspan="4">Services culturels</td><td>Récréation sans prélèvement</td><td>Intérêt récréatif, de loisir</td><td>Intérêt récréatif, de loisir</td></tr><tr><td>Récréation avec prélèvement</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Education et connaissance</td><td>Intérêt éducatif et pédagogique / Intérêt scientifique</td><td>Intérêt éducatif et pédagogique / Intérêt scientifique</td></tr><tr><td>Aménités paysagères</td><td>Aménités paysagères</td><td>Aménités paysagères</td></tr><tr><td rowspan="5">Patrimoine naturel</td><td>Culture d'attachement et identité</td><td>-</td><td rowspan="5">Eléments protégés des écosystèmes et biodiversité ordinaire</td></tr><tr><td>Esthétique et spiritualité</td><td>-</td></tr><tr><td>Eléments protégés des écosystèmes</td><td>-</td></tr><tr><td>Eléments labellisés des écosystèmes</td><td>-</td></tr><tr><td>Biens issus des écosystèmes à valeur patrimoniale</td><td>-</td></tr></tbody></table>
Annexe 3. Tables de correspondance entre les différentes
matrices
Matrice Enjeux – SE

<table><thead><tr><th rowspan="2"></th><th colspan="3">Biens issus des écosystèmes</th><th colspan="7">Services de régulation</th><th colspan="3">Services culturels</th><th rowspan="2">Patrimoine naturel</th></tr><tr><th>Produits de l'agriculture</th><th>Produits de la cueillette</th><th>Apiculture</th><th>Régulation du climat global</th><th>Régulation du climat local</th><th>Régulation de la qualité de l'air</th><th>Régulation des nuisances sonores</th><th>Régulation des inondations</th><th>Régulation de la qualité de l'eau</th><th>Régulation de la qualité des sols</th><th>Intérêt récréatif, de loisir</th><th>Aménités paysagères</th><th>Intérêt éducatif et pédagogique</th></tr></thead><tbody><tr><td><strong>Enjeu</strong></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Atténuation du changement climatique</td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Adaptation au changement climatique</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gestion des eaux urbaines et de leur qualité</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gestion des inondations</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gestion de la qualité de l'air</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gestion de la qualité des sols</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Préserver ou restaurer la biodiversité dans les écosystèmes urbains</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Production de ressources (eau, énergie, alimentation)</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Amélioration de la qualité de vie</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td></tr><tr><td>Garantie de santé des populations</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>
Matrice SE - SFN

