# Réflexion prospective interdisciplinaire pour l'agroécologie. Rapport de synthèse

Thierry Caquet, Chantal Gascuel, Michèle Tixier-Boichard, Benoit Dedieu, Cécile Détang-Dessendre, Pierre Dupraz, Philippe Faverdin, Laurent Hazard, Philippe Hinsinger, Isabelle Litrico-Chiarelli, et al.

► To cite this version:

Thierry Caquet, Chantal Gascuel, Michèle Tixier-Boichard, Benoit Dedieu, Cécile Détang-Dessendre, et al.. Réflexion prospective interdisciplinaire pour l'agroécologie. Rapport de synthèse. 2019, 108 pp. 10.15454/heimwa . hal-02154433v2

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INRAE

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# Agroécologie

## Prospective scientifique interdisciplinaire

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Rapport de synthèse Avril 2019
Pour citer ce rapport :

Caquet T., Gascuel-Odoux C., Tixier-Boichard M., Dedieu B., Detang-Dessendre C., Dupraz P., Faverdin P., Hazard L., Hinsinger P., Litrico-Chiarelli I., Medale F., Monod H., Petit-Michaud S., Reboud X., Thomas A., Lescourret F., Roques L., de Vries H., Soussana J.-F., 2019. Réflexion prospective interdisciplinaire pour l'agroécologie. Rapport de synthèse. 108 pp.
# Contributeurs

## Coordinateurs

Thierry Caquet, DS Environnement
Jean-François Soussana, VP International

## Comité de pilotage

Benoît Dedieu, Chef de département SAD
Cécile Detang-Dessendre, DS Adjointe Agriculture
Pierre Dupraz, Chef de département adjoint SAE2
Chantal Gascuel-Odoux, DS Adjointe Environnement
Philippe Hinsinger, Chef de département EA
Françoise Médale, Cheffe de département PHASE
Xavier Reboud, Chargé de mission DS Agriculture
Alban Thomas, Chef de département SAE2
Michèle Tixier-Boichard, DS Adjointe Environnement

## Composition des groupes de travail

### Intégration de l'agroécologie dans les filières

Animateurs : Cécile Detang-Dessendre (DS Adjointe Agriculture, SAE2) – Hugo de Vries (CEPIA).

Représentants des départements : Michel Duru (EA) – Claire Lamine (SAD) – Joël Abecassis (CEPIA) – Stéphane Bellon (SAD) – Alain Boissy (PHASE) – Céline Bonnet (SAE2) – Zohra Bouamra-Mechemache (SAE2) – Douadia Bougherara (SAE2) – Michel Duclos (PHASE) – Alexandre Gohin (SAE2) – Marianne Le Bail (AgroParisTech) – Marie-Benoît Magrini (SAD) – Christine de Sainte Marie (SAD) – Jean-Marc Blazy (SAE2) – Jean-Marc Meynard (SAD) – Didier Raboisson (ENV Toulouse) – Bernard Kurek (CEPIA) – Ludovic Montastruc (INP ENSIACET).

### Transition agroécologique de l'exploitation agricole

Animateurs : Laurent Hazard (SAD) – Benoît Dedieu (SAD) – Pierre Dupraz (SAE2).

Représentants des départements : Jacques-Eric Bergez (EA) – Alain Carpentier (SAE2) – Marianne Cerf (SAD) – Anne Farruggia (SAD) – Claire Lamine (SAD) – Amandine Lurette (SA) – Jerôme Enjalbert (BAP) – Guillaume Martin (EA) – Roger Martin-Clouaire (MIA) – Mireille Navarrete (SAD) – Sandra Novak (EA) – Lorene Prost (SAD) – Arnaud Reynaud (SAE2).

### Valoriser les processus écologiques, hydrologiques et biogéochimiques dans des paysages multifonctionnels

Animateurs : Thierry Caquet (DS Environnement) – Sandrine Petit-Michaut (SPE).

Représentants des départements : Stéphanie Aviron (SAD) – Marc Deconchat (SAD) – Sabrina Gaba (SPE) – Chantal Gascuel-Odoux (DS Adjointe Environnement, EA) – Hervé Jactel (EFPA) – Mourad Hannachi (SAD) – Claire Lavigne (CD Adjointe EA) – Vincent Martinet (SAE2) – Julien Papaïx (MIA) – Olivier Plantard (SA) – Lionel Ranjard (EA) – Marc Voltz (EA).

### Valoriser la diversité génétique en sélection végétale et animale

Animatrices : Isabelle Litrico-Chiarelli (BAP) – Michèle Tixier-Boichard (DS Adjointe Environnement, GA)

Représentants des départements : Jean-Pierre Bidanel (GA) – Nathalie Couix (SAD) – Pascal Croiseau (GA) – Jérôme Enjalbert (BAP) – Pauline Ezzano (SA) – Hélène Freville (BAP) – Arnaud Gauffreteau
(EA) – Dominique Hazard (GA) – Pierre-Benoît Joly (SAE2) – Bernard Kurek (CEPIA) – François Lefèvre (EFPA) – Stéphane Lemarié (SAE2) – Valérie Mechin (CEPIA) – Laurence Moreau (BAP) – Jean-Benoît Morel (SPE) – Florence Phocas (GA) – Laurence Puillet (PHASE) – Nicolas Verzelen (MIA).

## Modéliser les interactions biotiques, en lien avec des dynamiques abiotiques et socio-économiques, pour l'agroécologie

Animateurs : Hervé Monod (CD MIA) – Chantal Gascuel-Odoux (DS Adjointe Environnement, EA) – Françoise Lescourret (EA) – Lionel Roques (MIA).

Représentants des départements : David Bohan (SPE) – Evelyne Costes (BAP) – Pierre Courtois (SAE2) – Frédéric Fabre (SPE) – Philippe Faverdin (PHASE) – Alain Franc (EFPA) – Thierry Hoch (SA) – Florence Phocas (GA) – Jean-Philippe Steyer (EA) – Marc Tchamitchian (SAD).

## Quelle contribution des agroéquipements à l'agroéocologie ?

Animateurs : Philippe Faverdin (PHASE) – Xavier Reboud (chargé de mission, DS Agriculture).

Représentants des départements : Frédéric Baret (EA) – Patrick Bertuzzi (EA) – André Chanzy (EA) – Nathalie Gandon (MIA) – Frédérick Garcia (MIA) – Raphaël Guatteo (ONIRIS) – Alexandre Joannon (SAD) – Morgan Meyer (Mines ParisTech) – Christophe Staub (GA) – Pierre-François Vaquiée (FNCUMA).
## Liste des abréviations et acronymes

AB : Agriculture Biologique

ABC : Approximate Bayesian Computation

ACBB : Agro-écosystèmes, Cycles Biogéochimiques et Biodiversité

ACCAF : Adaptation au Changement Climatique de l'Agriculture et de la Forêt

ACV : Analyse de Cycle de Vie

ADEME : Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie

AgriBio : Agriculture Biologique

AlimH : Alimentation Humaine

AMAP : Association pour le Maintien de l'Agriculture Paysanne

ANR : Agence Nationale de la Recherche

APABA : Association Pour la Promotion de l'Agriculture Biologique en Aveyron

AVEM : Association Vétérinaire des Eleveurs du Millavois

BASC : Biodiversité, Agroécosystèmes, Société, Climat

BOKU : Universität für Bodenkultur, Vienne

CA-SYS : Co-designed Agroecological System Experiment

CASDAR : Compte d'Affectation Spéciale Développement Agricole et Rural

CATI : Centre Automatisé du Traitement de l'Information

CBD : Convention on Biological Diversity

CDC : Caisse des Dépôts et Consignations

CEPIA : Caractérisation et Elaboration des Produits

Issus de l'Agriculture

CESAB : CEntre de Synthèse et d'Analyse sur la Biodiversité

CESE : Conseil Economique Social et Environnemental

CIAG : Carrefour de l'Innovation Agronomique

CIRAD : Centre de coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement

CIVAM : Centres d'Initiatives pour Valoriser l'Agriculture et le Milieu rural

CNAM : Conservatoire National des Arts et Métiers

CORMAS : CCommon-pool Resources and Multi-Agent Simulations

COST : European Cooperation in Science and Technology

CPI : Chargé de Partenariat et d'Innovation

CSIRO : Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation

CTPS : Comité Technique Permanent de la Sélection

EA : Environnement et Agronomie

EcoServ : Services rendus par les écosystèmes

ECPLF : European Conference on Precision Livestock Farming

EFITA : European Federation for Information Technologies in Agriculture, food and the environment

EFPA : Ecologie des Forêts, Prairies et milieux

Aquatiques

ELSA : Environmental Life cycle and Sustainability Assessment

ENI : Effets Non Intentionnels

ENSFEA : École Nationale Supérieure de Formation de l'Enseignement Agricole

ESCo : Expertise Scientifique Collective

ESR : Efficacité, Substitution, Reconceptualisation

EUCARPIA : European Association for Research on Plant Breeding

FAIR : Findable, Accessible, Interoperable and Re-usable

FAO : Organisation des Nations Unies pour l'Alimentation et l'agriculture

FNE : France Nature Environnement

FRAB : Fédération Régionale des Agriculteurs Biologiques

FRB : Fondation pour la Recherche sur la Biodiversité

FSD : Farming Systems Design

GA : Génétique Animale

GAB : Groupement des Agriculteurs Biologiques

GAEC : Groupement Agricole d'Exploitation en Commun

GET : Grand Enjeu Transversal

GIEE : Groupement d'Intérêt Economique et Environnemental

GIS : Groupement d'Intérêt Scientifique

GISA : Gestion Intégrée de la Santé des Animaux

IA : Intelligence Artificielle

IDEAS : Initiative for Design of Agrifood Systems

IDELE : Institut de l'Elevage

IFSA : International Farming System Association

ilter : International Long Term Ecological Research Network

ILVO : Instituut voor Landbouw-, Visserij- en Voedingsonderzoek - Research Institute for Agriculture, Fisheries and Food

INLA : Integrated nested Laplace approximations

INPI : Institut National de la Propriété Industrielle

IRD : Institut de Recherche pour le Développement

ITSAP : Institut Technique et Scientifique de l'Apiculture et de la Pollinisation

LEGTA : Lycée d'Enseignement Général Technologique Agricole

LISC : Laboratoire d'Ingénierie pour les Systèmes Complexes

LIT : Laboratoire d'Innovation Territoriale

LTO : Long-term observations

LTSER : Long Term Socio-economic and Ecosystem Research

LUKE : Natural Resources Institute Finland

MAELIA : Multi-Agents for EnvironmentaL norms Impact Assessment

MCAE : Mobilisation Collective pour l'Agro-Ecologie
MEANS : MulticritEria AssessmeNt of Sustainability

MIA : Mathématiques et Informatique Appliquées

ModStatSP : Modélisation et statistique en santé des animaux et des plantes

MOOC : Massive Open Online Course

MP : Métaprogramme

OAD : Outil d'Aide à la Décision

ObsTAE : Observatoire de la Transition

AgroEcologique

ODD : Objectifs du Développement Durable

ODR : Observatoire du Développement Rural

ORE : Observatoire de Recherche en Environnement

PAC : Politique Agricole Commune

PEI : Partenariat Européen d'Innovation

PHA : polyhydroxyalcanoates

PHASE : Physiologie Animale et Systèmes d'Elevages

PIA : Programme d'Investissements d'Avenir

PLS : Partial Least Squares

PME : Petite et Moyenne Entreprise

PPI : Programme Prioritaire International

PRO : Produits Résiduaires Organiques

PSDR : Programme de Recherche Pour et Sur le Développement Régional

PSE : Paiements pour Services Environnementaux

RAD : Réseau Agriculture Durable

RECORD : Renovation et COoRDination de la modélisation des cultures pour la gestion des agro-écosystèmes

RFID : Radio Frequency Identification

RMT : Réseau Mixte Technologique

RZA : Réseau des Zones Ateliers

S-AGA : Sélection de l'Aptitude Générale à l'Association

S-ARA : Sélection de l'Aptitude Réciproque à l'Association

SAD : Sciences pour l'Action et le Développement

SAE2 : Sciences Sociales, Agriculture & Alimentation, Espace & Environnement

SAVI : Site Atelier pour l'étude des pratiques agricoles et de leurs effets sur la biodiversité en territoire

Vlticole

SEBIOPAG : Services Ecosystémiques assurés par la BIOdiversité dans les Paysages Agricoles

SES : Socio-Ecologic Systems

SHS : Sciences Humaines et Sociales

SISA : System Innovation towards Sustainable Agriculture

SMaCH : Sustainable Management of Crop Health

SOERE : Système d'Observation et d'Expérimentation au long terme pour la Recherche en Environnement

SPCE : Système de polyculture élevage

SPE : Santé des Plantes et Environnement

SPRU : Science Policy Research Unit – University of Sussex

STRN : Sustainability Transitions Research Network

TAEA : Transition Agroécologique de l'Exploitation Agricole

TERENO : Terrestrial Environmental Observatories

TIGA : Territoire d'Innovation - Grande Ambition

TRL : Technology Readiness Level

UMT : Unité Mixte Technologique

UNCCD : United Nations Convention to Combat Desertification

UNFCC : United Nations Framework Convention on Climate

USDA : US Department of Agriculture

UTH : Unité de Travail Humain

UVAE : Université Virtuelle d'AgroEcologie

UVED : Université Virtuelle en Environnement et Développement durable

WFSPA : World Food Summit Plan of Action

WoS : Web of Science

WUR : Wageningen University & Research
Table des matières

<table><tr><td>Introduction</td><td>1</td></tr><tr><td>Une définition de l'agroécologie toujours en évolution</td><td>1</td></tr><tr><td>2011, l'agroécologie à l'agenda de l'Inra</td><td>2</td></tr><tr><td>Un domaine scientifique dynamique</td><td>5</td></tr><tr><td>Un contexte sociétal national et international porteur</td><td>5</td></tr><tr><td>En 2017, des objectifs renouvelés et élargis</td><td>7</td></tr><tr><td>Intégration de l'agroécologie dans les filières</td><td>11</td></tr><tr><td>Périmètre, bilan et priorités</td><td>11</td></tr><tr><td>Les cadres de travail et partenariats</td><td>17</td></tr><tr><td>Transition agroécologique de l'exploitation agricole</td><td>21</td></tr><tr><td>Périmètre, bilan et priorités</td><td>21</td></tr><tr><td>Les cadres de travail et partenariats</td><td>31</td></tr><tr><td>Valoriser les processus écologiques, hydrologiques et biogéochimiques dans des paysages multifonctionnels</td><td>35</td></tr><tr><td>Périmètre, bilan et priorités</td><td>35</td></tr><tr><td>Les cadres de travail et partenariats</td><td>43</td></tr><tr><td>Valoriser la diversité génétique en sélection végétale et animale</td><td>47</td></tr><tr><td>Périmètre, bilan et priorités</td><td>47</td></tr><tr><td>Les cadres de travail et partenariats</td><td>54</td></tr><tr><td>Modélisation des interactions biotiques, en lien avec des dynamiques abiotiques et socio-économiques, pour une vision et une gestion agroécologique des agroécosystèmes</td><td>59</td></tr><tr><td>Périmètre, bilan et priorités</td><td>59</td></tr><tr><td>Les cadres de travail et partenariats</td><td>65</td></tr><tr><td>Quelle contribution des agroéquipements à l'agroécologie ?</td><td>69</td></tr><tr><td>Périmètre, bilan et priorités</td><td>69</td></tr><tr><td>Les cadres de travail et partenariats</td><td>79</td></tr><tr><td>Transversalités et recommandations</td><td>83</td></tr><tr><td>Transversalités</td><td>83</td></tr><tr><td>Des recommandations pour l'Inra</td><td>87</td></tr><tr><td>Bibliographie</td><td>93</td></tr></table>
<figure><img src="image_5.png" /></figure>
# Introduction

L'Inra a lancé en 2011 le chantier « Agroécologie », qui avait pour vocation à faire émerger l'agroécologie en tant que discipline scientifique, à l'interface entre les sciences de l'écologie et de l'agronomie. Dans le cadre du plan d'action associé au Document d'Orientation #Inra2025, il a été décidé d'approfondir certains des thèmes identifiés lors de ce premier chantier et d'élargir le champ des investigations dans le domaine de l'agroécologie. La forme retenue est celle d'une réflexion prospective interdisciplinaire qui a été menée de mars 2017 à décembre 2018, et dont le présent document constitue le rapport de synthèse.

## Une définition de l'agroécologie toujours en évolution

Selon Wezel et al. (2009), l'agroécologie peut être définie à la fois comme un domaine scientifique, une pratique et un mouvement social. D'autres définitions en ont été proposées, qui intègrent avec une intensité variable l'écologie avec d'autres disciplines académiques (agronomie, sociologie, etc.), l'éducation, les connaissances locales ou traditionnelles, la durabilité des systèmes de production ou des systèmes alimentaires, la biodiversité, l'inter- ou la transdisciplinarité, etc. (Wezel et al., 2018).

L'agroécologie est un nouveau paradigme qui vise à valoriser les processus biologiques pour couvrir à la fois les attentes de production et l'ensemble des autres services écosystémiques fournis par les agrosystèmes. Un corollaire à cette définition est de viser à ce qu'à travers les pratiques déployées, les agrosystèmes intègrent les fonctionnalités écologiques qui garantissent leur propre pérennité, notamment en termes de reconstitution de stocks de nutriments et de maintien du potentiel productif. Cette définition permet de clarifier les attendus posés à la recherche. En effet, sous les termes de 'smart agriculture' ou de 'sustainable agriculture' se retrouvent réunis des travaux plutôt d'ordre technologique exposant les avancées d'une action de précision, propre à permettre le meilleur usage possible des ressources. Ceci correspond à une définition plutôt « faible » de l'agroécologie, car s'insérant dans la continuité des systèmes actuels, sans saut qualitatif revendiqué sur l'efficience d'utilisation des intrants, ni d'appel explicite à des processus biologiques en substitution de l'usage d'intrants (Duru et al., 2014).

A cette agroécologie « faible », s'oppose une agroécologie « forte », définie par sa finalité de cohérence et de durabilité et par la mobilisation de processus biologiques (Duru et al., 2014). Edicté sous forme de principe de construction des systèmes agroécologiques, vouloir « valoriser les processus biologiques » peut nécessiter des reconceptions en profondeur des systèmes de culture, en affectant par exemple le choix de l'assolement ou des génotypes, les formes, dates et modalités des interventions, l'intrication entre production végétale et élevage, l'articulation aux modes de distribution et de consommation, l'organisation des paysages, etc. Cette approche permet de ne plus restreindre le domaine de l'agroécologie à la seule production végétale mais au contraire de considérer les productions animales comme un pilier majeur des processus biologiques. Elle met aussi l'accent sur le suivi de processus et de flux entretenus dans un équilibre dynamique autorisant à la fois l'exploitation et la reconstitution des stocks. Cette distinction entre agroécologie « faible » et « forte » revient à prendre en compte dans cette prospective scientifique ce qui dépasse la simple optimisation et implique des reconceptions des systèmes agricoles. Dans une vision très intégrative, l'agroécologie ne peut se développer sans une cohérence avec les besoins de consommation et leur organisation dans les territoires ; certains lui attribuent alors la dimension de 'food system' (Francis et al., 2003 ; Gliessman, 2006).

L'agroécologie côtoie le concept d'économie circulaire, au sens où tous deux s'inscrivent dans le cadre du développement durable et s'inspirent notamment des notions « d'économie verte », « d'économie de l'usage », voire « d'écologie industrielle », du bouclage des cycles en évitant le « stade
déchet », et en limitant d'autant la consommation de matières premières et d'énergie. Elle partage avec la bioéconomie l'ambition vertueuse de remplacer partiellement et sobrement l'usage de ressources et de productions non renouvelables d'origine fossile, par la mobilisation des ressources renouvelables (photosynthèse, microbiologie et macrofaune des sols) pour leur transformation en aliments, fertilisants organiques, matériaux, bases chimiques et bioénergies variées. C'est pour cela que l'agroécologie a d'abord été conceptualisée et réfléchie dans le domaine des productions végétales, avant que des principes fondateurs ne soient proposés pour l'élevage. Si l'agroécologie partage avec l'économie circulaire et la bioéconomie l'ambition de servir une agriculture durable économe en ressources, elle s'en distingue par la place centrale qu'elle donne à la compréhension et à la valorisation de la diversité du vivant.