<table><thead><tr><th rowspan="2">SfN</th><th colspan="3">Biens issus des écosystèmes</th><th colspan="9">Services de régulation</th><th colspan="3">Services culturels</th><th rowspan="2">Patrimoine naturel</th></tr><tr><th>Produits de l'agriculture</th><th>Produits de la cueillette</th><th>Apiculture</th><th>Régulation du climat global</th><th>Régulation du climat local</th><th>Régulation de la qualité de l'air</th><th>Régulation des nuisances sonores</th><th>Régulation des inondations</th><th>Régulation de la qualité de l'eau</th><th>Régulation de la qualité des sols</th><th>Intérêt récréatif, de loisir</th><th>Aménité paysagère</th><th>Intérêt éducatif et pédagogique</th></tr></thead><tbody><tr><td>Maintien et amélioration de la continuité avec le réseau écologique</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Prise en compte de la répartition des espaces verts publics à travers la ville</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Outils de planification controlant l'expansion urbaine</td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Restrictions ou interdiction d'accès à un espace donné</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Restrictions ou interdiction de certains usages et pratiques</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Mise en œuvre d'une fertilisation raisonnée et utilisation de fertilisants organiques</td><td>X</td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td>X</td></tr><tr><td>Ajout de paillage</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td>X</td></tr><tr><td>Gestion différenciée</td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td></tr><tr><td>Gestion intégrée des adventices et des ravageurs</td><td>X</td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td>X</td></tr><tr><td>Utilisation d'animaux de paturage</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td>X</td></tr><tr><td>Hotel à insectes</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td>X</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th rowspan="2">SfN</th><th colspan="3">Biens issus des écosystèmes</th><th colspan="8">Services de régulation</th><th colspan="3">Services culturels</th><th>Patrimoine naturel</th></tr><tr><th>Produits de l'agriculture</th><th>Produits de la cueillette</th><th>Apiculture</th><th>Régulation du climat global</th><th>Régulation du climat local</th><th>Régulation de la qualité de l'air</th><th>Régulation des nuisances sonores</th><th>Régulation des inondations</th><th>Régulation de la qualité de l'eau</th><th>Régulation de la qualité des sols</th><th>Intérêt récréatif, de loisir</th><th>Aménité paysagère</th><th>Intérêt éducatif et pédagogique</th><th>Eléments protégés des écosystèmes et biodiversité ordinaire</th></tr></thead><tbody><tr><td>Ruches</td><td>X</td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td></tr><tr><td>Compost, recyclage des déchets organiques compostables</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td></tr><tr><td>Création d'un parc public, jardin botanique (place, square, terrain de sport, aire de jeu)</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td></tr><tr><td>Création d'une haie et cloture végétale</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Création de jardins privatifs</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td></tr><tr><td>Aménagement de champs de fleurs</td><td></td><td>X</td><td>X</td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Création d'une pelouse, prairie</td><td></td><td>X</td><td>X</td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Plantation d'un arbre isolé</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Création d'un boisement</td><td></td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Création d'une voie verte autour des voiries communes (tram, routes etc.)</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Création d'espaces verts d'accompagnement des infrastructures</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Plantation d'arbres le long des voiries communes</td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td>X</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th rowspan="2">SfN</th><th colspan="3">Biens issus des écosystèmes</th><th colspan="8">Services de régulation</th><th colspan="3">Services culturels</th><th rowspan="2">Patrimoine naturel</th></tr><tr><th>Produits de l'agriculture</th><th>Produits de la cueillette</th><th>Apiculture</th><th>Régulation du climat global</th><th>Régulation du climat local</th><th>Régulation de la qualité de l'air</th><th>Régulation des nuisances sonores</th><th>Régulation des inondations</th><th>Régulation de la qualité de l'eau</th><th>Régulation de la qualité des sols</th><th>Intérêt récréatif, de loisir</th><th>Aménité paysagère</th><th>Intérêt éducatif et pédagogique</th></tr></thead><tbody><tr><td>Aménagement d'une ferme urbaine (jardin potager, verger, vignes) ou jardins partagés</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td>X</td><td></td></tr><tr><td>Gestion des sols pollués par phytoremediation, phytostabilisation, bioremediation, mycoremediation</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Utilisation de la végétation pré-existante</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Introduction d'espèces indigènes et diversification de la végétation</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Actions d'amélioration de la qualité du sol</td><td>X</td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Actions de renforcement et structuration du sol</td><td>X</td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Reprofilage des berges par des techniques végétales</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mise en place de structures végétalisées pour le contrôle de l'érosion des berges</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Aménagement d'un jardin d'infiltration ou jardin pluvial</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Aménagement d'un espace désimperméabilisé (et systèmes)</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th rowspan="2">SfN</th><th colspan="3">Biens issus des écosystèmes</th><th colspan="8">Services de régulation</th><th colspan="3">Services culturels</th><th rowspan="2">Patrimoine naturel</th></tr><tr><th>Produits de l'agriculture</th><th>Produits de la cueillette</th><th>Apiculture</th><th>Régulation du climat global</th><th>Régulation du climat local</th><th>Régulation de la qualité de l'air</th><th>Régulation des nuisances sonores</th><th>Régulation des inondations</th><th>Régulation de la qualité de l'eau</th><th>Régulation de la qualité des sols</th><th>Intérêt récréatif, de loisir</th><th>Aménité paysagère</th><th>Intérêt éducatif et pédagogique</th></tr></thead><tbody><tr><td>associés, comme le dallage perméable)</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Création de zones humides artificielles pour favoriser l'épuration des eaux (phytoépuration)</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Réalisation d'un champ d'expansion des crues</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Aménagement d'un toit végétalisé (extensif, intensif, semi-intensif)</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Création d'un système de mur végétalisé</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td>X</td></tr><tr><td>Création d'une pergola végétalisée</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td>X</td></tr></tbody></table>
Matrice SE – Fonctions