## 2011, l'agroécologie à l'agenda de l'Inra

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>**Figure 1.** Dynamique des initiatives en agroécologie ayant impliqué l'Inra de 2011 à 2014.</figcaption></figure>

Le chantier lancé en 2011 a permis d'amplifier une vision systémique et écologique des agroécosystèmes, en les considérant comme des écosystèmes, écosystèmes spécifiques car gérés pour être exploités à des fins de production agricole et plus largement pour la fourniture de services écosystémiques.

Ce chantier avait été organisé autour de 5 priorités :

* **Interactions biotiques dans les agroécosystèmes** : appréhender l'ensemble des interactions biotiques et de leurs régulations et savoir utiliser leurs réponses à des changements de pratiques ou d'environnement.

* **Agroécologie du paysage** : déployer un ensemble d'approches spatialisées reliant différentes échelles et différents niveaux d'organisation. Les applications concernent notamment l'organisation de compromis entre les services des agroécosystèmes à des échelles allant du paysage à la région.

* **Evaluation multicritère** : renouveler l'évaluation de la durabilité des systèmes agricoles grâce à l'intégration de la biodiversité et des services des écosystèmes.

* **Gestion durable de la multifonctionnalité des sols et des eaux** : mettre à profit les invariants dans les couplages entre compartiments de l'environnement et entre cycles biogéochimiques pour réduire les intrants et les rejets, et préserver les ressources en sol et en eau.
* **Conception et transition de nouveaux systèmes agricoles** : combiner les réflexions des axes précédents en vue de les mettre au service de deux attendus relatifs aux systèmes agricoles : (i) ce que pourraient être les systèmes agricoles de demain (conception et évaluation) ; (ii) la manière dont ils pourraient être mis en place, en impliquant la notion de transition et en mobilisant fortement les compétences en sciences de l'homme et de la société.

Ce chantier a donné lieu à la parution en 2012 d'un rapport (Inra, 2012) et d'une synthèse<fnref n="1" />, ainsi qu'à la formulation de recommandations dans huit domaines (recherche ; expérimentation et observation ; modélisation ; animation scientifique ; dispositifs et ressources humaines ; formation ; partenariat et innovation ; international). Des conférences mobilisant des intervenants internationaux ont été organisées. Elles ont été enregistrées et mises en ligne sur internet pour permettre une large réflexion au sein de l'Inra et au-delà. Des séminaires de travail ont mobilisé les directions des départements. L'agroécologie a depuis percolé dans les schémas stratégiques de plusieurs départements et dans leurs activités de recherches, comme un nouveau paradigme pour repenser les recherches sur les agroécosystèmes.

Outre un élargissement progressif de la définition de l'agroécologie aux systèmes alimentaires, les principaux impacts de ce premier chantier ont été les suivants :

* **Production scientifique** :

* *Position papers* impliquant souvent plusieurs départements (par exemple, Dumont et al., 2013 ; Angeon et al., 2014 ; Lemanceau et al., 2015 ; Bell et Bellon, 2018 ; Toffolini et al., 2018).

* **Animation scientifique** :

* Regards croisés « agroécologie et multi-performance », animés par les Directeurs Scientifiques Environnement et Agriculture et leurs équipes.

* Séminaire modélisation pour l'agroécologie, animé par le département MIA et le Directeur Scientifique Environnement et son équipe.

* **Programmation** :

* L'agroécologie est désormais présente dans beaucoup de schémas stratégiques de département, quelques départements ayant joué un rôle moteur comme SAD et PHASE. Les échelles larges, les temps longs, les concepts de résilience et de durabilité, pour partie liés à l'agroécologie, sont aussi présents. Les unités de recherche se sont approprié les enjeux, comme en témoigne une production scientifique amplifiée sur l'agroécologie. Des profils de postes de recrutement de chercheurs, des directeurs de recherche plus nombreux sur ce thème en témoignent aussi.

* L'agroécologie a aussi trouvé sa place dans les métaprogrammes. En particulier, le métaprogramme EcoServ a été lancé, permettant une montée en puissance des problématiques liées aux fonctions et services écosystémiques. Le concept a aussi été utilisé et décliné dans l'ESCo « Rôle, impacts et services issus des élevages en Europe »<fnref n="2" />. Les travaux sur l'agriculture biologique, considérée comme une « forme labellisée » de l'agroécologie, vont être structurés en un nouveau métaprogramme « sur et pour l'agriculture biologique » (voir Encadré 1). Les métaprogrammes SMaCH et GISA ont aussi été très actifs dans le champ de l'agroécologie (santé globale, santé des plantes et des animaux, biocontrôle...)

* Plus largement, au-delà de l'Inra, les défis 2 et 5 de l'ANR, avec une commission d'évaluation scientifique dédiée sur la « Dynamique des écosystèmes et de leurs

<footnote n="1">¹ Disponible sur internet à http://inra.dam.front.pad.brainsonic.com/ressources/afile/228001-a8d94-resource-chantier-agro-ecologie-fevrier-2013-4-pages.html</footnote>

<footnote n="2">² Disponible sur internet à https://inra-dam-front-resources-cdn.brainsonic.com/ressources/afile/373809-94077-resource-esco-elevage-eu-synthese-en-francais-30-nov.pdf</footnote>
composants en vue de leur gestion durable » (ANR, 2015), l'ont aussi largement pris en compte. Elle a aussi été présente dans les projets de certains LabEx (BASC par exemple).

## Encadré 1 – Du programme AgriBio au métaprogramme « Pour et sur l'agriculture biologique »

Le programme de recherche interne à l'Inra « AgriBio » a été lancé en 2000 pour développer et promouvoir les recherches en agriculture biologique (AB) dans un double contexte de croissance de l'AB, avec un questionnement affirmé sur les potentialités de son développement en France, et de l'évaluation de ses impacts, en particulier sur la santé humaine. Cette Action Incitative Programmée (AIP) a été reconduite depuis, jusqu'à l'appel AgriBio4 pour la période 2015-2019. A partir de 2019, un nouveau métaprogramme dédié est créé pour succéder au programme AgriBio.

Les perspectives pour l'AB supposent de relever plusieurs défis techniques, économiques, organisationnels, culturels... Au plan scientifique, les questions posées par l'AB permettent d'anticiper et d'organiser la réponse aux enjeux posés par l'émergence d'une agriculture agroécologique dont elle joue le rôle de prototype. Il s'agit de limiter l'utilisation d'intrants, d'accroître les régulations écologiques et l'autonomie des systèmes, d'offrir une alimentation de qualité, de préserver l'environnement et une justice sociale. Une approche globale est donc requise pour relier les différentes dimensions en interaction au sein et autour des systèmes agri-alimentaires et permettre leur transition.

Trois enjeux prioritaires de recherche ont été identifiés :

* Relever les défis techniques et systémiques de la production et de la transformation.

* Maîtriser et améliorer les performances des systèmes agricoles et agri-alimentaires biologiques.

* Décrire et accompagner le développement de l'agriculture biologique.

Depuis son lancement, le programme AgriBio a veillé à rassembler les communautés non dédiées à l'AB dont de nombreux travaux peuvent, plus ou moins directement, s'appliquer à l'AB, en particulier sur la compréhension des processus (par exemple, régulations naturelles) ou le développement de méthodes (par exemple, modélisation).

* Dispositifs expérimentaux :

* Divers dispositifs expérimentaux (Unités Expérimentales – UE) de l'Inra y contribuent (Epoisses–projet CA-SYS, Grignon, Mirecourt, Gotheron ...), ainsi que l'infrastructure de recherche ANAEE-France (SOERE ACBB, PRO...) et certaines Zones Ateliers (RZA).

* Formation :

* Une section particulière de l'UVED a été dédiée à l'agroécologie (UVAE), avec la production de MOOC en agroécologie et l'organisation d'une école technique.

Le ministère de l'agriculture, souhaitant impulser l'agroécologie comme levier d'action pour faire évoluer les systèmes agricoles, et conscient des limites de connaissances pour le faire, a sollicité l'Inra pour l'y aider. Un colloque a ainsi été organisé par l'Inra en 2013, sous l'égide du ministère, comprenant des ateliers thématiques animés par des chercheurs et rassemblant de nombreux porteurs d'enjeux du monde agricole. Ce colloque a constitué le point d'orgue de la mise à l'agenda de l'agroécologie pour la recherche et le monde agricole. L'ensemble des travaux a fait l'objet en 2015 d'un numéro spécial de la revue Innovations Agronomiques<fnref n="3" />.

<footnote n="3">³ N°43 ; https://www6.inra.fr/ciag/Revue/Volumes-publies-en-2015/Volume-43-Mars-2015.</footnote>
## Un domaine scientifique dynamique

Le domaine de l'agroécologie a connu un essor important au cours des 20 dernières années, avec comme caractéristique la poursuite de la coexistence de plusieurs visions, que ce soit en terme de contenu académique, de méthodes de recherche ou d'applications.

Une analyse rapide de la production académique basée sur une analyse bibliométrique réalisée sur le *Web of Science* (WoS) à l'aide d'une requête élaborée et utilisée en routine à l'Inra pour capturer les productions relevant de l'agroécologie (Tchamitchian, 2018) montre une dynamique toujours forte, que ce soit au niveau mondial ou pour l'Inra (Figure 2).

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>**Figure 2.** Evolutions au cours du temps du nombre de publications relevant de l'agroécologie pour l'ensemble du WoS et pour l'Inra.</figcaption></figure>

De 1970 à 2012, l'Inra occupait le 4ème rang mondial pour le nombre de publications indexées dans le WoS sur cette problématique derrière l'USDA, l'University of California et la Chinese Academy of Science. De 2012 à 2018, il occupe le 3ème rang derrière la Chinese Academy of Science et l'USDA.

## Un contexte sociétal national et international porteur

L'Inra a joué un rôle moteur dans trois des très nombreuses initiatives qui ont vu le jour depuis 2012.

- Le projet agroécologique pour la France

Le projet agroécologique du ministère français en charge de l'agriculture, mis en avant lors du 1er symposium organisé par la FAO en 2014 (voir plus loin), est un projet mobilisateur pour l'agriculture française. Il a eu pour objectif d'encourager les modes de production performants à la fois sur le plan économique et environnemental. Les différentes dimensions de l'exploitation, et au-delà des filières et des territoires, doivent être abordées globalement et de manière articulée. Ce projet agroécologique vise à produire autrement, en repensant les systèmes de production. C'est un changement des pratiques agricoles, mais c'est aussi une autre façon de penser, une mutation progressive mais profonde qui remet l'emphase sur la dimension de système, ainsi que sur les échelles larges et les pas de temps long. C'est aussi l'opportunité de revoir la formation ainsi que le conseil agricole.
Par ailleurs, le premier article du Code rural indique depuis le vote de la loi d'Avenir du 13 octobre 2014 : « Les politiques publiques visent à promouvoir et à pérenniser les systèmes de production agroécologique, dont le mode de production biologique, qui combinent performance économique, sociale, notamment à travers un haut niveau de protection sociale, environnementale et sanitaire. Ces systèmes privilégient l'amélioration de la compétitivité des exploitations agricoles, en maintenant ou en augmentant la rentabilité économique ».

- L'avis du Conseil Economique Social et Environnemental (CESE)

Le Conseil Economique Social et Environnemental s'est saisi de la question de l'agroécologie et a rendu l'avis suivant : « Discipline scientifique au carrefour de l'agronomie et de l'écologie, l'agroécologie peut, à travers les pratiques qu'elle promeut, contribuer à relever des défis environnementaux et socio-économiques, en transformant l'agriculture pour aller vers des systèmes alimentaires plus durables. A partir d'une analyse des freins et des leviers à son développement, le CESE a formulé un ensemble de préconisations en matière de recherche, de formation, d'adaptation des filières agroalimentaires, de réorientation des politiques publiques pour accompagner les agriculteur.rice.s dans la transition agroécologique » (Claveirole, 2016).

- FAO

L'ambition de promouvoir les systèmes agroécologiques a été portée au niveau international par la FAO qui a organisé en 2014 le 1er Symposium international sur l'agroécologie pour la sécurité alimentaire et la nutrition<fnref n="4" />. Ce symposium a permis de partager des expériences et de construire une base des connaissances sur l'agroécologie. Il a aussi permis de parvenir à un consensus sur les priorités pour l'agroécologie. Il a surtout validé le rôle de la FAO dans la poursuite de la mise en œuvre et la promotion des approches agroécologiques. Ces dernières étaient déjà considérées de longue date par des pays du Sud comme une alternative aux systèmes de production intensifs dominants, car alliant une plus grande autonomie vis-à-vis des intrants, une plus forte productivité par des associations végétales explorant mieux les ressources du sol, et une moindre sensibilité aux bioagresseurs. Le symposium de 2014 a montré que si les pays du Sud s'étaient depuis longtemps emparés de l'agroécologie, celle-ci pouvait aussi constituer une manière de repenser les systèmes agricoles des pays industrialisés. C'est aussi sur cette base qu'une convergence de vue entre l'Inra et le CIRAD a été mise en exergue dans une note commune publiée en 2016 (Soussana et Côte, 2016). La FAO a depuis mis l'agroécologie à son agenda, en organisant des rencontres par région du monde dont les messages ont convergé vers un second colloque, organisé en avril 2018, au cours duquel le PDG de l'Inra est intervenu en tant que représentant des acteurs de la recherche académique, dans la session « Partenariat pour l'initiative de mise à l'échelle de l'agroécologie – Transformer l'alimentation et l'agriculture en appui aux ODD ». L'Initiative de passage à l'échelle supérieure de l'agroécologie a été lancée par la FAO à cette occasion<fnref n="5" />. Elle vise à encourager un processus de transition vers l'agroécologie qui soit plus inclusif et holistique, et ce par le biais d'outils et d'un partage du savoir pour une meilleure transformation de la nourriture et des systèmes agricoles. La FAO a par ailleurs mis en place une plateforme web des connaissances sur l'agroécologie<fnref n="6" />.

Ces différentes initiatives ont stimulé la recherche, mais aussi une meilleure articulation entre dispositifs sociétaux et de recherche. L'Inra s'est engagé dans l'étude des mécanismes permettant d'amplifier les régulations biologiques et écologiques dans les agroécosystèmes, en allant jusqu'à poser les bases d'une ingénierie mobilisant ces régulations et évaluant les performances des systèmes

<footnote n="4">⁴ http://www.fao.org/3/a-i4327e.pdf</footnote>

<footnote n="5">⁵ http://www.fao.org/3/I9049FR/i9049fr.pdf</footnote>

<footnote n="6">⁶ http://www.fao.org/agroecology/fr/</footnote>
agroécologiques. Cette ingénierie s'appuie sur la biodiversité et ses fonctions, sur les cycles biogéochimiques en vue de leur bouclage, et sur la gestion des paysages au sein des territoires.

## En 2017, des objectifs renouvelés et élargis

L'Inra a jugé important d'approfondir certains des thèmes abordés lors du premier chantier, et d'élargir le champ d'investigation en agroécologie, en lien avec le plan d'action associé au document d'orientation #Inra2025⁷. L'agroécologie a été choisie comme thème pour l'un des quatre chantiers de prospective scientifique interdisciplinaire lancés en 2017. La lettre de mission correspondante est annexée à ce rapport. Ces chantiers ont eu pour vocation de construire la recherche nécessaire pour répondre à de grands défis sociétaux.

### Organisation

Six thèmes de travail ont été identifiés. Trois d'entre eux sont des approfondissements du précédent chantier :

* Valoriser la diversité génétique en sélection végétale et animale. Il s'agit d'intégrer la variabilité génétique dans la conception des systèmes agroécologiques afin d'alimenter une prospective sur l'évolution nécessaire des schémas de sélection pour les plantes et les animaux.

* Valoriser les processus écologiques, hydrologiques et biogéochimiques dans des paysages multifonctionnels. L'agroécologie a beaucoup été abordée à l'échelle de la plante ou d'associations déclinées dans le temps et l'espace. La dimension paysagère apparaît comme une dimension essentielle, incluant la distribution spatiale des éléments du paysage sur et dans le sol (infrastructures vertes), l'organisation spatio-temporelle des assolements et des conduites de cultures (« paysage des pratiques »).

* Modéliser les interactions biotiques pour une vision et une gestion agro écologique des agroécosystèmes. Ce thème vise à approfondir la problématique, mais surtout à formuler des recommandations concrètes, notamment pour mieux outiller les acteurs, en relais au séminaire « Nouveaux défis de la modélisation : l'agroécologie » (Garcia et al., 2014).

Les trois autres thèmes sont des thèmes nouveaux, d'élargissement aux enjeux économiques et sociaux, soulignant ainsi que l'agroécologie n'est pas une simple et nouvelle façon de voir l'agronomie, mais qu'elle inclut une reconception des productions agricoles s'inscrivant dans un processus social, avec des dimensions économiques, sociologiques, alimentaires et environnementales.

* La transition agroécologique de l'exploitation agricole. Ce thème vise à poser le système en transition comme objet de recherche, et à comprendre et outiller cette transition.

* L'intégration de l'agroécologie dans les filières. L'agroécologie privilégie le recours à la diversité, au recyclage, à la recherche des complémentarités, bousculant l'organisation des productions par filières ou s'appuyant sur des filières alternatives portées par des producteurs comme par des consommateurs ou des collectivités territoriales (circuits courts, AMAP ...). Ce thème interroge les modalités d'intégration de l'agroécologie dans une diversité de systèmes agro-alimentaires dans la perspective de la bioéconomie. Il est en lien avec une autre prospective scientifique, le « Nexus santé-alimentation-agriculture-environnement ».

* Quelle contribution des agroéquipements à l'agroécologie ? Ce thème interroge la contribution potentielle de la technologie au développement de l'agroécologie.

<footnote n="7">⁷ https://inra-dam-front-resources-cdn.brainsonic.com/ressources/afile/367569-9d913-resource-document-d-orientation-inra-2025.pdf</footnote>
## Méthodes et attendus

Chacun des six thèmes a été traité par un groupe de travail piloté par un animateur et un membre du comité de pilotage, et constitué de représentants des départements concernés. L'objectif était de conduire une réflexion la plus interdisciplinaire possible, s'appuyant sur les travaux déjà lancés. Le calendrier des activités est présenté dans l'encadré 2.

### Encadré 2 – Principales étapes de l'ARP Agroécologie

- 17/03/2017 : Lettre de mission

- 05/05/2017 : Réunion de lancement – Première définition du périmètre des GT

- Juin-Septembre 2017 : Travail des GT

- 21-22/09/2017 : Séminaire inter-GT – Transversalités

- Octobre 2017-Mai 2018 : Travail des GT (nouveaux intitulés)

- 21/12/2017 : Réunion du comité de pilotage

- Juin 2018 : Rapports des GT

- 12/07/2018 : Point d'étape CD - Dir MP

- Novembre 2018 : V0 Rapport final

- 11/12/2018 : Réunion du comité de pilotage ; réorganisation des contributions des GT ; synthèse des principaux messages : propositions pour la mise en lisibilité des produits de l'ARP

- Janvier 2019 : Rapport final – Résumé exécutif

Les attendus pour chaque groupe de travail concernaient :

* Les avancées scientifiques majeures depuis le premier chantier, les principales pistes de recherche et les verrous méthodologiques et/ou technologiques identifiés.

* Le dispositif de l'Inra, en explicitant les principaux apports des départements et des métaprogrammes, ainsi que des infrastructures ou e-infrastructures.

* Des points de repère sur les principales collaborations européennes et internationales et un parangonnage permettant de repérer les meilleures équipes du domaine.

En complément des travaux menés par chaque groupe de travail, un séminaire regroupant l'ensemble des participants à la prospective a été organisé les 21 et 22 septembre 2017 afin de :

* Faire un point d'étape sur l'avancement du chantier en mobilisant tous les membres des groupes de travail.

* Identifier les ajustements réalisés, les questions en suspens, les points de blocage éventuels.