<table><thead><tr><th rowspan="2">Services Ecosystémiques</th><th rowspan="2"></th><th colspan="3">Fonctions hydrogéomorphologiques</th><th colspan="3">Fonctions biogéochimiques</th><th colspan="2">Fonctions biologiques</th></tr><tr><th>Rétention, circulation et infiltration de l'eau</th><th>Rétention des sédiments</th><th>Support physique stable</th><th>Stockage, recyclage et transformation des matières organiques (carbone)</th><th>Rétention, transformation et élimination des polluants organiques et inorganiques (eau, sol, air)</th><th>Rétention et fourniture des nutriments pour les organismes du sol et les végétaux</th><th>Contrôle de la composition chimique de l'atmosphère et contribution aux processus climatiques (température, hygrométrie)</th><th>Habitats d'espèces</th><th>Connectivité</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="3">Services d'approvisionnement</td><td>Produits de l'agriculture</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Produits de la cueillette</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Apiculture</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td></tr><tr><td rowspan="7">Services de régulation</td><td>Régulation du climat global</td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Régulation du climat local</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Régulation de la qualité de l'air</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Régulation des nuisances sonores</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Régulation des inondations</td><td>X</td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Régulation de la qualité de l'eau</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Régulation de la qualité des sols</td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Patrimoine naturel</td><td>Eléments protégés des écosystèmes et biodiversité ordinaire</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th colspan="10">Habitats</th></tr><tr><th></th><th></th><th></th><th></th><th>Groupements<br>herbacés et<br>hélophytes de bord de<br>cours d'eau</th><th>Création d'un parc public, jardin botanique<br>(place, square, terrain de sport, aire de jeu)</th><th>Création d'une haie et cloture végétale</th><th>Création de jardins privatifs</th><th>Aménagement de champs de fleurs</th><th>Création d'une pelouse, prairie</th><th>Plantation d'un arbre isolé</th><th>Création d'un boisement</th><th>Création d'une voie verte autour des voiries<br>communes (tram, routes etc.)</th><th>Création d'espaces verts d'accompagnement des<br>infrastructures</th><th>Plantation d'arbres le long des voiries communes</th><th>Aménagement d'une ferme urbaine (jardin<br>potager, verger, vignes)</th><th>Mise en place de structures végétalisées pour le<br>contrôle de l'érosion des berges</th><th>Aménagement d'un jardin d'infiltration ou jardin<br>pluvial</th><th>Aménagement d'un espace desimperméabilisé<br>(et systèmes associés, comme le dallage<br>goutte)</th><th>Création de zones humides artificielles pour<br>favoriser l'épuration des eaux (phytoépuration)</th><th>Réalisation d'un champ d'expansion des crues</th><th>Aménagement d'un toit végétalisé (extensif,<br>intensif, semi-intensif)</th><th>Création d'une pergola végétalisée</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="2">Eaux de<br>surface et<br>zones<br>littorales</td><td rowspan="2">2.4</td><td rowspan="2">Système de gestion et<br>de traitement des eaux pluviales (dont bassin<br>de stockage temporaire<br>et jardin d'infiltration) et<br>résiduelles urbaines</td><td>1.9.6</td><td rowspan="2">Bassins de stockage<br>temporaire des eaux<br>pluviales, jardin<br>d'infiltration, zones<br>humides artificielles<br>pour l'épuration des<br>eaux</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2.4.2</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Zones<br>productives,<br>culture ou<br>élevage</td><td>3.1</td><td>Jardins collectifs<br>(familiaux, partagés,<br>insertion, pédagogique)</td><td>-</td><td>-</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td rowspan="4">Linéaires<br>végétalisés /<br>arbres isolés</td><td>4.1</td><td>Alignements d'arbres,<br>haies arbustives en bord<br>de cours d'eau (milieux<br>rivulaires)</td><td>4.1.1</td><td>Majoritairement<br>composé d'espèces<br>indigènes</td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>4.2</td><td>Alignements d'arbres,<br>haies arbustives (hors<br>milieux rivulaires)</td><td>4.2.1</td><td>Majoritairement<br>composé d'espèces<br>indigènes</td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>4.3</td><td>Bandes enherbées,<br>bordure des<br>infrastructures linéaires<br>routières et ferroviaires,<br>vélo route, tramway</td><td>-</td><td>-</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>4.4</td><td>Arbres d'alignement sur<br>les voiries communes</td><td>4.4.1</td><td>Espèces indigènes</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th colspan="2">Habitats</th></tr></thead><tbody><tr><td>groupés ou non</td><td>Habitations collectives ou individuelles avec toiture et/ou murs végétalisés (non productifs) et/ou aménagement ponctuel en faveur de la biodiversité</td></tr><tr><td>5.1.1</td><td>Avec toiture et/ou murs végétalisés (non productifs) et/ou aménagement ponctuel en faveur de la biodiversité</td></tr><tr><td></td><td>Création d'un parc public, jardin botanique (place, square, terrain de sport, aire de jeu)</td></tr><tr><td></td><td>Création d'une haie et cloture végétale</td></tr><tr><td></td><td>Création de jardins privatifs</td></tr><tr><td></td><td>Aménagement de champs de fleurs</td></tr><tr><td></td><td>Création d'une pelouse, prairie</td></tr><tr><td></td><td>Plantation d'un arbre isolé</td></tr><tr><td></td><td>Création d'un boisement</td></tr><tr><td></td><td>Création d'une voie verte autour des voiries communes (tram, routes etc.)</td></tr><tr><td></td><td>Création d'espaces verts d'accompagnement des infrastructures</td></tr><tr><td></td><td>Plantation d'arbres le long des voiries communes</td></tr><tr><td></td><td>Aménagement d'une ferme urbaine (jardin potager, verger, vignes)</td></tr><tr><td></td><td>Mise en place de structures végétalisées pour le contrôle de l'érosion des berges</td></tr><tr><td></td><td>Aménagement d'un jardin d'infiltration ou jardin pluvial</td></tr><tr><td>X</td><td>Aménagement d'un espace desimperméabilisé (et systèmes associés, comme le dallage, paroi éclatée)</td></tr><tr><td></td><td>Création de zones humides artificielles pour favoriser l'épuration des eaux (phytoépuration)</td></tr><tr><td></td><td>Réalisation d'un champ d'expansion des crues</td></tr><tr><td>X</td><td>Aménagement d'un toit végétalisé (extensif, intensif, semi-intensif)</td></tr><tr><td>X</td><td>Création d'un système de mur végétalisé</td></tr><tr><td>X</td><td>Création d'une pergola végétalisée</td></tr></tbody></table>
# Annexe 4. Note sur les approches moléculaires proposées pour caractériser les fonctions écologiques microbiennes du sol dans le cadre d'une réhabilitation écologique

## Introduction

Dans le cadre des travaux du projet RECORD sur l'évaluation du succès des opérations de réhabilitation écologique et de dépollution des habitats dégradés en contexte urbain, un outil de suivi opérationnel destiné aux gestionnaires et industriels a été proposé. Une des matrices établies dans cette étude identifie les fonctions et processus écologiques réalisés par les sols, les indicateurs de ces processus ainsi que les outils de mesure disponibles pour les évaluer. Parmi ces outils sont proposés la quantification de la biomasse moléculaire des sols, l'évaluation de la diversité microbienne par séquençage d'ADN microbien et la mesure de l'abondance de gènes impliqués dans des activités spécifiques.

L'objectif de cette note est de présenter plus en détail les approches moléculaires de mesure de la diversité génétique et fonctionnelle des communautés microbiennes qui sont aujourd'hui à différents niveaux d'opérationnalité.

**Remarque :** Cette note présente uniquement les approches moléculaires utilisées pour cibler les communautés microbiennes du sol et non les approches appliquées aux organismes supérieurs et basées sur l'ADNe. L'analyse d'ADN environnemental ou ADNe consiste à récupérer dans une matrice environnementale (eau, sol) les traces d'ADN laissées par les organismes vivants (Taberlet et al., 2018). En effet tous les organismes vivants laissent des traces d'ADN, témoin de leur passage et libéré par la peau, les mucus, les fèces, l'urine... dans un mélange complexe d'ADNe nucléaire, mitochondrial ou chloroplastique, se trouvant sous forme intracellulaire (contenu dans des cellules vivantes) ou extracellulaire. Selon les conditions du milieu (température, humidité...), cet ADNe sera conservé plus ou moins longtemps dans l'environnement. En bref, les techniques d'analyse pour étudier ces ADNe sont les mêmes que pour les communautés microbiennes (PCR, séquençage) mais ciblent d'autres marqueurs génétiques. La démocratisation des méthodes de séquençage permet aujourd'hui d'approfondir les connaissances sur l'ADNe, de développer et standardiser les méthodes et de caler les données avec des méthodes d'échantillonnage plus traditionnelles. Bien que son utilisation dans le monitoring tend à se développer dans les sols, il reste encore des verrous scientifiques qui requièrent aujourd'hui davantage de données empiriques afin de standardiser la méthodologie d'échantillonnage notamment (Garlapati et al. 2019, Ruppert et al., 2019).

## Origine et concept des approches moléculaires

Dans les sols ont lieu de nombreuses fonctions écologiques qui contribuent au bon fonctionnement des écosystèmes et à la provision de services au bénéfice de l'homme et de son environnement. Les microorganismes hébergés par le sol y jouent des rôles clés parmi lesquels le recyclage de la matière organique, la fourniture de nutriments aux plants, le maintien de la structure du sol, ou encore une source de nourriture pour d'autres organismes de la chaine trophique. L'hétérogénéité du sol et la variation des réactions qui s'y produisent font que les sols hébergent une forte diversité de microorganismes (bactéries et archées, champignons, virus, algues). Cette diversité et l'activité du compartiment microbien du sol sont fortement dépendantes de la composante abiotique des sols (pH, humidité, teneur en C, N, présence de polluants...). Ainsi une bonne compréhension de l'état et du fonctionnement des sols nécessite de savoir qui est présent, pour quelles fonctions, mais aussi comment les microorganismes interagissent avec leur environnement (Biswas et Sarkar 2018).