* Faire émerger/consolider les problématiques aux interfaces et identifier les attentes vis-à-vis des autres groupes.

* Préciser les questions transversales (données, échelles, ...) et commencer à les instruire.

* Recevoir des éclairages extérieurs.

* Faire une consolidation intra-groupe de travail et préciser la feuille de route et les livrables de la prospective.

A l'issue de leurs travaux, les groupes de travail ont produit les éléments permettant de :

* Définir le périmètre de la question traitée, dresser le bilan des avancées scientifiques, en l'illustrant par quelques travaux exemplaires impliquant l'Inra ('success stories'), puis définir des priorités scientifiques et méthodologiques.

* Identifier les instruments et outils susceptibles de contribuer à développer les thèmes concernés au sein de l'Inra, avec des partenaires scientifiques nationaux et internationaux, ou des partenaires socio-économiques.
* Elaborer des propositions en terme de compétences à développer, d'animation ou d'instruments collaboratifs et financiers pour soutenir ces recherches au sein et en dehors de l'Institut.

Les six chapitres qui suivent correspondent à la synthèse des contributions des groupes de travail. En accord avec le comité de pilotage de l'ARP, nous les avons réorganisés en commençant par les chapitres les plus intégrateurs et en finissant par ceux plus ciblés sur des « briques constitutives » de l'agroécologie.
## Périmètre, bilan et priorités

### Périmètre

Une partie des principes de l'agroécologie privilégie le recours à la diversité, qu'elle soit génétique (association de variétés, recherche de rusticité...), spécifique (association de cultures, diversité des espèces élevées ou cultivées) ou fonctionnelle (agroforesterie). La démarche s'appuie aussi sur le recyclage des ressources et sur les recherches de complémentarité entre espèces. La mise en œuvre de ces principes va entraîner une augmentation de la variété et de l'hétérogénéité des produits agricoles et de leur logistique vers un plus grand nombre de secteurs, consommateurs et utilisateurs, respectant les « critères » (déjà définis ou en discussion) liés aux approches agroécologiques dans le système global.

Le fil rouge des travaux du groupe a été le suivant : les conséquences de l'augmentation de la variété et de l'hétérogénéité de la production tout au long de la chaîne allant de la collecte et de la transformation à la mise en marché et à la consommation. Il était important de **ne pas rester dans une approche linéaire** pour bien appréhender les changements du système dans son ensemble vers un monde plus divers/hétérogène. C'est pourquoi pour le groupe il est important de parler plutôt de **système agri-alimentaire que de filière** : la filière, au sens de l'Insee par exemple, désigne couramment l'ensemble des activités complémentaires qui concourent, d'amont en aval, à la réalisation d'un produit fini. Ce qui intéresse ici la réflexion va au-delà d'une approche en silo et vise à reconnecter l'ensemble des acteurs et à envisager le produit finalement consommé dans toutes ses dimensions au travers de différentes actions :

* Reconnecter agriculture-environnement-alimentation et prendre en compte l'ensemble des acteurs du système (producteurs, fournisseurs, transformateurs, consommateurs, associations, pouvoirs publics).

* Changer de paradigme (valoriser la diversité).

* Approcher les transitions et les relations réciproques : du producteur au consommateur et vice-versa (modèle ESR – Efficacité, Substitution, Reconceptualisation ; Hill, 1985).

Sont abordées ici des questions de recherche sur lesquelles des contributions existent déjà (au sein de l'Inra ou en dehors) et d'autres qui sont posées dans le cadre de cette réflexion sur l'agroécologie mais pour lesquelles les réponses peuvent s'appuyer sur des travaux menés dans d'autres cadres, tout en nécessitant de nouvelles investigations. Les entrées privilégiées abordent le système sous différents prismes: (i) qu'est-ce qu'un produit issu de l'agroécologie ? ; (ii) les pratiques des consommateurs, ce qu'elles sont et comment les faire évoluer ; (iii) l'organisation des marchés et l'importance des normes et des standards ; (iv) l'action publique et en particulier la PAC, mais plus largement l'articulation entre politique agricole, politique environnementale et politique de santé ; (v) l'organisation spatiale des marchés, en tenant compte du commerce international ; et (vi) la cohérence du système en tenant compte de l'ensemble des acteurs.
Les avancées scientifiques majeures des 3-5 dernières années

* **Analyse des propriétés des produits**

Ce thème est très vaste. Les travaux menés jusqu'à présent concernent plutôt l'analyse des propriétés des produits issus de l'AB (Bernacchia et al., 2016 ; Średnicka-Tober et al., 2016 ; Cintra et al., 2018) et plus largement de la diversité des formes d'agriculture et leurs conséquences sur l'environnement et la santé des consommateurs (voir par exemple Mie et al., 2017 ; Jones, 2017).

* **Pratiques des consommateurs**

Un lien peut être fait entre les propriétés des produits, les pratiques des consommateurs, leur propension à payer et les instruments à mettre en place pour favoriser le développement de la consommation de ces produits (voir par exemple Hemmerlin et al., 2015 ; Clark et al., 2017). Ainsi, Sörqvist et al. (2013) ont montré que les produits « verts » étaient perçus comme ayant de meilleures qualités organoleptiques. Dans une méta-analyse récente, Dolgopolova et Teuber (2018) ont mis en évidence des consentements à payer plus élevés et moins hétérogènes sur la base des attributs « santé » des produits alimentaires.

L'aversion au risque, l'aversion à la perte et l'aversion à l'inégalité font partie des motivations des consommateurs à adhérer à un contrat d'agriculture locale (Bougherara et al., 2017). A noter toutefois que dans les contrats d'agriculture locale seulement certaines formes de diversification sont valorisées (Connolly et Klaiber, 2014).

L'étiquetage constitue un signal important pour l'adoption par les consommateurs comme l'ont montré différents travaux sur l'AB (voir par exemple Asioli et al., 2017 ; Drexler et al., 2018). Enfin, l'analyse de la perception des consommateurs vis-à-vis des produits non-alimentaires comme des biomatériaux, des biomolécules pour la pharmacie, cosmétique, chimie verte, etc. jusqu'à la bio-énergie localement produite et utilisée (méthanisation, villes autonomes en énergie...) est essentielle (Gontard et al., 2018).

* **Organisation des marchés : Importance des normes et des standards**

La mise en place de normes et standards doit favoriser et organiser la relation entre l'agriculteur (et plus largement l'opérateur qui met en marché les produits) et le consommateur. Si les normes ne s'adaptent pas, on peut craindre une augmentation des pertes et des gaspillages.

La certification, les cahiers des charges peuvent établir la confiance en fonction de caractéristiques des produits. Si les pratiques n'ont pas de conséquences sur la qualité intrinsèque des produits, pour le consommateur, le changement de pratiques est un bien de croyance (moins de résidus d'intrants, plus de fibres, plus de vitamines, meilleure texture, meilleur goût...). Une manière de réduire l'asymétrie d'information entre le producteur et le consommateur est d'utiliser la **labellisation** (voir par exemple Bonroy et Constantatos, 2015).

Une deuxième dimension à considérer est celle de l'organisation des filières et notamment leur longueur. Les contrats d'agriculture locale (type AMAP) peuvent être un moyen de valoriser certains types de production en constituant des outils de partage du risque entre producteurs et consommateurs (Sproul et al., 2015).

Les questions juridiques sont aussi importantes pour comprendre les freins à la mise en marché de produits, en particulier dans le cadre 'the Novel Food Law' de l'Union européenne et les lois concernant les négociations de prix ('European competition Law', etc.).
• Politiques publiques

Si les questions de certification relèvent de l'action publique de façon générale (et pas uniquement des politiques publiques), l'introduction de nouveaux modes de production dans les filières est aussi prise en compte dans les travaux menés sur les politiques publiques, notamment sur le verdissement de la PAC, ou sur les politiques environnementales (Directive « eau » par exemple). Des travaux conséquents sur les paiements pour services environnementaux (PSE) viennent alimenter le débat : (i) distinguer les services fournis à l'agriculteur (il n'y a pas de raison de les payer) des services fournis à la société (une rémunération peut être justifiée) ; (ii) comment rémunérer au-delà du coût d'opportunité de l'action mise en œuvre ? ; et (iii) comment développer différentes formes de rémunération, via un soutien public et/ou via le marché ? (voir par exemple Tacconi, 2012 ; Duval et al., 2016 ; Etrillard, 2015, 2016).

Les relations entre sécurité/souveraineté alimentaire, notamment dans les pays du Sud méritent une attention particulière. Les travaux d'Agrimonde-Terra contribuent à cette réflexion.

• Organisation des marchés – dimension territoriale/internationale

L'organisation des marchés dans l'espace a pour l'instant été abordée par le prisme de 2 questions : (i) les mécanismes de localisation des différents maillons de la chaîne (production, transformation, consommation), formes de concentration/dispersion selon les contraintes d'accès aux marchés mais aussi certaines contraintes environnementales (voir par exemple Handayati et al., 2015 ; Marette, 2016) ; et (ii) les conséquences des décisions européennes sur le développement des pratiques, notamment agroécologiques, sur les pays tiers (voir par exemple Boysen et al., 2016).

• Cohérence du système

La compréhension des relations entre les acteurs qui « font système » constitue le dernier angle d'analyse important, en particulier en ce qui concerne la connaissance des sources de la valeur (économique, environnementale, sociale), son évaluation et la compréhension de sa répartition. Plus précisément, sont développés, notamment sur l'AB, des travaux sur les analyses multicritères de la durabilité des systèmes et sur les pouvoirs du marché (voir par exemple Suder et Kahraman, 2018).

Quelques 'success stories' impliquant l'Inra

• Circuits courts et développement de marque : Ici.C.Local<fnref n="8" />.

Il s'agit d'un projet de recherche qui est parti de l'analyse de l'organisation des circuits courts pour aller jusqu'à la mise en place d'une marque, déposée en 2014 à l'INPI. Ici.C.Local est une démarche innovante et simple d'utilisation, qui consiste à signaler les produits en circuits courts dans les lieux de vente au détail (Chiffoleau et al., 2016). Elle peut être utilisée par tous les acteurs économiques des circuits courts : commerçants, artisans, agriculteurs, producteurs-transformateurs.

<figure><img src="image_8.png" /></figure>

• Projet FEDER « REBECCA » (REcherche Biomasse-Energie Canne à CApesterre).

Afin de contribuer aux objectifs ambitieux de la Guadeloupe en matière de transition énergétique, les chercheurs de l'Inra, avec le CIRAD et le partenaire industriel Quadran, ont mené un travail prospectif autour d'un projet portant sur le dimensionnement d'une filière biomasse-énergie durable et d'une unité pilote de production électrique en Guadeloupe, et l'identification des conditions d'émergence d'une filière agro-industrielle de production d'électricité à partir de biomasse issue de variétés fibreuses de canne cultivées

<footnote n="8">⁸ http://www.sad.inra.fr/Partenariat-innovation/Ici.C.Local-Valoriser-les-circuits-courts-dans-les-territoires/Ici.C.Local-une-demarche-innovante-protegee-par-une-marque/(key)/0.</footnote>
localement. Afin d'éclairer les choix des décideurs de la politique régionale, l'étude a fourni des réponses précises sur plusieurs paramètres : modalités de culture, conditions de rémunération et accompagnement des agriculteurs, dimension et localisation de la centrale électrique et bilan environnemental (Sierra et al, 2016). Basé sur des scénarios territorialisés de déploiement de systèmes de culture climato-intelligents intégrant une diversité de types d'exploitation et de problématiques territoriales (énergie, eau, déchets), le projet a permis de répondre aux attentes d'une diversité d'acteurs et de filières. Un projet de création d'une centrale électrique de 12 MW est actuellement porté par l'industriel partenaire du projet.

* **Projet Européen NOAW 'No Agricultural Waste' (coordination N. Gontard, Inra)<fnref n="9" />.**

L'objectif du projet NoAW (Innovative approaches to turn agricultural waste into ecological and economic assets – Approches innovantes pour convertir les déchets agricoles en atouts économiques et écologiques) est de générer des approches innovantes pour valoriser les déchets et coproduits agricoles et les convertir en produits (bioénergie, biofertilisants, biomatériaux...) efficaces et éco-performants avec des avantages directs pour l'environnement, l'économie et la consommation au sein de l'UE. Pour atteindre cet objectif, le concept de NoAW repose sur un raisonnement global autour du cycle de vie, à la lumière d'une part des spécificités territoriales et saisonnières, et d'autre part des risques émergents propres à l'économie circulaire (par exemple la diffusion et l'accumulation des contaminants au cours du recyclage ; Gontard et al., 2018). Dans un objectif de « zéro déchets », le projet ambitionne le développement d'innovations en matière de conversion des agro-déchets à différents niveaux de TRL en mobilisant certains des leviers de l'agroécologie. Il a déjà généré un certain nombre de résultats intéressants, comme pour la production de PHA, de biofertilisants, de sources d'énergie renouvelables, ou bien encore des concepts de business variés (voir par exemple David et al., 2019).

<figure><img src="image_9.png" /></figure>

* **Projet Européen TRAFOON<fnref n="10" />.**

Au sein de l'Union Européenne, les PME du secteur agroalimentaire subissent la pression croissante de l'ouverture des marchés, une demande accrue des consommateurs pour des produits alimentaires standardisés à des prix compétitifs, une croissance importante des grands distributeurs et la nécessité de se conformer aux règles gouvernementales. TRAFOON (Traditional Food Network to improve the transfer of knowledge for innovation) a lancé un réseau de transfert de connaissances dès 2013 afin de soutenir les PME d'aliments traditionnels, et plus particulièrement les produits alimentaires – bio et locaux – faits à base de céréales, poissons, fruits, olives, légumes et champignons. Le réseau TRAFOON met en contact des chercheurs, des experts dans le transfert de connaissances et des associations de PME de 14 pays Européens afin de favoriser le transfert durable de l'innovation et de l'entrepreneuriat dans le secteur agroalimentaire au bénéfice des régions Européennes et de leurs consommateurs. Ce projet a fortement stimulé l'interaction entre les PME d'aliments traditionnels, les associations de PME et les instituts de recherche afin d'augmenter le transfert de connaissances vers les PME mais aussi d'identifier et de mener à bien les recherches utiles aux PME agroalimentaires. TRAFOON a analysé les besoins des PME dans toute l'Europe et a informé ces dernières des innovations disponibles avec des démonstrations demandées – et des journées de formation adaptées – par exemple dans le domaine du blé dur à Montpellier.

<figure><img src="image_10.png" /></figure>

trafoon

Traditional Food Network to improve the transfer of knowledge for innovation

**Priorités scientifiques – fronts de science – priorités méthodologiques**

* **Analyse des propriétés des produits issus de l'agroécologie**

L'analyse des propriétés des produits issus de l'agroécologie cherche à répondre aux questions générales suivantes : au cœur des systèmes agri-alimentaires, des produits pourraient-ils être « agroécologiques » ? Quels sont les impacts des pratiques sur les produits ? Quelles sont les conséquences pour les phases de transformation ?

<footnote n="9">⁹ http://noaw2020.eu</footnote>

<footnote n="10">¹⁰ https://www.trafoon.eu</footnote>
Elles se déclinent elles-mêmes en une série de questions de recherche plus précises :

○ Produits issus de l'agroécologie : de quoi parle-t-on ? Quels impacts sur les produits (dont nutritionnel) ? Quels indicateurs ?

○ Quelles propriétés pour quels produits (innovation/production/transformation) et pour quel niveau de transformation (non-transformé/stocké/emballé jusqu'à l'ultra-transformé) ?

○ Quelles approches technologiques existantes ou nouvelles ?

○ Différentes options : mélanger pour homogénéiser OU spécialiser pour de nouvelles sources de valeurs (en termes de caractéristiques des produits eux-mêmes ou de leur contexte de production) ?

○ Bioéconomie/agroécologie : comment prendre en compte les coproduits, vers une utilisation optimale des ressources renouvelables ? Peut-on augmenter la ressource en carbone ?

Ce thème autour de la qualification des produits issus de l'agroécologie et des enjeux de transformation est très vaste et mérite d'être retravaillé. Il emmène jusqu'aux questions de coproduits et de relations entre agroécologie et bioéconomie (incluant l'économie circulaire visant une réutilisation des produits partiellement consommés ou utilisés), un sujet en soi dont le groupe ne s'est pas vraiment emparé. On peut toutefois légitimement se demander si ces questions appellent des développements particuliers sur les produits issus de l'agroécologie. En effet, certaines sont déjà abordées dans le contexte de l'AB et plus largement dans celui de la diversité des formes d'agriculture.

## • Pratiques des consommateurs

Dans la mesure où les conséquences des pratiques agroécologiques sur les produits seraient précisées, un lien pourrait être fait avec les pratiques des consommateurs :

○ Propension à payer : certaines caractéristiques liées à l'agroécologie (environnementales, local/pas local, *packaging*) font-elles l'objet d'un consentement à payer particulier ?

○ Motivations des consommateurs à adhérer à un contrat d'agriculture locale « agroécologique ».

○ Étiquetage comme signal important pour l'adoption par les consommateurs. Les travaux sur l'étiquetage nutritionnel pourraient être mobilisés<fnref n="11" />.

○ Augmentation de la diversité de l'offre et préférence hétérogène. Quel doit être le bon positionnement du produit (standard minimum/marque de distributeur...) ?

○ Le rôle des consommateurs dans les approches agroécologiques (comme producteurs, transformateurs à la maison...).

○ La perception des consommateurs vis-à-vis des produits non-alimentaires issus de l'agroécologie. Les questions soulevées concernent les labels à développer, les modalités de communication ou de formation, etc., pour avoir une participation des consommateurs/utilisateurs<fnref n="12" />.

Contrairement à la priorité précédente, il y a déjà quelques travaux qui abordent explicitement la question de produits qui pourraient être considérés comme « agroécologiques ». Là encore, il y a un potentiel important dans des travaux menés par exemple sur les produits AB ou « bleu/blanc/cœur », dans différents contextes (produits locaux, avec un contenu « environnemental » ou « bon pour la santé ». Des liens pourraient aussi être faits avec les travaux sur l'étiquetage nutritionnel. On pourrait aussi mobiliser les réflexions engagées dans les projets de LIT/TIGA (par exemple *Ouesterel* ou *Dijon*,

<footnote n="11">¹¹ Voir http://alimentation-sante.org/wp-content/uploads/2017/03/Rapport-CS-définitif-14-mars.pdf</footnote>

<footnote n="12">¹² Voir par exemple https://www.hohenlohe.de/Typisch/Naturparadies-Hohenlohe/Gruener-Sueden/Bioenergiedoerfer-in-Hohenlohe.html</footnote>
territoire modèle du système alimentaire durable de 2030) sur l'étiquetage et le consentement à payer des consommateurs.

* **Organisation des marchés : Importance des normes et des standards**

Cette fois encore, les travaux menés sur l'AB peuvent être mobilisés : la certification en AB est une solution de valorisation en pratique. Cependant, l'agroécologie n'est pas une forme dérivée ou synonyme de l'AB. Il est donc important de développer des travaux propres sur la certification et les normes agroécologiques et à la co évolution des deux modèles, qui prennent en compte toutes les activités jusqu'à la consommation et à l'utilisation des produits finaux.

* **Politiques publiques**

Dans les travaux sur le verdissement de la PAC, l'agroécologie est centrale. L'Inra est bien outillée et est un acteur important de la recherche sur ce thème. Ces questions du verdissement de la PAC font d'ailleurs l'objet d'une réflexion du groupe de travail Inra sur le devenir de la PAC.

Les liens à l'alimentation et à la santé (et aux politiques consacrées) demandent à être renforcés. Il sera intéressant de prendre en compte les conséquences des approches d'économie circulaire pour réutiliser intelligemment les ressources localement et/ou plus globalement. Les dimensions spatiales et temporelles des flux de matière méritent des réflexions scientifiques pour comprendre les avantages et désavantages d'utilisation des produits issues de l'agroécologie. Le lien entre agroécologie dans les filières et politique alimentation-santé pourrait être plus développé. Il est important de connecter ces réflexions avec celles menées dans la prospective « Nexus » et dans la réflexion Inra-Irstea en cours sur la bioéconomie.