Pour acquérir ces connaissances, les microbiologistes ont longtemps été limités à des approches dites « culturales » pour étudier les activités et la diversité microbiologique des sols alors qu'on considère que seuls 1 % des bactéries du sol sont cultivables. L'avènement de méthodes s'affranchissant de la nécessité des cultures pour étudier les communautés microbiennes des sols avec notamment la découverte de l'ADN et de l'amplification de gènes par PCR (réaction de polymérisation en chaine) et le développement des méthodes moléculaires à partir des années 80 ont permis de commencer à ouvrir la boite noire que représentait la diversité microbienne des sols. A partir des années 2000, ces avancées se sont poursuivies avec le développement puis la démocratisation de méthodes de séquençage dites de prochaine génération (NGS : next generation sequencing), en particulier, la métagénomique ciblée ou metabarcoding qui fait référence à l'étude des séquences d'un gène connu et amplifié.
Le terme de métagénomique a été proposé en 1998 par Handelsman et al., pour désigner l'étude de multiples génomes dans un environnement spécifique, alors que la génomique fait référence à une analyse appliquée à un seul organisme. Le terme « omique » est la quantification ou caractérisation de molécules d'origine biologique pour détecter les fonctions, la structure, la physiologie et les mécanismes moléculaires d'un organisme ou d'un ensemble d'organismes (Feng, 2013). Ce terme regroupe alors les différentes approches permettant de caractériser la diversité génétique et fonctionnelle des microorganismes dans leur ensemble sans a priori et par l'analyse en haut débit des ADN (métagénomique), ARN (métatranscriptomique), protéines (métaprotéomique) ou des métabolites (métabolomique) (Bouchez et al. 2017) (Figure 1). L'ADN est la molécule ciblée en génomique environnementale et son étude permet d'accéder à la densité et à la diversité des communautés microbiennes, l'ARN reflète l'ADN transcrit et permet d'accéder à la quantification et l'identification de populations ou métabolismes actifs dans un environnement donné. La protéomique cible les protéines synthétisées à partir des ARN par les communautés microbiennes et permet d'accéder à la fonctionnalité à travers l'étude des enzymes produits et réellement responsables d'une activité dans un environnement donné. Enfin, l'étude des métabolites synthétisés par les communautés microbiennes permet l'identification de produits finaux ou intermédiaires de leur activité.

<figure><img src="image_44.png" /><figcaption>Figure 1. Différents niveaux d'intégration des techniques de microbiologie moléculaire (ADEME®, schéma issue de l'ouvrage Bouchez et al., 2017).</figcaption></figure>

## Méthodes basées sur l'ADN et l'ARN (génomique et transcriptomique)

A l'exception de la méthode FISH, toutes ces approches sont basées d'abord sur l'extraction de l'ADN ou des ARN de l'échantillon environnemental. La concentration en ADN extrait est une mesure de biomasse appelée « biomasse moléculaire » qui est également un indicateur biologique. Le tableau ci-dessous présente succinctement les techniques les plus courantes pour l'étude de l'ADN et ARN microbien dans l'environnement.

<table><caption>Tableau 1. Présentation des différentes méthodes d'analyses.</caption><thead><tr><td>Analyse</td><td>Méthode</td><td>Définition</td></tr></thead><tbody><tr><td>Détection/abondance de microorganismes ou de fonctions</td><td>PCR quantitative</td><td>Quantification de l'abondance d'un gène ciblé (spécifique à une activité donnée ou pour évaluer l'abondance d'une communauté microbienne dans un échantillon).</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th>Analyse</th><th>Méthode</th><th>Définition</th></tr></thead><tbody><tr><td></td><td>FISH (Hybridation Fluorescente In Situ)</td><td>Hybridation de sondes ADN couplées à un fluorochrome sur l'ADN de cellules microbiennes ce qui permet leur identification et dénombrement visuel par observation au microscope à fluorescence ou confocal.</td></tr><tr><td rowspan="4">Diversité génétique/ fonctionnelle de la communauté microbienne</td><td>Capture de gènes</td><td>Capture d'un gène ciblé par hybridation préalablement au séquençage, permettant d'éviter les biais liés à la PCR. Pour plus d'information voir Denonfoux et al. (2013).</td></tr><tr><td>Puce à ADN</td><td>Fixation de sondes (petites séquences d'ADN) sur une base solide pour y hybrider les gènes complémentaires de ces séquences d'ADN et contenus dans un échantillon. Cette approche permet d'étudier simultanément tous les gènes d'un organisme et d'identifier plusieurs milliers de gènes dans un environnement. Pour plus d'information voir Dugat-Bony et al. (2012).</td></tr><tr><td>Séquençage d'amplicons ciblés</td><td>Séquençage d'un fragment d'ADN préalablement amplifié par PCR : soit un gène universel, par ex. le gène codant l'ARNr 16S pour les bactéries ou celui codant l'ARNr 18S pour les champignons, permettant une identification de la diversité de la communauté dans son ensemble, soit d'un gène spécifique d'une population ou fonction spécifique. Pour plus d'information voir Terrat et al. (2015)</td></tr><tr><td>Séquençage d'ADN global (Shotgun)</td><td>Séquençage sans a priori des ADN d'un échantillon, permettant d'identifier l'ensemble des gènes d'une communauté et la reconstruction de génomes et de cycles biogéochimiques dans un environnement donné – accès aux fonctions portées par la communauté ainsi qu'à sa diversité.</td></tr><tr><td>Structure génétique de la communauté microbienne</td><td>Analyses électrophorétiques (empreintes moléculaires: DGGE, CE-SSCP, T-RFLP, ARISA)</td><td>Visualisation sur gel ou profils capillaires de la structure des communautés microbiennes – peut également cibler le gène codant l'ARNr 16S, 18S ou un autre gène (fonctionnel) connu. Pour plus d'information voir Ranjard et al. (2000).</td></tr></tbody></table>

## Focus sur les techniques proposées dans l'étude RECORD

Les indicateurs utilisant des méthodes moléculaires proposés dans le cadre de RECORD sont basés sur des analyses d'ADN du sol, soit dans un contexte d'évaluation de la diversité (fonction habitat pour la diversité) soit pour évaluer un potentiel de dégradation ou de transformation de nutriments ou de polluants (fonction rétention et fourniture des nutriments pour les organismes du sol et les végétaux et fonction de rétention et dégradation des polluants). En conséquence, les techniques proposées sont basées sur l'extraction et la quantification des ADN du sol (biomasse moléculaire), l'amplification de gènes ciblés par PCR ou qPCR (PCR quantitative) ainsi que le séquençage d'amplicons (gènes ciblés amplifiés). Bien que d'autres méthodes existent (voir paragraphe précédent), ces techniques sont les plus accessibles et les plus utilisées aujourd'hui dans un contexte de monitoring des sols.

## Biomasse moléculaire (ADN extrait)

A la base de nombreuses techniques de microbiologie moléculaire, l'extraction d'ADN représente généralement l'une des premières étapes dans l'étude des communautés microbiennes du sol. Pour y parvenir une norme a été développée (ISO 11063, 2012) mais il existe également de nombreux kits commerciaux pour les extraire. La quantification de l'ADN extrait ou mesure de biomasse moléculaire est sensible à la physico-chimie du milieu étudié et peut constituer une première bioindication de l'état microbiologique du sol. A travers des programmes tels que le RMQS (Référentiel de Mesure de la Qualité des Sols), des référentiels biogéographiques pour les sols français sont disponibles (Dequiedt et al. 2011), bien qu'une comparaison avec un sol de référence local peut être également recommandée.
## PCR quantitative (qPCR)

La qPCR (réaction de polymérisation en chaine quantitative en temps réel) est une technique de biologie moléculaire qui permet de mesurer l'abondance de gènes connus. La mesure de l'abondance de gènes microbiens permet de quantifier la biomasse microbienne (bactérienne, archéenne ou fongique) présente ou un potentiel génétique du milieu à dégrader ou à transformer un polluant ou à réaliser une activité métabolique (cycles biogéochimiques par exemple).

La qPCR mesure l'abondance d'un gène présent lorsqu'elle cible l'ADN ou son expression lorsqu'elle cible l'ARN (après une étape de transcription reverse de l'ARN en ADN). L'amplification par PCR consiste à dupliquer de manière exponentielle et maîtrisée un fragment d'ADN contenue dans un échantillon. Le début de cette amplification est proportionnel à la quantité d'ADN cible dans le milieu et permet de déterminer un seuil (Cq) (Figure 2) qui, rapporté à une gamme étalon, permet de déduire le nombre de copies du gène. Cette approche nécessite de connaître le gène ciblé afin de l'amplifier spécifiquement.

<figure><img src="image_45.png" /><figcaption>Figure 2. Principe de la qPCR (extrait des fiches techniques innovantes http://ssp-infoterre.brgm.fr/fiches-sites-sols-pollues-techniques-innvovantes)</figcaption></figure>

## Séquençage haut-débit d'amplicons ciblés

Le séquençage haut-débit est une technique de biologie moléculaire qui permet de séquencer un très grand nombre de brins d'ADN. L'approche la plus avancée et opérationnelle (métagénomique ciblée ou metabarcoding) cible un gène d'intérêt connu : un fragment défini de ce gène est amplifié par PCR et les amplicons sont séquencés à haut-débit (Figure 3). Le séquençage haut-débit génère plusieurs milliers de séquences et l'analyse bioinformatique de ces métadonnées permet d'appréhender précisément la diversité du gène ciblé et l'abondance relative des différents taxons identifiés. Appliquée par exemple au gène codant l'ARNr 16S, marqueur universel des bactéries, cette approche permet l'étude de la biodiversité bactérienne et archéenne d'un compartiment environnemental (sols, eaux...). En effet, l'analyse des séquences renseigne sur l'identité et l'abondance relative des microorganismes présents dans un milieu. Les connaissances sur le rôle de certains taxons dans les cycles biogéochimiques connus donnent un aperçu du potentiel métabolique de la microflore de l'environnement étudié. L'impact d'une pollution sur la microflore du site peut être évaluée ainsi que la présence de taxons impactant les polluants. En plus du séquençage de gènes universels tels que celui codant l'ARNr 16S, la méthode peut également être utilisée sur d'autres marqueurs, notamment sur des gènes de dégradation ou transformation des polluants, pour caractériser la diversité et l'abondance relative de groupes métaboliques définis. Le séquençage ciblé du gène codant l'ARNr 16S fournit une identification des microorganismes présents au niveau du genre et une indication de leur abondance relative dans un milieu donné.
<figure><img src="image_46.png" /><figcaption>Figure 3. Les étapes du séquençage haut-débit (figure issue des fiches techniques innovantes http://ssp-infoterre.brgm.fr/fiches-sites-sols-pollues-techniques-innovantes)</figcaption></figure>