* **Organisation des marchés – dimension territoriale/internationale**

Ce point demande à être mieux documenté, en abordant notamment les questions suivantes :

o Impacts environnementaux de la localisation des activités : quid du développement des pratiques agroécologique ou des approches économiques circulaires localisées ?

o Implications de décisions agroécologiques françaises sur les autres pays via les marchés, en abordant notamment la notion de « fuite » (bien connue dans la littérature consacrée au changement climatique).

o Implications sur un multi-usage des produits et coproduits pour des marchés divers.

L'idée est d'introduire la question de l'organisation des activités à l'échelle régionale mais aussi internationale. Est-ce que le développement de pratiques agroécologiques peut conduire à une réorganisation des filières et/ou des marchés ? On retrouve ici indirectement l'importance d'une réflexion autour de la bioéconomie et d'un focus sur une approche « systémique ».

* **Cohérence du système**

Les priorités dans ce domaine concernent l'application de l'analyse multicritères pour étudier la durabilité des systèmes sous différents aspects (économique, environnementale, sociale...). Mais il est aussi nécessaire d'étudier comment vont s'articuler les systèmes agroécologiques, avec d'un côté les systèmes conventionnels et de l'autre les systèmes AB et les autres. Les questionnements s'organisent autour des points suivants :

o Sur qui porte l'effort de la réduction des pressions sur le milieu ? L'agriculteur ne doit pas être l'unique support de l'effort et les acteurs, dans une approche « circulaire », sont tous impactés et parties prenantes pour trouver des solutions pertinentes.

o Organisation et impact de l'amont : quel verrouillage des systèmes par l'amont ?
* Les processus écologiques pour conserver, transformer, transporter et utiliser les ressources et la biomasse.

* Comment imaginer des systèmes mixtes (produits issus de pratiques agroécologiques et issus de productions « conventionnelles ») ? De quelle manière ces systèmes peuvent-ils évoluer dans le temps ?

Les **priorités méthodologiques** nécessaires pour la mise en œuvre des priorités scientifiques concernent :

**L'acquisition, la gestion et l'analyse des données** (à la fois à l'échelle micro – individu, produit, entreprise – et macro – régions, pays, grandes régions du monde).

**La construction de référentiels**, qui nécessite (i) un travail méthodologique sur les indicateurs à suivre pour qualifier des pratiques agroécologiques et les produits issus de celles-ci ; et (ii) la construction et le suivi de bases d'informations, tant sur la qualité des produits que sur la consommation des ménages.

**La modélisation**, au travers de plusieurs grandes familles de modèles de systèmes agri-alimentaires pour évaluer l'intégration des pratiques agroécologiques : (i) ACV et analyses multicritères pour l'évaluation de leur durabilité ; (ii) modèles mondiaux pour comprendre les répercussions à l'échelle de grandes régions (par exemple, GlobAgri Agt) ; et (iii) approches systèmes complexes et possiblement approches de théorie des jeux ('game theories').

**Les études de cas.** Elles seront primordiales pour bien comprendre la diversité des systèmes, leurs contraintes, l'hétérogénéité des ressources, des produits, des acteurs, des marchés, etc.

**La mise en place et la gestion de plateformes/centres d'expérimentation** pour faire des **démonstrations** et promouvoir des activités participatives avec des acteurs divers. Les dispositifs expérimentaux de l'Inra peuvent être mis en avant pour démontrer des cas, des options, tester des idées créatives avec des acteurs divers, notamment dans des systèmes incluant les citoyens (comme consommateurs, acteurs et/ou utilisateurs).

## Les cadres de travail et partenariats

### Les apports des départements et des métaprogrammes

#### • Départements

Si la question de l'organisation des filières pose des questions majeures aux SHS (SAE2 et SAD), les départements qui s'intéressent à la transformation des produits (CEPIA) et à l'agronomie (EA) sont eux-aussi très largement concernés par l'angle d'attaque « pratiques et produits issus de l'agroécologie dans les filières agri-alimentaires et agri-bio-produits non-alimentaires ».

La qualification des produits et leurs transformations mobilisent des ressources de CEPIA. On peut se demander si les travaux de recherche sur les produits issus de l'agroécologie et sur les produits de l'AB diffèrent significativement. On retrouve l'ensemble des problématiques autour du *downscaling* des procédés de transformation, celles de l'hétérogénéité des produits en bout de parcelle, les écoprocédés en cascade pour valoriser la diversité des coproduits, la modélisation multicritère, la notion et l'analyse de la qualité des produits finaux...

Dans le cas des départements SAE2 et SAD, il s'agit essentiellement d'analyser les comportements des acteurs (producteurs, consommateurs, institutionnels...) dans les filières et les territoires, et
d'analyser le développement de filières de niche porté par les producteurs, les consommateurs (ou les distributeurs comme Carrefour) et les collectivités territoriales (cantines).

Ces travaux (sur la transformation comme sur les acteurs) doivent se faire en collaboration avec les chercheurs du département EA qui travaillent sur les pratiques et qui mettent en particulier l'impact environnemental en avant. La problématisation des produits animaux issus d'élevages herbagers et pastoraux et de la santé animale (avec la réduction des antibiotiques, et l'étiquetage correspondant) est un défi qui doit mieux être pris en compte.

* **Métaprogrammes**

Les métaprogrammes concernés sont EcoServ, notamment sur les questions de paiements pour services environnementaux, et GloFoods sur les questions d'organisation des filières et de sécurité alimentaire et nutritionnelle, à différentes échelles, notamment internationale mais aussi locale dans des pays en développement.

Bien sûr, le futur métaprogramme sur l'AB portera une grande partie des questions, au moins sous l'angle des produits certifiés AB. La différence fondamentale actuelle entre les produits agroécologiques et AB réside dans l'existence d'un cahier des charges (et d'une certification) dans un cas, alors que tout est à construire dans l'autre. Au-delà de cette différence, qui amène des questions spécifiques pour les produits agroécologiques, il sera important de traiter les questions des relations (co évolution) des deux modèles. Le développement de travaux de recherche dans la perspective de systèmes en AB représentant 25-30% des systèmes agricoles va devoir se poser la question de l'articulation entre les deux modèles, des impacts du développement des uns sur les autres...

* **Outils et infrastructures mobilisés ou à développer**

Les différents outils déjà présentés pour suivre et évaluer les pratiques agroécologiques et qui pourront être mobilisés pour la construction de référentiels ne sont pas rappelés ici. Pour réfléchir à l'intégration des produits dans les filières, différents verrous sont à lever :

* Etablir la connexion entre les informations sur les pratiques agricoles, les produits – et leur transformation dans un contexte local – et celles sur les pratiques de consommation.

* Comment repérer dans les outils disponibles sur le suivi des pratiques de consommation (type Kantar) des produits issus de pratiques agroécologiques (type 'cuisines expérimentales territorialisées' comme living labs) ?

* Une meilleure connexion entre les données agronomiques (agricoles) et industrielles (transformation, logistique), concernant en particulier les dimensions environnementales, santé et sécurité sanitaire, et les conditions socio-économiques locales.

* Un meilleur suivi de l'impact d'une approche Agroécologie – Bioéconomie via un cadre et des indicateurs existants et nouveaux.

Les réflexions menées pour le développement de la bioéconomie sont aussi mobilisables, par exemple en ce qui concerne l'analyse des systèmes complexes, avec un besoin de décloisonnement des filières et d'analyse à l'échelle de territoires pertinents (et qui peuvent être différents selon les questions posées)<fnref n="13" />. La modélisation (type AgriMonde Terra) pourra aussi être mise à contribution pour discuter des impacts, notamment sur la sécurité alimentaire, du développement des pratiques agroécologiques à l'échelle de grandes régions. Enfin, il conviendra aussi de mobiliser la plateforme

<footnote n="13">13 Voir notamment les réflexions menées lors du séminaire de 2017 sur le développement de la bioéconomie : https://colloque.inra.fr/bioeconomy2017/content/download/3808/41065/version/2/file/extended-EPP-European_bioeconomy.pdf</footnote>
MEANS pour l'analyse multicritère de la durabilité des systèmes agroalimentaires, avec un couplage
avec des plateformes de vérification et de développement des systèmes innovants.

Partenariats académiques nationaux et internationaux

Ce sujet est clairement un enjeu dans le rapprochement Inra-Irstea autour du pôle ELSA et des
réflexions conjointes sur la bioéconomie (voir séminaire et note co-signée en 2017 ; réflexion
Bioéconomie en cours).

Des collaborations avec le CIRAD existent, notamment dans le cadre d'AgriMonde Terra, et avec l'IRD en particulier dans la région Méditerranée.

Le groupe de travail n'en a pas eu l'opportunité, mais il serait important de faire un travail de repérage des équipes (notamment du CNRS) qui travaillent sur l'écologie industrielle. Il pourrait être aussi utile de partir des réflexions menées dans le cadre des projets ANR ARPEGE et CONFLUENT et du projet européen NOAW<fnref n="14" />.

Au niveau européen, le LUKE (Finlande), qui embarque des questions de systèmes alimentaires innovants et de bioéconomie, et le WUR sont déjà des partenaires de l'Inra (notamment avec les économistes). D'autres partenaires, avérés ou potentiels, existent en Allemagne (Universités de Hohenheim, de Munich et VTi), et en Italie (Universités de Bologne, Vérone et Rome – plutôt pour les questions sur la transformation et la bioéconomie). D'autres partenaires peuvent être identifiés selon les questions en Hongrie, Grèce, en Suède ... Enfin au niveau international, l'équipe de Stephen Gliessman à l'University of California Santa Cruz est sûrement un partenaire à considérer pour ses travaux sur les relations entre pratiques agroécologiques et systèmes alimentaires durables.

Partenariats socio-économiques et de transfert pour l'innovation

La construction de référentiels et de normes devra se faire en partenariat avec les acteurs des filières. Les TIGA seront des outils qui pourront être utilement mobilisés pour ce faire. Deux projets ont retenu l'attention du groupe de travail à ce stade : (i) Ouesterel qui travaille sur la construction d'un label « bien-être animal » pour valoriser les pratiques d'élevages respectueuses de celui-ci ; et (ii) Dijon, territoire modèle du « Système alimentaire durable 2030 ».

Dans le domaine de l'écologie industrielle, des partenariats avec APESA (Pau), LBE-Transfert, Sofies (Lausanne), Innoven (Verone), GrapSud, Improve (pôle IAR, mais actuellement toujours centré sur les grands filières) ou BioVallée (proche de Toulouse) sont à explorer<fnref n="15" />.

<footnote n="14">¹⁴ Voir aussi : https://www.theses.fr/2016INPT0066</footnote>

<footnote n="15">¹⁵ L. Montastruc a souligné l'existence d'environ 40 initiatives en France.</footnote>
# Périmètre, bilan et priorités

## Périmètre

* Une transition à l'échelle de la société

La transition agroécologique est une transformation systémique de notre agriculture et de notre alimentation (Duru et al., 2015). Elle appelle à des changements de pratiques ainsi que des valeurs qui les régissent pour une diversité d'acteurs. Elle nécessite donc des « structures sociétales et interactions nouvelles qui supposent des changements de valeurs et de comportements » (OECD, 2010), d'autant plus que nos 'agricultural practices are not primarily determined by agronomic or ecological science, but by markets, regulations and agricultural support programs' (Weiner, 2017). Précisons qu'il s'agit d'une transition en train de se faire ('transition in the making') au sein de notre régime capitaliste et non d'une révolution puisque les principes capitalistes sous-jacents ne sont pas systématiquement remis en cause (Brown et al., 2012 ; Hinrichs, 2014).

* Une pluralité de modèles pour une transition qui se construit chemin faisant

Cette transition agroécologique se caractérise par une incertitude sur l'issue finale (Lubello et al., 2017). Cette incertitude est renforcée par la diversité de modèles qui se mettent en place : modèles de production, d'exploitation agricole (incluant les 'farming styles' et les profils de collectifs de travail), ou bien encore modèles prenant en considération le lien à l'aval et au consommateur (Dedieu et al., 2006 ; Van der Ploeg et al. 2009 ; Therond et al., 2017 ; Plumecocq et al., 2018).

* Peu de travaux de recherche sur la transition de l'exploitation agricole

Les analyses sous l'angle de la transition des problématiques agricoles portent sur les échelles du territoire (Bui et al., 2016) ou du secteur d'activité (Elzen et al., 2011 ; Magrini et al., 2016). L'exploitation agricole, pourtant centrale, est négligée (Chantre et al., 2014). La transition agroécologique de l'exploitation agricole (TAEA) met en jeu un processus, incrémental ou de rupture, par lequel les principes qui régissent la conduite d'une exploitation agricole sont modifiés de façon radicale (Magrini et al., sous presse). La dimension agroécologique de cette transition repose sur l'adaptation au contexte local des principes de l'agroécologie<fnref n="16" /> et la mise en œuvre d'une gestion adaptative d'un agroécosystème complexe associé à des niveaux d'incertitudes élevés.

* Poser la question du changement pour comprendre et outiller cette transition

La TAEA pose la question du « changement » et notamment de :

* L'engagement et la persévérance (motivation, apprentissage, gestion du risque...).

* La confrontation à des verrous techniques, cognitifs, organisationnels, idéologiques et liés au travail, en relation avec l'environnement sociotechnique et socio-écologique de la ferme.

* La redéfinition de ce qui a de la valeur (types de performances ; propriétés attendues) et de ce qui aide au pilotage (informations, seuils d'intervention).

<footnote n="16">¹⁶ http://ag-transition.org/2223/agroecology-principles-and-practices/</footnote>
* La co-conception avec les agriculteurs pour accompagner les changements de leurs modes de raisonnement.

* L'évaluation *ex ante*, *ex post*, ou chemin faisant (in itinere).

La mise en œuvre de l'agroécologie nécessite un changement de modes de raisonnement pour piloter l'agrosystème sur la base des processus écosystémiques. Ces modes de raisonnement sont très différents de ceux basés sur la transformation d'intrants en produits agricoles. De plus, les solutions deviennent singulières via une adaptation du système de production à son contexte de production et en intégrant l'incertitude (connaissances incomplètes, effet des actions). Il en résulte que la visée et la trajectoire de la transition agroécologique d'une exploitation agricole se raisonnent localement et chemin faisant. **Cette configuration modifie la situation de conseil et par suite l'organisation même du conseil agricole.**

L'enjeu pour la recherche est alors de comprendre et d'outiller cette transition. Si aujourd'hui le changement est surtout pensé par les chercheurs en termes de modélisation de la décision et d'adoption d'innovations technologiques, la TAEA nous invite à produire les connaissances nécessaires pour analyser et accompagner ('in the making') les changements techniques, organisationnels et les modes de raisonnement des acteurs qu'elle implique (agriculteurs, conseillers, formateurs...) lors de la reconception des systèmes et dans le processus de changement.

Les avancées scientifiques majeures des 3-5 dernières années

* **L'importance du contexte sociotechnique et de son déverrouillage**

Dans les travaux conduits sur la transition, l'exploitation agricole est considérée comme enchâssée dans un système sociotechnique et un système de développement agricole. Sa transition agroécologique passe donc par une reconfiguration de ce système sociotechnique (Ricci et al., 2011) ou agri-alimentaire (territorial ; Bui et al., 2016). Cependant, ces systèmes ancrés dans le « régime dominant » résistent (Geels, 2004). Leur « verrouillage », fait de traditions et de multiples interdépendances entre les composantes techniques et sociales du système qui se sont renforcées au fil du temps, limite la créativité des acteurs (Vanloqueren et Baret, 2009). Lever un tel verrouillage nécessite une approche systémique pour raisonner l'innovation aux différents niveaux qu'elle engage (Ricci et al., 2011 ; Meynard et al., 2015, 2017). Par exemple, adopter une nouvelle culture vertueuse dans une rotation nécessite de penser sa valorisation ainsi que l'accompagnement à sa maîtrise technique. L'approche multi-niveaux développée par Geels (2004) et déclinée au secteur agricole ces dernières années (Magrini et al., 2016) offre un cadre d'analyse pour penser le déverrouillage et favoriser l'innovation.

* **De nouveaux objets de gestion au cœur de la TAEA**

L'étude des trajectoires de transition agroécologique met en exergue de nouveaux objets de gestion (Coquil et al., 2014a), dont l'identification et l'explicitation sont nécessaires, de façon à produire de nouvelles ressources pour outiller la transition. Ces objets sont la santé (des plantes, des animaux et des écosystèmes) – par différence avec les maladies ; l'intégration des activités dans des systèmes diversifiés (cultures et élevage, maraîchage et arboriculture, ovins – bovins, agroforesterie etc.) ; l'agrobiodiversité (Martin et Magne, 2015) ; le rôle des infrastructures écologiques et les interfaces agriculture – bois. Ces changements façonnent également des propriétés attendues des systèmes agricoles complexes comme la résilience, l'efficience, l'autonomie et des conditions de vie au travail favorables au développement des personnes. Ces objets renvoient dans certains cas à des propositions de chercheurs de disciplines biotechniques quant aux piliers des systèmes agroécologiques (voir par exemple Dumont et al., 2014), sauf qu'il s'agit ici de les aborder comme des objets de gestion et de travail.
* L'innovation technologique utile à la TAEA

L'innovation technologique, si elle n'est pas moteur de la transition, n'en est pas moins un élément majeur, notamment :

o **La sélection végétale ou animale**, permettant de fournir des services écosystémiques (par exemple, structuration ou couverture du sol, utilisation des races locales – projet EcoServ SECOYA, ...) et valorisant la diversité génétique de façon à favoriser la robustesse des systèmes (cf. les autres thèmes de la prospective).

o **La robotique**, qui peut favoriser la culture de certaines plantes de diversification (par exemple, désherbage de cultures peu couvrantes), ou libérer du temps de travail des agriculteurs sur des activités laborieuses, et ainsi accroître leur investissement sur d'autres tâches. L'agriculture est d'ailleurs devenue le second marché de la robotique de service professionnelle (Bellon-Maurel et Huyghe, 2016).

o **Les technologies de la communication et de l'information**, qui peuvent elles aussi favoriser la TAEA en offrant de nouvelles façon de gérer les connaissances comme par exemple l'application GECO (Trouche et al., 2017) qui permet à des agriculteurs de formaliser des connaissances et de les rendre disponibles ou de les discuter au sein d'une communauté plus large.

* Le partage d'expériences, moteur de la TAEA*

La TAEA implique que l'agriculteur mobilise et développe ses **capacités d'apprentissage** pour des pratiques mal connues et en rupture avec le système dominant (Darnhofer et al., 2010 ; Marshall et al., 2014). Il conçoit et teste des pratiques alternatives en situation pour en tirer des enseignements (Chantre et al., 2014). L'agriculteur crée alors de nouvelles normes et références professionnelles (Meynard, 2017). Cela se fait souvent au sein de collectifs de pairs, accompagnés ou non de conseillers/animateurs (Coquil et al., 2014b ; Chantre et al., 2014). Ces groupes d'échanges facilitent la créativité, l'apprentissage, la réassurance face aux incertitudes, la construction d'un nouveau référentiel d'action mais aussi la réflexivité et l'appropriation de nouvelles valeurs (Lamine, 2011 ; Plumecocq et al., 2018). Ils créent un régime de connaissance basé sur les échanges entre *all relevant knowledge producers and stakeholders, including the farmers*.

* De l'action collective à la capacité d'action individuelle*

Les travaux conduits sur le déverrouillage sociotechnique et l'apprentissage social se sont focalisés sur la dimension collective de la TAEA. Certains auteurs pointent désormais la nécessité de travailler sur le passage à l'acte de l'individu : la transformation de l'exploitation. L'aide à la décision par des processus d'optimisation, qui demeure une approche dominante en sciences agronomiques, s'accorde mal avec l'accompagnement d'un changement radical et singulier entrepris par les agriculteurs engagés dans une TAEA. Les concepts de 'holon' (un tout et une partie ; Bland et Bell, 2007) ou 'd'agency' (Wibler, 2001) ou les approches relationnelles (Darnhofer et al., 2016) ouvrent de nouvelles approches sur la **capacité d'action** vue comme une interaction entre la rationalité de l'acteur, ses valeurs et les opportunités et résistances offertes par l'environnement. Cette capacité d'action s'accompagne d'une capacité adaptative définie comme l'aptitude à concevoir et mettre en œuvre des adaptations ou des changements et à gérer de nouvelles situations sans compromettre d'options pour le futur (Nelson et al., 2007 ; Marshall et al., 2014).