# Autres technologies omiques : les outils de demain ?

## La métatranscriptomique

La métatranscriptomique consiste à séquencer de manière aléatoire les ARN messagers microbiens qui peuvent être utilisés pour identifier la régulation et l'expression des fonctions biologiques d'une communauté microbienne, basé sur l'ARN transcrit dans différentes conditions (Nair and Raja 2017). L'avantage majeur de travailler sur les ARN d'une communauté est d'en étudier la fraction « active ». En effet, l'ADN permet d'identifier « qui est là » mais l'ARN permet d'identifier « qui est là et qui est actif, voire qui fait quoi ». Aujourd'hui la limite majeure d'utilisation des ARN est leur demi-vie courte et la difficulté de d'extraction dans la matrice sol.

## La métaprotéomique

L'analyse de la biodiversité fonctionnelle des communautés microbiennes peut également être appréhendée à travers l'étude des protéines produites par les microorganismes. La métaprotéomique consiste en l'étude de l'ensemble des protéines isolées d'un échantillon environnemental et permet une visibilité fonctionnelle des communautés (Nair and Raja 2017). La procédure requière une extraction des protéines du sol, leur séparation avec des approches d'électrophorèse à deux dimensions et enfin l'identification des protéines par spectrométrie de masse. Les difficultés de la métaprotéomique résident en l'extraction des protéines du sol qui s'avère être une faible source de protéines et le manque de référentiels pour identifier les protéines (Bastida et al. 2009). Une fois que ces questions seront résolues, la métaprotéomique pourrait fournir des informations sur l'état biogéochimique des sols et les bioréactions qui s'y produisent et être utilisée comme bioindicateur de la qualité des sols (Bastida et al. 2009).

## La métabolomique

La métabolomique permet de réaliser des cartographies des profils métaboliques d'une communauté microbienne. Basée sur l'extraction et l'analyse chimique des métabolites produits par les microorganismes (acides aminés, acides organiques...) elle permet de mesurer des impacts de changements environnementaux sur les métabolismes bactériens ou de reconstruire des voies
métaboliques (Nair and Raja 2017). Cette méthode offre donc la possibilité de révéler des voies métaboliques complexes dans les communautés microbiennes des sols et d'avoir une cartographie de la fonctionnalité des sols. Cependant, il est encore nécessaire d'étudier ces profils métaboliques dans différentes situations afin de disposer de référentiels et permettre l'utilisation de ces approches pour une évaluation quantitative de la qualité des sols (Withers et al. 2020).

## Quelle application de ces approches dans le cadre d'une réhabilitation écologique ?

Tous les approches d'écologie microbienne moléculaire sont issues de laboratoires de recherche. Bien que certaines de ces méthodes telles que la (méta)transcriptomique, la (méta)protéomique, la (méta)bolomique ou le séquençage global dans les sols ne soient pas encore assez mûrs pour des applications en routine de diagnostic du fonctionnement des sols, elles offriront demain de nouvelles perspectives de diagnostic. Les approches de génomique ou métagénomique sont par contre plus développées et les avancées ces dernières années en termes de génération et traitement des métadonnées les rendent accessibles *via* des prestataires de service. Elles tendent vers l'opérationnalité grâce notamment à la création progressive de référentiels tels que celui du RMQS porté par l'INRA et qui a conduit à la publication de l'atlas français des bactéries du sol (Karimi et al., 2019). A travers différents projets de recherche à différents échelles (dont le programme Bioindicateurs de l'ADEME<fnref n="22" />, des projets européens tels que ECOFINDERS<fnref n="23" />) et des approches expérimentales, les connaissances en écologie microbienne des sols ont très fortement progressé ces dernières années et permettent une appréciation globale de l'état fonctionnel des sols. On sait aujourd'hui que la biodiversité microbienne des sols influence la stabilité et le fonctionnement des communautés (Tardy et al. 2014) et l'on voit émerger des recommandations pour l'utilisation de ces bioindicateurs dans la gestion de la fertilité des sols, en particulier des sols agricoles (Lemanceau et al. 2015).

D'autres approches proposées dans la matrice du projet RECORD sont la quantification de gènes spécifiques impliqués dans des cycles biogéochimiques tels que le cycle de l'azote qui va jouer un rôle central dans la fonctionnalisation des sols. Ces approches ne disposent pas aujourd'hui de référentiels d'interprétation et sont davantage étudiées dans des projets de recherche. Elles permettent de conclure sur l'état fonctionnel d'un sol et une re-fonctionnalisation en interprétant les données en fonction de celles d'un sol témoin non perturbé par exemple. Il sera nécessaire de mettre en place de nouveaux référentiels pour interpréter correctement ces données quantitatives et également compter sur leur déploiement plus massif qui permettrait d'enrichir les connaissances et d'améliorer les diagnostics.

## Conclusion : les enjeux de demain

Les approches omiques apportent une compréhension très fine de la diversité et du fonctionnement des sols. Cependant, comme discuté dans cette note, à ce jour seul un nombre restreint d'approches peut être utilisé en routine comme bioindicateurs des sols avec des référentiels d'interprétation qui restent encore très insuffisants. De plus, bien que la littérature scientifique et technique soit très riche dans des contextes agricoles, les données restent encore à acquérir sur les sols dégradés et réhabilités.

* Parmi les enjeux de demain nous pouvons donc citer :

* La construction de référentiels en fonction des types de sols et surtout en fonction des enjeux et fonctions ciblés par la réhabilitation (par usage) ;

* Le transfert technique de la recherche vers l'appliqué qui émerge concrètement par le développement de startup tels que Novasols-Experts (https://novasol-experts.com), Sol&Co (https://sol-et-co.com) ou Argaly (https://www.argaly.com) et des avancées technologiques pour vulgariser d'avantage les approches « méta »,

<footnote n="22">²² https://ecobiosoil.univ-rennes1.fr/ADEME-Bioindicateur/</footnote>

<footnote n="23">²³ https://projects.au.dk/ecofinders/</footnote>
* Le développement de nouvelles méthodes et outils tels que la miniaturisation du séquençage avec le Minion (Oxford Nanopore Technologies), la diminution des coûts des approches et la normalisation des techniques d'un bout à l'autre de la chaîne pour permettre la comparaison de données à grande échelle.

Références

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Bastida, F., Moreno, J. L., Nicolás, C., Hernández, T., & García, C. (2009) Soil metaproteomics: a review of an emerging environmental science. *Significance, methodology and perspectives. European Journal of Soil Science*, 60, 845-859.

Biswas, R. & Sarkar, A. (2018). 'Omics' Tools in Soil Microbiology: The State of the Art. In *Advances in Soil Microbiology: Recent Trends and Future Prospects: Volume 1: Soil-Microbe Interaction*, eds. T. K. Adhya, B. Lal, B. Mohapatra, D. Paul & S. Das, 35-64. Singapore: Springer Singapore.

Bouchez, T., Blieux, A.-L., Dequiedt, S., Domaizon, I., Dufresne, A., Ferreira, S., Godon, J-J, Hellal, J., Joulian, J., Quaiser, A., Martin-Laurent, F., Mauffret, A., Monier, J.-M., Peyret, P., Schmitt-Koplin, P., Sibourg, O., d'Oiron, E., Bispo, A., Deportes, I., Grand, C., Cuny, P., Maron, P.-A., & Ranjard, L. (2017) La microbiologie moléculaire au service du diagnostic environnemental. *Etude et Gestion des Sols*, 24, 9-31.

Denonfoux, J., Parisot, N., Dugat-Bony, E., Biderre-Petit, C., Boucher, D., Morgavi, D.P., Le Paslier, D., Peyretaillade, E., & Peyret, P. (2013) Gene Capture Coupled to High-Throughput Sequencing as a Strategy for Targeted Metagenome Exploration. *DNA Research*, 20, 185-196.

Dequiedt, S., Saby, N.P.A., Lelievre, M., Jolivet, C., Thioulouse, J., Toutain, B., Arrouays, D., Bispo, A., Lemanceau, P. & Ranjard, L. (2011) Biogeographical patterns of soil molecular microbial biomass as influenced by soil characteristics and management. *Global Ecology and Biogeography*, 20, 641-652.

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Feng, Y.Y. (2013) Omics breakthroughs for environmental microbiology. Omics Environ Microbiol 40:18-
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Garlapati, D., B. Charankumar, K. Ramu, P. Madeswaran & M. V. Ramana Murthy (2019) A review on the applications and recent advances in environmental DNA (eDNA) metagenomics. *Reviews in Environmental Science and Bio/Technology*, 18, 389-411.

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