Outre les travaux conduits en économie sur la conversion à l'AB (Dupraz et al., 2003 ; Knowler et Bradshaw, 2007 ; Latruffe et Nauges, 2014), des travaux récents s'intéressent aux motivations des agriculteurs à s'engager dans la TAEA (Lusson et al., 2014 ; Cayre et al., 2018 ; Plumecocq et al., 2018). Celles-ci apparaissent autant extrinsèques (opportunités liées à une demande du marché...)
qu'intrinsèques (volonté de respecter la Nature ; Plumecocq et al., 2018). La perception du risque vient
moduler ces motivations (Bouttes et al., 2018a). Or, la TAEA apparaît risquée car incertaine et
complexe (Duru et al., 2015). Pour se lancer, les agriculteurs évaluent les compromis entre les facteurs
externes tels que les exigences de qualité des produits, les réglementations et les prix, et les exigences
internes, tels que les risques liés aux nouvelles techniques de production (Lamine, 2011 ; Chantre et
Cardona, 2014 ; Bouttes et al., 2018b).

* **Un cadre conceptuel pour articuler différentes approches de la TAEA**

La TAEA pose des problèmes méthodologiques car il s'agit de rendre compte pour la gérer de la dynamique d'un système complexe dans un environnement changeant, avec une forte incertitude. Cette incertitude est constitutive d'une activité stratégique se projetant dans le futur. Elle est inhérente au fonctionnement des systèmes complexes et à leurs propriétés émergentes. Elle est également pour partie liée à l'incomplétude des connaissances. Si elle peut apparaître comme irréductible, elle n'entrave pourtant pas l'action. La gestion de cette incertitude invite à adopter des approches interdisciplinaires, engageant chercheurs et acteurs de terrain dans une co-production de connaissances sur ces situations problématiques. Différentes postures de recherche coexistent :

o Recherche-action : participer à la transformation pour comprendre.

o Analyse des transitions sociotechniques : observer et analyser les transitions ayant eu lieu ou en cours.

o Modélisation et jeux sérieux : représentation des exploitations agricoles et exploration de leurs évolutions, explicitations des rationalités et tests de nouveaux agencements pratiques.

Martin et al. (2018) proposent un cadre conceptuel que nous reprenons dans nos propositions pour articuler ces trois types d'approches scientifiques de la TAEA et produire une compréhension des transitions plus complète et utile pour concevoir leurs modes d'accompagnement par les politiques publiques ou les praticiens (Figure 1).

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>**Figure 1.** Complémentarité entre trois stratégies de recherche sur l'étude de la transition agroécologique des fermes (Martin et al., 2018).</figcaption></figure>
Quelques 'success stories' impliquant l'Inra

* De l'évaluation ex-post à l'évaluation ex-ante des choix de successions culturales et de niveaux d'intrants polluants (SAE2)

La compréhension et la modélisation du choix des niveaux d'intrants polluants est une question récurrente en économie agricole. L'objectif est de mesurer l'effet des déterminants de ces choix, en particulier des prix des politiques et des réglementations, avant d'évaluer l'intérêt de différents instruments de politiques pour réduire ces pollutions au moindre coût pour l'ensemble de la société et de calculer, le cas échéant, les compensations nécessaires pour indemniser les perdants.

Contrairement aux préconisations de l'ESCo Inra-Cemagref sur les pesticides de 2005, la France ne s'est pas dotée d'une taxe significative sur les pesticides. Depuis plus de 10 ans de plan Ecophyto, visant une division par 2 de l'usage des pesticides, l'usage des pesticides en France s'est accru, malgré un recul de la surface agricole utilisée et l'accroissement significatif des surfaces en agriculture biologique. Les connaissances établies depuis longtemps en économie agricole expliquent simplement cette évolution par celle du rapport des prix des intrants à celui des productions. Ce résultat théorique est vérifiable économétriquement à partir d'une modélisation « boîte noire », l'exploitation agricole ne permettant pas de mettre en évidence les interactions entre l'usage d'intrants et les services écosystémiques entretenus par les successions culturales, ni de représenter dans un cadre unifié le choix des assolements et celui des niveaux d'intensification.

Carpentier et Letort (2011) ont produit un cadre d'analyse intégrant de manière cohérente, estimable et simulable les choix de successions culturales et les choix d'utilisation d'intrants. Il s'agit d'une fonction de profit combinant la modélisation explicite pour chaque culture du rendement potentiel et du rendement objectif en fonction des rapports de prix anticipés et du précédent cultural et d'une fonction de coût de gestion de l'assolement. Ainsi, la surface allouée à une culture est modélisée comme le résultat d'un équilibre entre la rentabilité immédiate de cette culture et sa valeur comme précédent pour la culture suivante. Cette spécification permet également de prendre en compte la grande hétérogénéité des exploitations de grandes cultures par les méthodes d'économétrie de panel de paramètres aléatoires. Cette approche permet notamment d'expliquer les successions « blé » dans certaines conditions de prix. Elle a permis à Féménia et Letort (2016) de comparer les systèmes de cultures conventionnels, observés aux travers de comptabilités analytiques, aux systèmes de cultures à bas niveaux d'intrants développés et décrits par des essais agronomiques. Elles ont ainsi déterminé les prix seuils des cultures et des intrants, en particulier des pesticides, pour lesquels les systèmes bas intrants remplaceraient les systèmes conventionnels pour une proportion donnée d'agriculteurs : par exemple dans les conditions de prix de l'article (171€/tonne pour le blé, 357€/tonne pour le colza, 148€/tonne pour l'orge), une taxe de 35% sur les pesticides amènerait 90% des céréauliciteurs de la Meuse à des systèmes bas intrants réduisant la consommation totale de pesticides de 25%. En revanche, une baisse de 50% nécessiterait une taxe de 200%. La même approche a permis à Bareille et Letort (2018) de montrer que la productivité des successions de cultures, donc des services écosystémiques intrants entretenus par les rotations, était héritée à 50% et donc reconstruite à 50% d'une année sur l'autre par le choix des agriculteurs.

* L'expérimentation système OasYs pour accompagner la transition agroécologique des systèmes agricoles (S. Novak, J.-C. Emile ; EA, PHASE, BAP, avec le soutien des départements SAD, EFPA et SAE2), 2013-2034

L'expérimentation grandeur nature permet d'explorer de nouvelles voies pour produire mieux et plus durablement, pour comprendre les processus de changement de pratiques et pour accompagner la transition des systèmes agricoles vers plus d'agroécologie. Une trentaine d'expérimentations système sont implantées dans les unités expérimentales de l'Inra. Elles couvrent une large diversité de productions agricoles : grandes cultures, polyculture-élevage, élevage, viticulture, maraîchage, arboriculture et sylviculture. L'expérimentation système en polyculture-élevage « Oasys », mise en place sur l'UE Ferlus à Lusignan, est présentée ici à titre d'illustration.

Le système OasYs résulte d'une démarche de co-conception mise en place en 2012 avec une vingtaine de chercheurs de différents départements de l'Inra et des partenaires du monde professionnel et associatif
(agriculteurs, ADEME, C.A. 86, FNE, GIS Elevages Demain, IDELE, LEGTA Mirecourt, RAD, RMT Systèmes de culture innovants, Solagro ; Novak et Emile, 2014). L'objectif partagé s'est focalisé autour de la conception et de l'évaluation d'un système bovin laitier adapté au changement climatique grâce à la mise en œuvre d'une démarche agroécologique fondée sur la diversification (Novak et al., 2018a, 2018b). L'hypothèse en test à l'échelle du système est qu'une plus grande diversité des composantes d'un système agricole et de leurs fonctions permet de concilier un niveau de production et des performances environnementales élevés, et d'améliorer la résilience du système face aux aléas climatiques (García de Jalón et al., 2018).

Ce système est mis en place depuis juin 2013. Il comporte 90 ha de cultures et prairies multi-espèces et multi-étagées (dont 12 ha en agroforesterie), et un troupeau de 72 vaches laitières engagé dans un croisement rotationnel à trois races (Holstein, Rouge Scandinave, Jersiaise). Il est basé sur une diversification des ressources fourragères, le développement du pâturage et des légumineuses, le recyclage de l'eau et des éléments nutritifs, et une stratégie d'élevage adaptée (2 périodes de vêlage, lactations allongées, croisement 3 voies). Une rotation entièrement pâturable a été imaginée, comportant

des prairies multi-espèces, des cultures annuelles et des arbres à vocation fourragère, afin d'allonger la saison de pâturage (Emile et al., 2017, 2018 ; Mahieu et al., 2018). De nouvelles associations sont testées (sorgho-légumineuse) pour constituer des stocks fourragers équilibrés en énergie et en azote, limitant l'apport d'engrais minéraux azotés et améliorant la fertilité du sol. La mise en place du système et son évaluation multicritère permettront de caractériser l'efficience d'utilisation des ressources et la résilience du système face aux aléas climatiques.

<figure><img src="image_12.png" /></figure>

* Evolution de la vulnérabilité des élevages laitiers permise par leur conversion à l'agriculture biologique (AB) – M. Bouttes, M. Duru, G. Martin (EA), 2015-2018

La phase de transition agroécologique est une période de changements de pratiques, d'interlocuteurs de conseil, etc., souvent sans valorisation immédiate avant 1 an ½ à 2 ans. Le choix d'entrer en transition pose la question de la vulnérabilité des fermes aux aléas. Dans ces conditions, les conseillers agricoles ont besoin d'informations actualisées et contextualisées sur les stratégies de conversion limitant la vulnérabilité des élevages laitiers. Le travail engagé autour de la thèse de M. Bouttes avait pour but, en prenant comme cas d'étude la conversion à l'AB des élevages bovin lait, d'identifier quelles stratégies de conversion limitaient la vulnérabilité des élevages avant, pendant et à l'issue de la conversion à l'AB.

L'objectif de ce travail et les dispositifs d'étude ont été construits en partenariat avec des acteurs du conseil agricole en Bretagne (FRAB, GAB22) et en Aveyron (Chambre d'Agriculture, APABA). La bourse de thèse de M. Bouttes a été co-financée par la région Midi-Pyrénées et l'Inra (EA), les études par les projets PSDR-ATARI, TATABOX (ANR-13-AGRO-0006) et OPTIALIBIO.

Les éleveurs perçoivent la conversion comme un moyen d'améliorer voire de retrouver de la capacité d'adaptation, notamment en sortant de la logique de l'agrandissement et des économies d'échelle (Bouttes et al, 2018a). Pendant la conversion, la vulnérabilité perçue par ces éleveurs a diminué aux plans économique, agronomique, zootechnique et social, quelles que soient les pratiques mises en œuvre. Leur vulnérabilité technico-économique diminue effectivement lors de la conversion, bien que des compromis différents entre élevages existent entre leurs situations initiales et à l'issue de la conversion, et entre variables de vulnérabilité (Bouttes et al., 2018b, in review) : productivité, efficience économique, rentabilité et indépendance vis-à-vis des aides publiques. Les différences de vulnérabilité entre élevages sont principalement dues aux différences de pratiques des éleveurs selon le compromis visé entre productivité et efficience économique. Ce travail a permis d'établir une méthodologie d'évaluation dynamique de la vulnérabilité des exploitations agricoles opérant une transition agroécologique et de produire des résultats originaux sur l'évolution de cette vulnérabilité durant une transition. Au plan finalisé, il révèle que les marges de réduction de la vulnérabilité des élevages laitiers permises par la conversion à l'AB sont importantes.
* La créativité paysanne au service de l'agroécologie : transition professionnelle vers la polyculture élevage économe et autonome – X. Coquil, P. Béguin, B. Dedieu (SAD) 2009-2014

L'enjeu est, par l'étude des transitions, d'accéder à des ressources (cognitives, matérielles, didactiques) intéressantes pour des agriculteurs souhaitant développer une agriculture plus économe et autonome, mettant à l'épreuve des régulations biologiques et des pratiques qualifiées d'agroécologiques. La question ici posée est celle de la façon dont la transition agroécologique a été initiée chez les agriculteurs du Réseau Agriculture Durable et comment elle s'est déroulée.

Ce travail a mobilisé les sciences agronomiques et l'ergonomie. Il est basé sur l'analyse des transitions professionnelles de 20 agricultrices et agriculteurs travaillant dans 9 fermes de polyculture-élevage économe et autonome adhérant au Réseau Agriculture Durable et de 17 expérimentateurs travaillant sur l'installation expérimentale de l'Inra ASTER-Mirecourt (ils pratiquent aussi la polyculture-élevage économe et autonome). Ces agriculteurs, agricultrices et expérimentateurs ont tous connu par le passé la polyculture-élevage mobilisant des intrants.

L'accès à l'impensable, la prise de conscience du décalage entre valeurs et pratiques, les difficultés pratiques ou financières ou encore l'obligation externe sont autant de facteurs d'initiation, souvent interagissant, de la transition professionnelle vers la polyculture-élevage économe et autonome (Coquil, 2014). Les souhaits relatifs au futur des agriculteurs évoluent chemin faisant durant la transition. Les connaissances et les savoir-faire qu'ils mobilisent alors qu'ils travaillent avec des intrants sont, en partie, inutilisables en situation économe. Leur travail et l'objet sur lequel ils travaillent ne sont plus les mêmes. Le processus de transition s'apparente à un dialogue avec la situation : un processus expérientiel (i) de confrontation des souhaits à ce que la réalité permet, et (ii) de résolution des difficultés émergentes. Ce processus est outillé et stimulé par le recours à des ressources (par exemple, méthode de pâturage tournant, diagnostics, herbomètre...) qui permettent à l'agriculteur de résoudre des difficultés, mais qui lui permettent aussi de découvrir de nouveaux champs de possibles (Coquil et al., 2014a, 2014b, 2017).

La valorisation auprès des acteurs de terrain a fait l'objet de 2 projets CASDAR (Praiface puis TRANSAE). TRANSAE est centré sur l'accompagnement de la transition professionnelle des agriculteurs, animateurs, enseignants et chercheurs allant vers l'agroécologie. L'expérience des systèmes agroécologiques des expérimentateurs de l'UE ASTER-Mirecourt est débattue avec des utilisateurs potentiels au sein d'un dispositif d'expérimentation sociale (Anglade et al., 2018).

* Articuler projet collectif et individuel pour accompagner la transition agroécologique des fermes – N. Couix, L. Hazard, C. Lacombe (SAD) 2015-2018

La transition agroécologique d'une ferme nécessite une adaptation des principes de l'agroécologie à son contexte écologique, économique et social. Au cours de ces dernières années, les travaux conduits sur l'accompagnement des transformations sociotechniques de l'agriculture ont montré l'importance : (i) de l'apprentissage social entre pairs pour élaborer et/ou contextualiser les connaissances nécessaires à cette transition (Prost et al., 2017 ; Cristofari et al., 2018) ; et (ii) de construire les outils de conduite du changement avec les agriculteurs (Andrieu et al., 2012 ; Cerf et al., 2012 ; Ditzler et al., 2018). La question posée ici est : comment le projet individuel de l'agriculteur dans sa volonté de changement est-il pris en compte dans cette dynamique collective ?

En 2016, le projet de recherche DATA a été élaboré avec des partenaires du rayon de Roquefort dont l'AVEM, une association d'éleveurs qui souhaitaient développer des systèmes de production plus agroécologiques et enrayer ainsi l'intensification des systèmes ovin-lait de la zone et la tendance à l'agrandissement des élevages. Ce projet a fait l'objet d'un financement par la Fondation de France et a servi de support à la thèse de C. Lacombe financée par le métaprogramme EcoServ. L'hypothèse des éleveurs était que la quête d'autonomie fourragère et énergétique des élevages permettait de réduire les charges de l'exploitation ainsi que leur impact environnemental. Le travail a montré que co-construire avec les acteurs de terrain les outils de diagnostic de ces autonomies ouvrait une discussion sur le sens donné à l'action collective et permettait ainsi de favoriser l'adhésion des éleveurs au projet de transition agroécologique. Les outils initialement pensés pour prescrire des
« bonnes pratiques » se sont transformés au cours de l'action en heuristiques pour penser le changement. N'étant plus producteurs d'une norme sur laquelle s'aligner, ils deviennent des représentations intermédiaires entre le collectif et l'éleveur. Ils sont alors devenus un moyen permettant aux éleveurs de penser la reconception de leur système. Cette reconception est conduite par l'éleveur lui-même avec l'aide d'une 'extended-peer community' (Lamine, 2018) constituée de quelques membres du collectif ayant co-conçu l'outil. La soutenance de la thèse de C. Lacombe est prévue fin 2018. Trois articles sont en préparation, un est accepté (Lacombe et al., 2018).

## Priorités scientifiques – fronts de science – priorités méthodologiques

Les **priorités scientifiques** identifiées pour ce thème sont les suivantes :

* **Modélisation quantitative de la TAEA**

La modélisation quantitative de l'exploitation agricole permet une simplification partisane pour analyser et comprendre son fonctionnement (situation de référence), évaluer des scénarios et mettre en débat les mesures d'accompagnement de la TAEA (innovation technique, changements structurels, politiques publiques...), mais également transférer un ensemble de connaissances sur ce système complexe piloté. Bien qu'un positionnement sur la thématique existe déjà avec les travaux menés en modélisation (plateforme RECORD, implication dans la communauté FSD ...), plusieurs défis demeurent :

o De façon assez générale, développer une **modélisation fonctionnelle** de l'exploitation agricole à la croisée des systèmes socio-écologiques et sociotechniques. L'exploitation agricole vue comme un système complexe piloté nécessite de s'intéresser aux structures cognitives (buts, plans, préférences) et aux mécanismes par lesquels ces structures interviennent dans les processus de décision des agriculteurs et évoluent dans le temps (adaptation par retour d'expérimentation). Cette modélisation doit pouvoir représenter la complexité des structures physiques (par exemple, parcellaire), sociales (par exemple, GAEC) et des options d'organisation du travail, ainsi que la diversité des exploitations agricoles. La première question posée est relative à la possibilité de rendre compte de multiples ateliers (par exemple, l'intégration culture-élevage, c'est à dire de ne pas considérer que des grandes cultures, qu'un atelier de production unique, qu'une UTH à temps plein, qu'un seul revenu...). Plus généralement, ce qui est en débat c'est la capacité des modèles à intégrer les nouveaux objets de gestion qui émergent des processus de transition agroécologique, et les propriétés attendues des systèmes (résilience notamment).

o Plus en lien avec la TAEA, développer des cadres de modélisation pour la prise en compte de l'incertitude et de l'apprentissage sur le temps long est prioritaire. Comment intégrer par exemple l'essai-erreur pratiqué par les agriculteurs sur leur parcellaire pour tester des innovations agroécologiques ? Comment faire le lien avec le cadre conceptuel de la viabilité qui s'intéresse à la dynamique viable de systèmes dans un espace de contraintes données ? Quelles évolutions envisager pour les démarches d'optimisation, dans un cadre désormais multicritères ? Comment intégrer les changements d'échelle d'espace et de temps ? Comment prendre en compte les propriétés émergentes des modèles quand on couple les échelles, ainsi que les compromis existant sur certains aspects tels que résilience, efficience ou viabilité des systèmes ?

o Le réseau étant un élément important de la TAEA, développer un cadre permettant d'étudier des situations de gestion incorporant une **dimension collaborative** semble fondamental. En effet, certains objectifs (par exemple, maintenir une structure du paysage favorable à la biodiversité locale et aux services de régulation biologique associés) ne peuvent pas être atteints par des stratégies individuelles car plusieurs
agriculteurs doivent collaborer et coordonner leurs actions. La collaboration peut également porter sur des échanges entre les agriculteurs de produits de leurs exploitations (par exemple, fourrage, fumier) ou sur le partage de leurs ressources (par exemple, machines, travail). Ce type de problème de coordination mêlant initiatives individuelles et nécessité d'une approche collective a été peu abordé encore mais semble fondamental en agroécologie et pour la transition agroécologique.

○ Enfin, il est très important de développer des méthodologies de **scénarisation** et de **simulations opérationnelles** (grille de production, couplages de modèles, temps de calcul, mobilisation d'autres informations expertes...) pour tester, par exemple avec des jeux sérieux, des trajectoires de transition agroécologique d'exploitations agricoles.

Analyse des TAEAs réalisées ou en train de se faire

Afin d'évaluer les performances des systèmes agricoles, les sciences agronomiques privilégient majoritairement l'étude de systèmes dans lesquels les pratiques mises en œuvre ne sont peu ou pas modifiées au fil des ans. Dans cette tradition, la problématique de la transition est réduite à la conception de l'exploitation agricole souhaitée. Le chemin pour l'atteindre est considéré comme l'affaire du développement. Cependant, comme le montrent les premiers travaux sur le sujet<fnref n="17" />, parcourir ce chemin ne va pas de soi et l'adéquation fins/moyens est régulièrement reconsidérée lors d'une transition. La transition est donc une problématique de recherche pertinente pour laquelle il convient de produire des cadres interprétatifs de ces TAEAs.

Dans la tradition des ‘Farming Systems’ (Darnhofer et al., 2012), l’Inra doit pouvoir occuper une
place de choix en proposant de structurer le travail de recherche autour des sous-tâches suivantes :

o **Identifier des systèmes en transition** (« traque aux innovations »). Il s'agit de développements méthodologiques pour identifier les innovations mais aussi pour saisir s'il est possible de les remobiliser dans la conception de trajectoires de transition ('outscaling') et à quelles conditions. L'Inra est porteur de cette question sur la scène internationale (notamment via des travaux conduits dans le cadre d'IDEAS, la thèse de C. Salembier ou le projet MEET'IC du département PHASE qui requestonne le cadre conceptuel de Geels, 2004).

o Analyser l'évolution conjointe du contexte, des pratiques, des propriétés et des performances des systèmes en transition afin de caractériser les **conditions requises** et les **facteurs favorables** à la TAEA, ou au contraire les effets de verrouillage dans les activités de l'exploitation et de l'exploitant (changements techniques, insertion dans des réseaux, processus d'apprentissage, changements dans les modes de commercialisation et l'organisation du travail). Cela passe par des analyses interdisciplinaires des transitions en train de se faire, telles que celles conduites dans des thèses interdisciplinaires<fnref n="17" />. Le développement de tels travaux peut nécessiter deux types d'approfondissement :
  * Pour analyser et évaluer l'évolution des performances des systèmes en transition, il faut développer en sciences biotechniques les concepts et les méthodes couplant le cadre de la durabilité avec les cadres d'analyse de la dynamique des systèmes (résilience, vulnérabilité, efficience, viabilité notamment). A ce titre, l'Inra est actif dans le réseau 'Resilience Alliance' et plusieurs chercheurs (D. Magda, M. Tichit, G. Martin, etc.) travaillent à la déclinaison des concepts de résilience et vulnérabilité aux systèmes agricoles, avec une entrée interdisciplinaire (voir par exemple Ollivier et al., 2018).

► Pour analyser et évaluer l'évolution des performances des systèmes en transition, il faut développer en sciences biotechniques les concepts et les méthodes couplant le cadre de la durabilité avec les cadres d'analyse de la dynamique des systèmes (résilience, vulnérabilité, efficience, viabilité notamment). A ce titre, l'Inra est actif dans le réseau 'Resilience Alliance' et plusieurs chercheurs (D. Magda, M. Tichit, G. Martin, etc.) travaillent à la déclinaison des concepts de résilience et vulnérabilité aux systèmes agricoles, avec une entrée interdisciplinaire (voir par exemple Ollivier et al., 2018).

<footnote n="17">¹⁷ Outre les travaux évoqués plus haut sur l'AB et la PI, voir par exemple les thèses de Cardona, Chantre, Coquil et Catalogna.</footnote>
➤ Développer les concepts et méthodes pour analyser les **transformations du travail** (organisation des activités, évolution de la charge mentale liée au pilotage de la complexité et de l'incertain, transformation des mondes professionnels de référence). Il s'agit également d'analyser comment la charge de travail oriente les trajectoires de transition agroécologique. Il est clair que les agriculteurs pressurés en travail chercheront la mise au point de systèmes agroécologiques robustes et simples, pas trop demandeurs en travail. Cette quête n'est pas suffisamment prise en compte dans la conception de systèmes innovants, dans lesquels souvent la complexité nécessiterait pour sa mise en œuvre une charge de travail et mentale très importante. Là encore, l'Inra est leader sur ces questions sur la scène internationale (voir par exemple Coquil et al., 2018), la question du travail ayant été assez délaissée dans le champ des sciences agronomiques.

○ Caractériser les objets en débat avec la TAEA et la façon dont ils se reconfigurent : la gestion de la santé des plantes et des animaux (travaux de M. Hanachi ou F. Charrier), l'agrobiodiversité (BAP : I. Goldringer; SAD : M.-A. Magne, L. Hazard, V. Chable), l'intégration des activités dans les systèmes diversifiés (EA : M. Moraine, G. Martin), etc.

* **Co-conception et expérience de la TAEA**

L'ambition est ici d'analyser **le processus de changement en y participant** : cette participation procède d'itérations entre engagement dans l'action et la transformation des systèmes et processus réflexif avec les acteurs pour apprendre de l'action engagée. Cela permet une production de connaissances scientifiques tant dans le champ des sciences humaines et sociales que dans celui des sciences biotechniques. Les questions de recherche portent sur les processus de co-conception et l'apprentissage au cours de la TAEA. Au-delà des méthodes de créativité, cela renvoie à des questions sur la nature des connaissances à produire pour co-concevoir, sur la façon de les structurer, et sur l'articulation entre conception et différentes formes d'expériences : de celle vécue par l'agriculteur aux essais analytiques qu'il visite. Ce travail engage des approches participatives basées sur la résolution de problèmes impliquant les acteurs de ces problèmes pour mobiliser leurs savoirs et choisir démocratiquement les orientations de la transition.

L'Inra devrait, au sein de la communauté IFSA (International Farming System Association ; R. Milestadt), développer des travaux avec le CIRAD (cf. l'ouvrage à paraître : **Accompagner les SPCE dans la transition agroécologique : bilan et leçons de 15 ans de travaux en Afrique de l'Ouest**) et le WUR (B. Elzen) en structurant le travail de recherche autour des sous-tâches suivantes :

○ Créer des méthodes de conception en lien avec la situation d'usage pour proposer des solutions localement adaptées. Cela implique de réduire le fossé qui s'est creusé entre concepteurs et utilisateurs, entre créativité et mise à l'épreuve, entre 'solution finding' et 'sense making' ('participatory design', 'co-design'...). Les recherches se sont structurées en Ile-de-France avec la création d'IDEAS<fnref n="18" />. Cette structure est en mesure de se développer en France et à l'international pour structurer les travaux de cette sous-tâche.

○ Développer des modes d'accompagnement de la transition agroécologique et de conduite de projet/gouvernance (recherche, conseil, formation) en favorisant la participation, les apprentissages croisés, le partage d'expériences et l'investigation scientifique dans l'action. Il s'agit également, après avoir beaucoup mis l'accent sur l'action collective pour développer l'agroécologie, de questionner la relation collectif/individuel.

○ Travailler sur les liens entre recherche, conseil et formation en partageant les modes d'investigation développés dans l'action qui favorisent l'apprentissage : les méthodes

<footnote n="18">18 http://www.versailles-grignon.inra.fr/Toutes-les-actualites/2017-IDEAS</footnote>
d'enquêtes et d'apprentissage dans l'action (Francis et al., 2011) renouvel lent l'intérêt
d'une proximité entre Recherche et Enseignement qui jusqu'à présent visait surtout à
favoriser le transfert des connaissances.

○ Analyser et proposer les indicateurs de gestion, les raisonnements tactiques et stratégiques et leurs interactions permettant à l'agriculteur de réduire la complexité et ainsi de piloter son agroécosystème.

Les **priorités méthodologiques** identifiées pour ce thème sont les suivantes :

○ Articuler les différents travaux réalisés avec des stratégies et des postures de recherche différentes. C'est tout l'enjeu de ce thème et de la proposition articulée autour de la Figure 1.

○ Poursuivre le développement méthodologique des approches transdisciplinaires qui sont importantes pour la production scientifique et l'accompagnement de la TAEA. Les écoles chercheurs « Produire et mobiliser différentes formes de connaissances pour et sur la transformation des systèmes agricoles : regards interdisciplinaires » (2015) et « Sciences participatives » (2018), ainsi que la mission conduite par le délégué aux Sciences en Société de l'INRA, C. Roturier, ont lancé la dynamique. Celle-ci doit être étendue à un travail conjoint avec nos partenaires de terrain car le développement de ces approches se heurte à la double culture dominante de l'inférence logique hypothético-déductive et d'une conception instrumentale de la démarche de projet. Les chercheurs comme les non-chercheurs peinent à se détacher de cette pratique très normée de la science pour mettre en œuvre des approches participatives comme le montrent des expériences comme Co-create à Bruxelles ou les projets des CIVAMs. L'idée est (i) de consolider une méthodologie d'investigation et une pratique réflexive mobilisable par une communauté mixte de chercheurs et d'acteurs de terrain ; et (ii) de combiner des approches situées et la production de connaissances scientifiques répondant aux normes de la profession.

○ Une dernière priorité méthodologique serait de travailler sur les liens entre agriculture numérique (Big Data), modélisation et apprentissage social afin d'accompagner la TAEA.

Les cadres de travail et partenariats

Les apports des départements et des métaprogrammes

* Départements

Pour l'instant, ce sont plutôt des individus au sein des départements SAD, EA, MIA et PHASE qui sont porteurs de cette problématique nouvelle. L'enjeu, si la priorité est donnée au développement de la thématique TAEA, sera de structurer les actions entre départements, par exemple grâce aux métaprogrammes.

Le SAD est le département de l'Inra le plus engagé sur la thématique de la TAEA, avec 15 thèses soutenues ou en cours depuis 2010, 8 projets de recherche pouvant s'y inscrire et 3 unités expérimentales ayant mis en place des expérimentations « système ». Les priorités AgroEcologie pour l'Action, Partage d'Expériences et Production de Savoirs, et Coexistence sont des lieux d'animation pour la thématique TAEA.

Le département EA travaille sur le suivi et l'analyse d'exploitations en transition, la modélisation de l'exploitation agricole, les analyses multicritères et les jeux sérieux; PHASE et EA sur les expérimentations « système » en lien avec une activité de conception (Oasys, Patuchev, etc.) et la modélisation, en lien avec MIA (Projet Archimod et plateforme RECORD). Cette modélisation
quantitative de la TAEA bénéficiera d'une articulation avec (i) les travaux menés par le département MIA (Martin-Clouaire, 2017) sur la modélisation de la décision ; (ii) ceux anciennement menés par le département SAE2 sur la représentation de l'exploitation agricole (LORA, IRMA, OTELO... équipe Attonaty) ; et (iii) ceux du département PHASE sur l'intégration de l'élevage dans le méta-modèle Archimod.

* **Métaprogrammes**

Les travaux de recherche sur le thème couvert par ce groupe de travail doivent pouvoir prendre appui sur EcoServ. En effet, entrant dans sa deuxième phase, le métaprogramme se pose désormais la question de comment soutenir et opérer la transition agroécologique. La première question posée est celle de la relation entre services écosystémiques (SES) et agroécologie, relation qui ne va pas de soi et qui doit être instruite. La transition est plutôt envisagée dans EcoServ à l'échelle du territoire, à l'interface entre échelle individuelle et politique publique. Il est clair néanmoins que les travaux centrés sur l'exploitation agricole permettront d'instruire l'échelle individuelle dans cette interaction. EcoServ pourrait d'ailleurs organiser une journée de travail sur l'échelle exploitation pour instruire les questions de l'articulation entre SES et agroécologie et celle du changement.

Le nouveau métaprogramme sur l'AB devrait également être un lieu privilégié d'animation scientifique pour ce thème, prenant la conversion à l'AB comme un cas de TAEA.

## Outils et infrastructures mobilisés ou à développer

Pour la modélisation quantitative de la TAEA, RECORD est actuellement la plateforme de modélisation quantitative et de simulation des agroécosystèmes la plus pertinente pour la modélisation des exploitations agricoles. Des travaux d'interfaçage ont été ou sont développés en lien avec d'autres dispositifs et bases de données d'intérêt (ODR, bases de données climats, sol et pratiques...) mais aussi d'autres plateformes d'évaluation (MEANS pour l'évaluation multicritères) ou des modèles d'économie plus globaux (AROPAJ). En fonction de l'échelle d'intérêt (l'exploitation agricole ou l'exploitation agricole dans un territoire) et des interactions voulues entre exploitations agricoles, la plateforme MAELIA peut également être mobilisée.

Pour l'analyse des TAEAs réalisées ou en train de se faire, il est nécessaire d'identifier et de développer des bases de données adaptées pour analyser des transitions. Celles qui existent n'ont pas été développées pour traiter cette question et des données particulièrement intéressantes pour traiter des transitions ne sont pas disponibles (par exemple, variabilité individuelle dans le troupeau).

L'idée est également de pérenniser des dispositifs d'enquête sur des exploitations ou des collectifs d'exploitation à l'image de celui mis en place pour la thèse de M. Bouttes ou des observatoires comme l'Observatoire de la Transition AgroEcologique (ObsTAE<fnref n="19" />) lancé en 2015 dans le cadre d'un projet de recherche sur les groupes lauréats du Casdar MCAE. Cet observatoire permet une analyse sociologique de l'évolution de collectifs d'exploitations dans leurs dynamiques collectives d'apprentissage et leurs conceptions de l'agroécologie. Il pourrait dans l'avenir être couplé avec un travail d'analyse ciblé sur le suivi sociotechnique des exploitations.

Pour la co-conception et expérience de la TAEA, les expérimentations « système » permettent de développer des recherches sur la conception et l'évaluation de systèmes agricoles innovants et de mettre à l'épreuve certains des principes de l'agroécologie visant la diminution du recours aux intrants et la valorisation des services écosystémiques. Les questions qui y sont abordées se situent bien

<footnote n="19">¹⁹ Coordonné par M. Barbier et C. Lamine (SAD).</footnote>
souvent à l'interface de plusieurs disciplines, entre sciences biotechniques et écologie et entre sciences biotechniques et sciences humaines et sociales. Dans plusieurs unités Inra, le développement de dispositifs d'innovation ouverte, permettant un partage d'expérience avec des visiteurs se développe. La mise en réseau de ces dispositifs pour leur analyse est en cours<fnref n="20" />. En partenariat avec les acteurs de terrain, **les arènes de co-conception** se développent également pour expérimenter la transition :

* Ateliers participatifs. Par exemple, l'idéotypage participatif (projet Ardu/métaprogramme SMACH), le développement informatique participatif (Capflor), ou bien encore les ateliers de co-conception développés par le RMT « Systèmes de culture innovants » et IDEAS.

* Jeux sérieux : Rami fourrager, Mymyx ...

* Modélisation d'accompagnement ComMod.

* 'Labs' (fab-labs, living labs, landlabs...) allant du déploiement de recherches pilotées par la demande à des formes d'expérimentation sociale : Living Lab « Système cunicole » (L. Lamothe, PHASE), TEASER-Lab à Aster-Mirecourt, projet de TIGA Ouesterel (H. Guyomard, SAE2), projet ANR TATABox (J.-E. Bergez, EA), PEI DIAL « Dispositif d'Innovation Agroécologique Locale » (L. Hazard, SAD), etc.

## Partenariats académiques nationaux et internationaux

Dans le cadre de la fusion Inra-Irstea, des collaborations devraient s'établir ou se renforcer avec des unités comme le LISC. Proposition est aussi faite d'entrer en discussion avec des collègues d'autres instituts, notamment du CIRAD, mais peut-être aussi plus globalement avec tous ceux qui analysent les transitions dans d'autres secteurs (énergie, transport, ville, etc.).

IDEAS est structurant pour les chercheurs franciliens travaillant sur la conception dans d'autres domaines que le domaine agricole : UMR i³ qui regroupe le département SES de Télécom ParisTech, CGS et chaire de conception innovante des Mines ParisTech, laboratoire CRG Polytechnique, CNAM (laboratoire CRTD) (cf. co-encadrements de thèses, organisation croisée de séminaires...). Les thèmes correspondants sont la compréhension des raisonnements, des organisations, et celle des impacts sur l'activité de travail de processus de changement vers des innovations de rupture.

Il y a aussi un partenariat à renforcer avec l'ENSFEA qui forme les professeurs de l'enseignement agricole dans le cadre de « enseigner à produire autrement ».

Parmi les collectifs et les chercheurs étrangers travaillant sur l'agroécologie, très peu s'intéressent à la transition. Nous avons identifié nos collègues belges du groupe GIRAF, I. Darnhofer (BOKU), L.A. Sutherland (J. Hutton), K. Descheemaeker et M. Meuwissen (WUR), F. Marchand (ILVO), A. Stirling (SPRU)...

Diverses communautés scientifiques sont susceptibles d'accueillir les travaux sur la TAEA : *Resilience Alliance, International Farming System Association (IFSA), Farming Systems Design (FSD), System Innovation towards Sustainable Agriculture (SISA), Sustainability Transitions Research Network (STRN)<fnref n="21" />*.

## Partenariats socio-économiques et de transfert pour l'innovation

Le domaine d'innovation « Transition agroécologique des systèmes alimentaires » est lancé, avec M. Duru comme CPI et le SAD comme département référent. Les objectifs de ce domaine d'innovation sont (i) d'identifier et de structurer d'une part l'offre de recherche nationale et d'autre part les initiatives dans les territoires ; (ii) de faire connaître les résultats et savoir-faire de l'Inra, et de les

<footnote n="20">²⁰ Proposition de C. Mignolet et B. Dedieu.</footnote>

<footnote n="21">²¹ https://transitionsnetwork.org/</footnote>
rendre lisibles ; et (iii) de construire et développer de nouveaux projets plus intégrés, en partenariat avec les acteurs de la société civile et les acteurs économiques.

Ce domaine d'innovation ne sera pas limité à la TAE de l'exploitation, mais il l'inclut. La note de positionnement du domaine sera le média principal du lien entre les recherches sur la TAE et la démarche de transfert – innovation.
Le paysage agricole est considéré ici comme une mosaïque de parcelles et d'espaces interstitiels, de tailles, formes et arrangements variables dans l'espace, mais aussi dans le temps, au rythme des successions culturales et activités agricoles et de l'aménagement du territoire. Ces arrangements sont liés aux contraintes des exploitations agricoles, en relation avec leur mode de production, et aux caractéristiques du milieu, en relation avec la distribution des sols, des nappes, et aux activités non agricoles aux interfaces. Ces mosaïques s'inscrivent dans une histoire. Elles sont liées aux dimensions socio-économiques du territoire, et portent des enjeux pour la société, en termes de production et d'environnement (Gascuel et al., 2015).

## Périmètre, bilan et priorités

### Périmètre

Le périmètre identifié est celui de la **valorisation de la biodiversité et/ou des processus écologiques** (biotiques, abiotiques) dans des paysages multifonctionnels pour une production agricole durable et multi-performante, plus efficiente, plus résiliente et moins polluante (faibles intrants, faibles fuites dans l'environnement) bénéficiant à l'ensemble des acteurs d'un territoire agricole. Derrière le terme « multifonctionnel », nous considérons dans notre analyse quelques fonctions clés qui ont fait l'objet de nombreuses études ces dernières années. Il s'agit de la régulation des bioagresseurs (ravageurs, adventices, maladies), de la pollinisation, du maintien de la biodiversité tellurique et aérienne, de la régulation et de l'approvisionnement en termes de qualité eau-sol-air, du maintien de la production végétale et animale (fertilité des sols, nutrition animale). Les fonctions non strictement agricoles (résistance aux espèces envahissantes, conservation de la biodiversité patrimoniale) sont en limite de périmètre.

Ce périmètre inclut l'identification des déterminants de la **variabilité spatiale et temporelle** des milieux et des processus écologiques et de leur gestion, et les éléments du paysage qui sont support d'actions agroécologiques (leviers). Ces éléments du paysage ne sont pas forcément des espaces dédiés à l'agriculture et peuvent aussi être des espaces naturels. Le périmètre considère à la fois des échelles de gestion (parcelle et sa bordure, exploitation, territoire, bassin versant) et des échelles écologiques (du cm² au paysage agricole), car si l'échelle du paysage est l'échelle visée, les échelles inférieures sont souvent à prendre en compte pour identifier et comprendre les processus en jeu. De même, la question de la complémentarité de leviers à l'échelle de territoires assemblant différents milieux et systèmes de production est primordiale.

La **dimension temporelle** des processus est importante pour nourrir la réflexion autour de paysages multifonctionnels résilients. Elle est prise en compte de façon croissante dans l'analyse, les paysages agricoles étant très dynamiques et l'aspect temporel étant souvent indissociable de la dimension spatiale (stratégie spatio-temporelle de déploiement des cultures, variétés et habitats semi-naturels). A plus long terme, un enjeu fort est d'anticiper les effets des changements globaux (changement climatique avec ses conséquences sur l'utilisation des terres mais aussi urbanisation), et leurs impacts potentiels sur les processus biophysiques. Ici, on notera des points de vigilance particuliers comme la propagation d'espèces envahissantes et l'apparition de maladies émergentes.

La question des **synergies et antagonismes** entre fonctions écosystémiques est prégnante, et ceci à différentes échelles. A l'échelle du paysage, il s'agit notamment d'examiner en quoi la coexistence
de systèmes agricoles différents au sein d'un même territoire permet la synergie de certaines fonctions (recyclage, complémentarités...). La question des arbitrages sociaux entre fonctions/services, de leurs déterminants et de leurs conséquences sur la gestion des ressources naturelles est un pan de recherche en expansion.

### Les enjeux cognitifs sont :

* D'accroître les connaissances sur les interactions entre les processus biotiques qui sous-tendent les différentes fonctions écosystémiques des paysages agricoles en tenant compte de façon simultanée de différents compartiments dans ces paysages ; il s'agit aussi d'analyser et d'intégrer les interactions entre processus abiotiques et biotiques au sein des paysages.

* D'accroître notre compréhension des effets de la composition, configuration et gestion des paysages agricoles sur les liens entre processus, fonctions et services.

* De mieux comprendre pour modéliser la dynamique temporelle de ces processus et fonctions, notamment pour évaluer la résilience des paysages agricoles.

* D'avancer dans la compréhension des déterminants économiques et sociaux de la gestion des ressources abiotiques et biotiques dans les paysages et d'analyser les déterminants des préférences relatives des acteurs vis-à-vis de différents aspects de la multifonctionnalité pour comprendre les arbitrages associés.

### Les enjeux finalisés sont :

* D'évaluer dans quelle mesure l'organisation spatiale et temporelle des paysages représente un levier pour agir sur leur multifonctionnalité et leur résilience aux changements globaux. Il s'agit par exemple de répondre aux questions suivantes : Quelle composition et quel agencement spatial des éléments du paysage et des types de gestion à l'échelle du paysage ? Quelle complémentarité entre systèmes de production au sein d'un territoire ?

* De progresser dans la conception de paysages multifonctionnels et résilients. Il s'agit par exemple de répondre aux questions suivantes : Quels instruments de politiques publiques pour promouvoir des paysages multifonctionnels et résilients ? Quel est le potentiel d'une gestion concertée (et entre qui) pour obtenir ces paysages ? Quel mode de gouvernance faut-il mettre en place ?

### Les avancées scientifiques majeures des 3-5 dernières années

On peut faire le constat que la capacité à rendre compte de la complexité de processus biophysiques à différentes échelles spatiales et dans des environnements hétérogènes s'est accrue ces dernières années du fait de différentes avancées.

On note d'abord des progrès dans la prise en compte de l'hétérogénéité spatiale et temporelle des pratiques agricoles dans l'étude des processus biophysiques. Les modèles de flux abiotiques dans les paysages se complexifient avec la prise en compte des systèmes de production et des contraintes d'exploitation (modèle Casimod'N des projets Acassya et Escapade sur la cascade de l'azote, Moreau et al., 2013 ; simulation et extraction de connaissance, Trépos et al., 2013). La représentation des activités agricoles dans l'étude des processus écologiques à l'échelle des paysages devient plus élaborée, avec notamment la notion d'hétérogénéité cachée (Vasseur et al., 2013) ou la prise en compte des pratiques plus explicite que la simple dichotomie classique AB/Conventionnel (Puech et al., 2014). La mise en place de stratégies semi-expérimentales à l'échelle des paysages permet l'analyse fine des interactions entre variables paysagères, processus écologiques, fonctions et production agricole (Bretagnolle et al., 2018). On note également un intérêt renouvelé pour l'écologie du mouvement avec des avancées sur la façon dont la structure du paysage impacte les mouvements des organismes d'intérêt (Baguette et al., 2014). De même, on trouve de beaux exemples de la description
du rôle fonctionnel d'organismes d'intérêt et de leurs réponses à la configuration du paysage, par exemple sur les oiseaux insectivores et le biocontrôle en vignes (Barbaro et al., 2016). L'exposition d'organismes vivants à des contaminants à l'échelle du paysage est une dimension qui commence à être intégrée dans l'étude de la résilience des paysages agricoles.

Ces évolutions se sont accompagnées du développement d'outils qui ont augmenté notre capacité à appréhender le fonctionnement biophysique des paysages. On citera par exemple la routinisation de méthodes de métagénomique du sol qui permet aujourd'hui l'analyse des effets de l'usage des sols sur les patrons de distribution spatiale des communautés telluriques (Ranjard et al., 2013). De nouveaux outils moléculaires permettent aussi de reconstituer les réseaux trophiques des agroécosystèmes et offrent la perspective d'étudier la réponse structurelle et fonctionnelle de réseaux d'interaction à des gradients paysagers (Bohan et al., 2013). On peut enfin citer les évolutions récentes en simulation de paysages virtuels avec des outils qui permettent en partie de s'affranchir de l'expérimentation à l'échelle de paysages et d'identifier de nouvelles stratégies de gestion des assolements, prenant en compte à la fois les processus biophysiques et les contraintes socio-économiques des acteurs (voir la revue de Poggi et al., 2018).

Les années récentes ont aussi été marquées par l'acquisition de connaissances « génériques » sur le fonctionnement écologique des paysages. On citera notamment la publication de plusieurs méta-analyses sur les effets de l'organisation des paysages sur la régulation des bioagresseurs (Veres et al., 2013 ; Tuck et al., 2014 ; Rusch et al., 2016) qui mettent en évidence le rôle majeur des habitats semi-naturels et de l'hétérogénéité spatiale et temporelle des mosaïques de cultures dans le paysage. Des travaux ont identifié les déterminants paysagers des communautés de pollinisateurs (Le Féon et al., 2013 ; Werling et al., 2014 ; Rollin et al., 2015), et notamment le rôle clé de la distribution spatiale et temporelle de ressources florales (Nicholls et Altieri, 2013 ; Requier et al., 2017).

Globalement, on peut faire le constat que les processus abiotiques sont de mieux en mieux intégrés dans le paysage, en considérant les agroécosystèmes et les milieux dans lesquels ils s'inscrivent, mais que les études se limitent souvent à un seul élément chimique. De la même façon, si certaines approches permettent de considérer plusieurs processus biotiques dans un même paysage, la plupart des études empiriques considèrent un processus écologique unique. Les analyses multifonctionnelles d'un paysage sont souvent basées sur l'utilisation de « proxy » (dérivés de liens supposés par exemple entre type d'habitat et fonctions) plutôt que sur la quantification de processus (et des interactions entre différents processus). On note quelques exceptions, par exemple des études scientifiques basées sur les dispositifs Biodiversity exploratories développés en Allemagne. Dans ces études, on peut dénombrer par exemple 14 types de mesure de diversité et de processus dans les compartiments telluriques et aériens en prairies (Allan et al., 2015).

Dans le même temps, les recherches interdisciplinaires reliant sciences sociales et biophysiques à l'échelle des paysages se sont renforcées. Le cadre des systèmes socio-écologiques ou SES (Ostrom, 2009) a été largement mobilisé pour documenter les mécanismes et les conditions sociales et écologiques, leurs interrelations et leurs conséquences (Binder et al., 2013 ; McGinnis et Ostrom, 2014 ; Rissman et Gillon 2017). On note le développement de projets de recherche-action visant à favoriser des actions collectives et des innovations agroécologiques à l'échelle des territoires (Berthet et al., 2016). Du point de vue économique, l'évaluation des services écosystémiques à large échelle s'est fortement développée, en Europe comme ailleurs. On citera ici la contribution séminale de Ian Bateman et de son équipe à ces approches (Bateman et al., 2013 ; Garnett et al., 2013), avec des déclinaisons particulièrement pertinentes, par exemple l'évaluation du service de pollinisation à l'échelle de paysages (Bateman et al., 2014). Les progrès dans la spatialisation des activités permettent des analyses coût-efficacité de différents scénarios d'organisation spatiale pour la provision de services
écosystémiques (Albers et al., 2016). La question de la gouvernance est aussi traitée, par exemple par des analyses du gain à la coopération entre acteurs pour favoriser la fourniture de services écosystémiques (White et al., 2012). Ces travaux apportent les bases de connaissance pour aborder la question des arbitrages sociaux entre services écosystémiques.

## Quelques 'success stories' impliquant l'Inra

* **Paysage et service de contrôle biologique**

Les équipes Inra ont été très actives ces dernières années dans des projets de recherche documentant les effets du paysage sur les auxiliaires, les bioagresseurs et l'intensité du contrôle biologique, avec une utilisation en routine de proies sentinelles et l'interprétation des données de prédation. On citera les projets ANR Peerless, Landscaphid et Agrobiose, ainsi que des projets européens comme Farmland ou PURE et divers projets Ecophyto. Cette activité s'est traduite par la publication de méta-analyses ou revues portant spécifiquement sur paysage et biocontrôle portées par des chercheurs Inra (Veres et al., 2013 ; Rush et al., 2016) ou l'implication de chercheurs Inra dans des réseaux internationaux (Begg et al., 2017 ; Karp et al., 2018). Les principaux apports sont que si les habitats semi-naturels peuvent favoriser le biocontrôle dans les parcelles agricoles, la gestion des espaces agricoles à l'échelle du paysage peut être déterminante (par exemple, la proportion de paysage gérée en AB ; Henckel et al., 2015 ; Muneret et al., sous presse). Le suivi de dispositifs de réseaux de parcelles chez des agriculteurs indique que la variabilité des effets du paysage aux échelles locales s'explique en grande partie par des effets du paysage qui sont conditionnels de la gestion locale (Petit et al., 2017 ; Ricci et al., soumis). Les suivis menés sur les observatoires des pratiques à long terme dans les Zones Ateliers ont permis de mieux appréhender les effets de l'histoire de la gestion agricole des parcelles, de leurs bordures et des paysages sur les dynamiques écologiques (Marrec et al., 2015 ; Alignier et Aviron, 2017). Ces travaux se sont accompagnés de la mise en place de réseaux d'observation à long terme sur des gradients paysagers et d'intensité de pratiques, notamment le Réseau national SEBIOPAG multicultures ou le réseau SAVI en viticulture en Aquitaine. On note enfin des développements méthodologiques pour les analyses de données à l'échelle paysagère (Miguet et al., 2017 ; package SiLand de Carpentier et Martin, 2017).

* **Paysage et service de pollinisation**

La période 2012-2018 est marquée par des avancées des équipes Inra sur la compréhension de l'écologie de l'abeille domestique, l'importance de la distribution spatio-temporelle des ressources florales pour les pollinisateurs, l'impact des pesticides (notamment néonicotinoïdes) sur les colonies d'abeilles domestiques et l'importance du service de pollinisation pour les cultures oléagineuses à l'échelle des paysages agricoles. Ces avancées ont été permises par le dispositif ECOBEE (Odoux et al., 2014) implanté sur la Zone Atelier Plaine & Val de Sèvre (Bretagnolle et al., 2018). Le suivi des colonies et la veille palynologique dans les 50 ruches disposées dans des paysages contrastés ont ainsi permis de mettre en évidence l'importance de la flore adventice (coquelicot en particulier) pour la survie des abeilles domestiques, ressource indispensable entre les périodes de floraison de colza et de tournesol (Requier et al., 2015), et l'impact négatif des néonicotinoïdes sur la colonie (Henry et al., 2015). Plus récemment les expérimentations menées le long de gradients paysagers ont montré que la pollinisation par l'abeille domestique et les pollinisateurs sauvages augmente les rendements de colza et de tournesol de près de 35% (Perrot et al., en révision ; Perrot et al., soumis ; thèse financée à 50% par le métaprogramme EcoServ). Les résultats de ces travaux seront largement transférés aux agriculteurs et apiculteurs, grâce notamment au partenariat avec l'ITSAP, et plus largement aux conseillers techniques et enseignants avec le MOOC Abeilles & Environnement.

* **Epidémiologie végétale et animale à l'échelle des paysages**

Depuis une dizaine d'années, les questions de gestion des paysages agricoles pour limiter le risque épidémiologique constituent un enjeu majeur. En épidémiologie végétale, il s'agit de gérer la diversité intra- et interspécifique des cultures à plusieurs échelles d'espace et de temps en faisant appel à des concepts en épidémiologie, en écologie évolutive théorique et en écologie des paysages. L'Inra a commencé en interne sur des projets précurseurs. Il collabore maintenant étroitement avec le CSIRO de Canberra depuis 2012 avec le coencadrement de 2 post-doctorants et l'obtention de deux projets d'échange Inra-CSIRO. Côté Inra les travaux
impliquent aujourd'hui 5 unités et ils ont conduit jusqu'à présent à 7 publications (par exemple Burdon et al., 2016 ; Papaix et al., 2015, 2018) et à un package R dédié à l'épidémiologie des paysages agricoles (landsepi ; Rimbaud et al., 2018). En épidémiologie animale, la prise en compte du paysage est beaucoup plus récente et a surtout porté sur les maladies vectorielles. Le projet européen EDENext (Biology and control of Vector Borne Infections in Europe ; coordination ASTRE et équipes EFPA et SA) a eu un effet structurant. Le projet ERA-Net Biodiversa SmallForest impliquant Dynafor puis l'ANR Woodnet coordonné par l'UMR BAGAP présentent aussi un volet sur les tiques et la borreliose de Lyme à l'échelle du paysage (Ehrmann et al., 2017). Le paysage et ses conséquences sur les maladies à tiques étaient au centre du programme OSCAR (Outil de Simulation Cartographique à l'échelle du paysage Agricole du Risque acarologique) et qui a impliqué 3 unités Inra sur 2 zones ateliers (Armorique et Pygar ; Perez et al., 2016).

* Stratégies de gestion de la ressource en eau

La question portée par la collaboration franco-indienne est celle de l'adaptation de l'agriculture irriguée, dans un contexte de rareté de l'eau et de changement climatique. L'observation s'est appuyée sur le bassin versant agricole de Berambadi (ORE BVET, IR OZCAR). La télédétection a permis de reconstituer l'expansion de l'irrigation et d'estimer les propriétés des sols. Une typologie des systèmes agricoles a été élaborée et leur vulnérabilité au changement climatique évaluée (Robert et al., 2017a). Un modèle a été développé sur la plateforme RECORD qui intègre le modèle STICS calibré pour une diversité de cultures, le modèle hydrologique AMBHAS, un modèle économique et un modèle de décision, incorporant des dimensions de gestion adaptive tactiques et stratégiques (Robert et al., 2017b). Les simulations suggèrent que des scénarios basés sur le renchérissement du coût de l'irrigation permettraient de stabiliser la ressource en eau mais entraîneraient la ruine pour de nombreuses exploitations (ou imposeraient le retour à une agriculture pluviale de subsistance ; Robert et al., 2018). Des scénarios prenant en compte une meilleure répartition temporelle de l'irrigation et pénalisant les cultures dont les besoins en eau sont importants durant la saison chaude et sèche, apparaissent comme les plus prometteurs. Le projet se poursuit par l'ANR Atcha (début 2017) qui implique 4 départements (EA, MIA, SAE2, SAD), traduisant l'objectif d'adaptation de la gestion de la ressource en eau, en intégrant les contraintes environnementales et socio-économiques.

* Stratégies des acteurs et santé des plantes

Plusieurs projets récents menés à l'Inra renforcent le mouvement interdisciplinaire et les synergies entre sciences biophysiques et sciences sociales. Deux projets interdisciplinaires soutenus par le métaprogramme SMACh ont porté sur les modalités et les conditions organisationnelles de l'existence d'une gestion collective paysagère de la santé des plantes. Le projet Fondu s'est intéressé à l'utilisation des fongicides en blé et vignes et a démontré que du fait des stratégies d'acteurs, le contexte de gestion des fongicides dans les territoires agricoles français est caractérisé par une combinaison de tragédie des communs et de tragédies des anti-communs, ce qui un cas novateur dans la littérature sur les biens communs (Hannachi, en cours). Le projet Riz éternel montre que la biodiversité particulièrement élevée en riz cultivés assure la durabilité des rizières des terrasses du YuanYang en Chine. Cette biodiversité repose sur des normes sociales considérant les semences comme un bien commun (Hannachi et Dedeurwaerdere, in review) et son maintien peut être assurée si les acteurs mettent en place des 'mixed-form markets' en visant collectivement à la fois des gains économiques et des objectifs de bien-être socio-écologiques non-monétaires, même si on peut observer des processus de déstabilisation de cette organisation (Dedeurwaerdere et Hannachi, in review) en identifiant des points de basculement socio-économiques. La modélisation économique-écologique menée dans l'ANR Peerless montre que le paysage influence l'efficacité de l'usage des pesticides surtout dans les situations où la production n'est pas intensive (Roques et Martinet, en cours). Des travaux identifient la composition optimale des paysages pour un rendement visé (Pérez-Urdiales et Martinet, soumis) ou une maximisation à la fois de la production et des abondances d'auxiliaires avec utilisation réduite de pesticides (Dakpo et al., soumis)

Priorités scientifiques – fronts de science – priorités méthodologiques

Le groupe de travail a identifié quatre priorités scientifiques et fronts de science :
* Analyser les effets de l'hétérogénéité à des échelles spatiales et temporelles emboitées

L'analyse des effets de l'hétérogénéité à différentes échelles d'espace et de temps reste un défi majeur en agroécologie. Répondre à cette priorité passe pour partie par un meilleur couplage entre les composantes abiotiques et biotiques, biophysiques et écologiques dans l'espace et le temps. Les progrès à venir nécessitent une meilleure compréhension de la dynamique de populations (par exemple de vecteurs de maladies), de populations en interaction (par exemple de pathosystèmes) et de communautés (par ex. d'ennemis naturels de ravageurs) dans des environnements hétérogènes et changeants. Le rôle des interfaces entre milieux cultivés et milieux semi-naturels (refuge, 'spill-over', etc.) reste sous-documenté, que ce soit pour la gestion des maladies (Alexander et al., 2014) ou la provision du contrôle biologique ou de la pollinisation (González-Varo et Vilà, 2017). Les effets de la diversification de la gestion agricole sur l'intensité et la stabilité des processus écologiques d'intérêt en agroécologie sont peu connus à l'échelle du paysage. Les effets de concentration et de dilution, de connectivité et de régulation des flux (zone tampon, zone source critique) induits par la configuration spatiale des mosaïques paysagères et les effets conditionnels de la gestion aux échelles parcellaires et paysagères sont encore mal compris. Le développement de modèles multi-organismes (en interaction) à l'échelle de paysages permettrait de mieux comprendre la provision de fonctions et services aux différentes échelles d'espace et de temps.

L'Inra est déjà très impliqué sur ces différentes questions, que ce soit en épidémiologie végétale ou animale (approches de modélisation), en écologie du paysage appliquée au biocontrôle et à la pollinisation (approches d'écologie comparative et d'expérimentation), et sur les flux d'éléments chimiques (pesticides, nutriments). Les recherches impliquent des chercheurs des départements EA, EFPA, MIA, SA, SAD et SPE disséminés dans la plupart des centres Inra et dont le point commun est la compréhension de processus biophysiques à l'échelle des paysages.

* Développer des approches intégrées pour traiter de la multifonctionnalité des paysages

Les processus abiotiques sont généralement considérés de manière compartimentée dans le paysage, et le plus souvent peu de processus écologiques sont considérés de façon simultanée (et encore moins en interaction). Les flux entre sol, eau et air sont de mieux en mieux couplés (cas de l'azote) mais cela reste l'exception. Les travaux traitant d'un ensemble de flux dans une vision intégrative sont rares. Au final, la question de la complémentarité ou de la synergie entre différentes fonctions n'est que peu abordée. Ces verrous limitent notre capacité à analyser plusieurs questions crucales en agroécologie, et notamment en quoi la coexistence de systèmes de production différents au sein d'un même territoire permet une synergie de différentes fonctions.

Le développement d'études intégrées pour appréhender les impacts des systèmes de production à l'échelle paysagère sur les ressources et les organismes reste donc un défi majeur. Ce défi peut en partie être relevé par des approches de modélisation intégrée visant un meilleur couplage de processus pédologiques/hydrologiques/atmosphériques entre eux et avec des processus écologiques. L'étude des interactions entre flux abiotiques et biotiques reste embryonnaire, mais une réflexion récente à l'Inra a permis la présentation d'un cadre de modélisation sur ces aspects (Vinatier et al., 2016). Le recours à la simulation de paysages nécessitera de nouveaux développements notamment pour intégrer les rétroactions entre le processus d'intérêt et la structure du paysage, prendre en compte la diversité des acteurs et accroître le réalisme des modèles de décision. Pour autant, la complexité d'un modèle intégrant ces différentes composantes est un facteur limitant et d'autres pistes sont proposées (voir plus loin). Dans ces approches intégrées, il semble crucial d'intégrer les sciences économiques et sociales dès l'amont (et non *a posteriori*). On peut regretter que les nouveaux
plafonds des demandes financières dans le cadre de projets ANR limitent aujourd'hui la capacité de l'Inra à monter des projets collaboratifs nationaux ambitieux sur ces thématiques.

L'Inra dispose de compétences dans l'étude de flux abiotiques (unités AGIR, EcoSys, LISAH, SAS) et des processus biotiques à l'échelle de paysages (unités Agroécologie, BAGAP, BioSP, CEBC, IGEPP, PSH, SAVE, etc.). Certaines unités d'économie, de sociologie ou de sciences de gestion sont investies sur ces sujets (unités CEE-M, Economie Publique, SAD-APT).

* **Rendre compte de la diversité des acteurs dans l'analyse des processus biophysiques à l'échelle des paysages**

La participation des acteurs est un facteur clé dans l'analyse des processus biophysiques dans un paysage, d'où l'importance des recherches sur les instruments de politiques publiques, les instruments plus volontaires tels les incitations non-économiques ('nudges') et les processus de construction de cadrage commun et d'apprentissage collectif ('community building') entre les acteurs des paysages. L'identification de mécanismes incitatifs permettant la coordination des différents acteurs du territoire pour promouvoir une gestion agroécologique des paysages demeure un enjeu majeur. Des chercheurs du département SAE2 s'intéressent à ces questions mais les forces sont limitées. Les équipes ont identifié un potentiel de collaboration fort sur cette thématique avec Chris Costello (UC Santa Barbara) qui a été professeur invité à Montpellier et qui souhaite poursuivre les interactions via une année sabbatique à Paris.

On note également que les modèles formels utilisés dans le cadre des systèmes socio-écologiques considèrent le comportement humain par le modèle de l'acteur rationnel et ne rendent pas compte de la complexité du comportement humain. Intégrer cette complexité dans des modèles formels est un front de science majeur en sciences de gestion (Schlüter et al., 2017). Relever ce défi implique d'étudier des acteurs et des collectifs d'acteurs en interaction dans des études interdisciplinaires, incluant une interdisciplinarité intra-SHS (économie, sciences de gestion, sociologie, anthropologie) pour une meilleure intégration des différents aspects du comportement humain. Il semble également important de privilégier le lien à l'action ('learning by doing') pour sortir de l'inertie des collectifs d'acteurs et du manque de preuves de concept de l'agroécologie à l'échelle des paysages. Les forces en présence à l'Inra sur ce thème sont à ce jour limitées.

Enfin, des chercheurs de MIA s'intéressent aux approches de modélisation multi-agents ou de décision sous incertitude, et aux moyens qu'elles offrent de coupler la modélisation de processus biophysiques et le comportement d'acteurs multiples et différenciés en interaction.

* **Accompagner la conception de paysages agroécologiques**

Les priorités précédentes doivent contribuer à la conception de paysages agroécologiques, s'appuyant sur un ensemble de fonctions et de services écosystémiques et rencontrant les demandes et l'organisation des acteurs.

Les paysages sont des échelles collectives et la mise en place et la gestion de fonctions écologiques à cette échelle impliquent une mobilisation collective des acteurs. Cette mobilisation peut être renforcée par le développement d'indicateurs et d'outils de décision pour les acteurs des paysages, d'autant plus s'ils sont co-construits avec ces acteurs via des dispositifs de recherche participative ou de recherche-action. De tels dispositifs induisent la sensibilisation et la participation des acteurs tout en offrant des perspectives de recherches interdisciplinaires novatrices. La modélisation et la simulation de processus biophysiques et écologiques, l'identification de règles de décision par diverses démarches (par exemple, métamodélisation), la modélisation d'accompagnement et les jeux sérieux
('serious game') sont des outils qui peuvent contribuer à la conception de paysages agroécologiques, et à des boucles de progrès dans le cadre d'une gestion adaptative. Plusieurs équipes Inra (Economie Publique, SAD-APT, BIOGER, Agronomie, MalAGE, BIOSP) prévoient de coupler des modèles analysant la performance des paysages en termes de production, protection des cultures, bilan de gaz à effet de serre (GES), pollinisation et biodiversité pour identifier des paysages multiperformants (par exemple, projet API-SMAL du LabEx BASC).

Les priorités méthodologiques identifiées pour ce thème sont les suivantes :

* **Dispositifs d'acquisition de données**

L'analyse et la modélisation de processus spatio-temporels complexes, tels que ceux en oeuvre à l'échelle de paysages ruraux, sont souvent confrontées à la difficulté de disposer de jeux d'observations cohérents spatialement et répartis sur des durées significatives. Ainsi, pour la conception ou l'analyse de systèmes agroécologiques paysagers, trois priorités complémentaires sont à noter.

D'une part, la création de **sites d'observation et/ou d'expérimentation pluridisciplinaires** ('experimental landscape ecology'). Les observatoires ou les Zones Ateliers actuels peuvent être de bons candidats du fait de leur bonne documentation sur des durées avoisinant souvent de 1 à 3 décennies et de consortiums de recherche et développement bien rodés. Ils nécessiteront toutefois dans la plupart des cas d'être étendus au plan thématique (biophysique, biotechnique, SHS) et/ou instrumental afin de permettre une acquisition coordonnée de l'ensemble des données pour l'étude de systèmes de production agroécologiques. Il existe aussi un intérêt certain à favoriser l'émergence et la pérennisation de « réseaux » de paysages contrastés permettant de considérer de façon harmonisée des situations de production et des gradients paysagers importants. Un exemple de cette logique à l'Inra est le réseau national SEBIOPAG, réseau pour l'étude des services écosystémiques assurés par la biodiversité dans les paysages agricoles, qui rassemble des paysages localisés dans 5 régions françaises (Bretagne, Bourgogne Franche-Comté, Nouvelle Aquitaine, Occitanie, PACA) <fnref n="22" />.

D'autre part, le **développement ou le renforcement des moyens d'observation**. Une attention doit être portée à l'utilisation et au test de nouveaux capteurs (proxi- et télédétection) afin de pouvoir accéder à des données haute densité et haut-débit pour l'ensemble des variables (biotiques, abiotiques et pratiques des acteurs), nécessaires pour l'analyse de la variabilité des phénomènes écologiques et agronomiques à l'échelle paysagère (lien avec le thème de l'ARP sur les agroéquipements).

Enfin, à cela peut être ajouté le développement d'approches participatives pour compléter l'observation scientifique par les connaissances expertes d'acteurs ou par des observations non formelles opérées par des acteurs non scientifiques ou professionnels. On pourrait également envisager la mise en place d'expériences économiques à grande échelle pour étudier les mécanismes incitatifs permettant d'enrôler les agriculteurs dans des mesures agro-environnementales de conception innovante (bonus d'agglomération, engagements collectifs, rémunération au résultat ...).

* **Gestion et analyses statistiques des données**

Les méthodes statistiques sont à adapter pour traiter de données hétérogènes. Les modèles à l'échelle des paysages sont multidisciplinaires (écologie, sociologie, agronomie) et doivent donc considérer une diversité de type de données (par exemple, comptage, occurrence, mesure spectrale, marque génétique) issues aussi bien des approches de 'big data' (images aériennes, séquençage haut-

<footnote n="22">²² http://sebiopag.inra.fr/</footnote>
débit, etc.) que d'observations plus ponctuelles telles qu'elles sont souvent réalisées en écologie. Dans ce cadre, les méthodes statistiques classiques ne s'appliquent plus. De nombreux outils ont été développés et sont maintenant utilisés assez couramment en écologie spatiale (régression PLS pour les multicolinéarités ou le traitement des 'big data', arbre de décision et forêt aléatoire pour les variables hétérogènes et la prédiction, statistique spatiale via INLA, etc.). Cependant, les données actuelles sont de plus en plus spatio-temporelles. Elles demandent donc de caractériser des dépendances dans l'espace et le temps liées aux dynamiques des processus étudiés. L'extension des modèles issus de la statistique spatiale vers le spatio-temporel est encore en développement. Bien que des solutions sous R existent, un travail de transfert vers les non-spécialistes est nécessaire. Enfin, ce passage peut aussi se faire via la modélisation explicite des dynamiques des processus étudiés. Le développement de ces approches dites mécanistico-statistiques est en plein essor du fait des avancées en statistiques computationnelles (optimisation de problèmes complexes, statistiques bayésiennes, ABC, 'pattern oriented modelling').

* **Approches de modélisation, de simulation et d'extraction de connaissance**

Une difficulté majeure est de trouver un compromis acceptable entre une modélisation trop complexe non gérable et une modélisation trop simpliste ne représentant pas (ou mal) les interactions aux échelles des paysages. La modélisation en environnement hétérogène s'oriente d'une part vers la modélisation intégrée ou ensembliste (couplage de modèles) pour étudier des systèmes complexes et des interactions entre processus, et d'autre part vers la méta-modélisation, c'est-à-dire la conception de modèle édictant des règles apprises des simulations faites sur des 'runs' de modèles plus complexes pour mieux adapter la modélisation aux besoins des acteurs. Une autre stratégie pourrait être de combiner deux approches, d'une part de type plateforme MAELIA à Toulouse qui agrège des connaissances imparfaites, d'autre part des études ciblées pour approfondir les connaissances. Dans ce cas, les études ciblées peuvent être calibrées sur la base de données et de connaissances expertes mais les liens entre les briques demeurent difficiles à établir. L'approche expérimentale avec manipulation de paysage et suivi à long terme ou les dispositifs de type réseau de paysages contrastés sont dans tous les cas intéressants puisque répondant aux besoins de calibration/validation des modèles. La simulation de scénarios peut permettre de repérer des configurations spatiales et/ou temporelles pour une fonction ou pour un ensemble de fonctions visées. Elle permet d'avoir accès à de nombreuses variables agrégées à différentes échelles de temps et d'espace, ce qui la rend utile aux usagers pour comprendre, analyser ou décider. L'exploration des données de simulation demande de nouveaux développements en méthodes informatiques de type fouille de données et apprentissage (Bouadi et al., 2017) mais aussi des avancées dans le domaine de la visualisation ou de la requête de données spatio-temporelles.

## Les cadres de travail et partenariats

Les apports des départements et des métaprogrammes

* **Départements**

Les thématiques de ce thème sont traitées dans plusieurs départements de l'Inra :

* **Département EA** :

- Enjeu 2 – Objectif opérationnel 3. Concevoir des modes et des systèmes de contrôle des bioagresseurs basés sur la biodiversité fonctionnelle et le biocontrôle, à plusieurs échelles, de la plante au paysage.
- Enjeu 3 – Objectif opérationnel 2. Développer les approches de gestion intégrée des milieux et de leurs ressources naturelles (air, eau, sols) afin d'optimiser leur usage agricole tout en préservant, voire restaurant, leur qualité et les services écosystémiques qu'ils procurent.

o Département SPE : Priorité S-2.2. Comprendre les régulations trophiques et le service de pollinisation ; identifier les structures paysagères et les pratiques permettant de les mobiliser.

o Département SA : Champ Thématique 3 : Epidémiologie, dynamique des processus pathologiques et infectieux (agents et vecteurs) : dynamique de populations ou communautés d'agents-de vecteurs-d'hôtes.

o Département SAD : Priorité 1 - Agroécologie pour l'action (AEA).

o Département MIA : Axe Méthodologique Extraction de connaissances à partir de données et modélisation intégrative de systèmes complexes ; CT2. Mathématiques et informatique pour la biologie des populations, l'écologie et l'épidémiologie ; Priorité Thématique 2. Modélisation de processus agroécologiques et application à la conception et l'optimisation de services écosystémiques par l'agriculture.

o Département SAE2 : CT2. Protection de l'environnement, gestion des ressources naturelles et des territoires.

o Département EFPA : Défi 1. Des processus et fonctions écologiques aux services écosystémiques (en lien avec la biodiversité). Priorité 1.2 : Comprendre le rôle fonctionnel de la biodiversité. Priorité 1.3 : Passer de la connaissance des processus aux services écosystémiques.

• Métaprogrammes

En parallèle, plusieurs métaprogrammes soutiennent ou ont soutenu des recherches sur les thématiques relatives à ce thème :

o EcoServ a traité des liens entre composantes agronomiques et biologiques dans les agroécosystèmes à plusieurs échelles, et des fonctions et services fournis par la mosaïque agricole.

o SMaCH a traité de nombreuses questions relatives au déploiement de stratégies de protection des cultures à l'échelle paysage et territoire, avec une ouverture aux SHS (stratégies d'acteurs).

o ACCAF s'est intéressé aux impacts du changement climatique sur les ressources naturelles à l'échelle de paysages/territoire.

o GISA s'est positionné explicitement dans le cadre de la dynamique One Health, à l'interface de la santé de l'animal et de l'homme. Il avait aussi pour vocation d'intégrer des programmes de recherche sur la santé animale à l'échelle du paysage (maladies zoonotiques, réservoirs dans la faune sauvage, maladies vectorielles, résistance aux antibiotiques ou autres xénobiotiques dans l'environnement...).

o MEM a été le support du développement de connaissances sur les communautés microbiennes des sols et de la rhizosphère et sur leurs fonctions.

Enfin, des réseaux thématiques Inra traitent de questions centrales aux thématiques évoquées ici. On peut citer le réseau méthodologique PAYOTE qui traite de la représentation du paysage, la simulation dynamique des paysages, la fouille de données et l'initialisation de paysages virtuels, ainsi que l'analyse de l'impact du paysage sur les processus. Un autre réseau d'intérêt est ModStatSP (Modélisation et statistique en santé des plantes – réseau MIA-EA-SPE) qui rassemble des chercheurs autour de la thématique plante-bioagresseurs et de l'épidémiologie.
## Outils et infrastructures mobilisés ou à développer

D'une manière générale, l'étude de processus en interaction à l'échelle du paysage se heurte au fait que les résultats sont souvent contingents à un site (site-spécifiques) donc peu généralisables. De ce fait, on aurait tendance à penser en termes de recherche « située ».

Dans le même temps, la multiplication des études de processus écologiques aux échelles paysagères a récemment stimulé les approches de type méta-analyse sur les effets du paysage sur quelques fonctions écologiques (lesquelles demeurent néanmoins encore rares). Ces méta-analyses se sont souvent révélées non conclusives mais ont permis de prendre toute la mesure : (i) du manque de références sur certaines questions ; (ii) du réel poids de la spécificité des sites ; et (iii) de la complexité des réponses écologiques, souvent tributaires des effets interactifs (conditionnels) de facteurs agissant à plusieurs échelles (notamment gestion parcellaire et paysage), effets non pris en compte dans les méta-analyses. Au final, une solution pourrait être de travailler sur un dispositif de type « réseau de paysages contrastés » dont on connaît initialement les différences intrinsèques (caractéristiques paysagères, systèmes d'exploitation et pratiques agricoles associées, historique des activités agricoles, etc.) et de rechercher au sein de ce réseau des signaux génériques (voir par exemple Ricci et al., in prep). Quoi qu'il en soit, on peut faire le constat qu'il existe peu de données disponibles (ou des données dispersées) sur l'ensemble des composantes biotiques et abiotiques d'un paysage, et encore moins dans un réseau structuré de paysages.

En termes d'infrastructures, le réseau des Zones Ateliers (RZA) et divers SOERE sont mobilisés pour certaines recherches. Plus généralement, de nombreux sites de suivi/monitoring sont utilisés par les chercheurs Inra, sans être nécessairement labellisés. Il existe aussi des dispositifs de manipulation de la biodiversité pour en tester les effets sur les interactions biotiques et abiotiques (par exemple, ORPHEE-TreeDivNet, Plateforme CA-SYS sur l'UE de Dijon-Bretenière). Pour autant, les avancées discutées dans le cadre de ce thème présupposent une réelle pluridisciplinarité, où les méthodes existantes dans chaque discipline sont déployées sur un paysage/territoire unique sur lequel les acteurs ont une réelle volonté de s'engager dans une transition agroécologique. Il s'agit non seulement des ZA (voir par exemple Bretagnolle et al., 2018) mais aussi de groupements d'acteurs comme certains GIEE ou Groupes Dephy-ferme. C'est aussi le cas des zones où une contrainte environnementale forte rend nécessaire une transition (zones à enjeu eau-biodiversité comme par exemple des aires d'alimentation de captage, milieux aquatiques eutrophisés, etc.).

## Partenariats académiques nationaux et internationaux

Le partenariat académique national est déjà bien développé avec l'ensemble des instituts de recherche (CNRS, Irstea, CIRAD, INRIA) ainsi que de nombreuses universités et écoles d'ingénieurs. Il s'exprime dans des projets collaboratifs mais aussi, à plus long terme, sous la forme de réseaux formalisés, par exemple le réseau national RECOTOX<fnref n="23" />, une initiative de l'Inra, du CNRS et d'Irstea, qui rassemble des expertises et des dispositifs instrumentés autour de l'écotoxicologie à l'échelle des paysages. Il demeure intéressant de développer les interactions entre chercheurs en biophysique, biotechnique et sciences humaines et sociales.

Les programmes supports internationaux sont diversifiés : H2020, Biodiversa, partenariat bilatéral Inra/CSIRO, etc. L'Inra s'investit aussi dans des réseaux thématiques (par exemple le réseau international SESYNC sur le contrôle biologique ; Karp et al., 2018). De nombreux dispositifs/infrastructures sont des supports potentiels pour des collaborations internationales (LTOs, AnaEE, ILTER, TERENO). L'Inra a donc déjà de nombreuses collaborations internationales sur les

<footnote n="23">²³ https://www.recotox.eu/</footnote>
thématiques traitées par ce groupe, avec notamment des équipes identifiées comme les meilleures équipes du domaine. L'expérience des 'biodiversity exploratories' développés en Allemagne semble particulièrement pertinente pour cette thématique et des collaborations pourraient se renforcer. A noter qu'une réflexion est en cours pour mettre en place un partenariat recherche et formation avec la 'Bren School of Environmental Science & Management' (University of California, USA) sur des aspects interdisciplinaires (incluant l'économie) relatifs à ce thème.

## Partenariats socio-économiques et de transfert pour l'innovation

On dénombre de nombreux partenariats entre équipes Inra et Chambres d'Agriculture sur des problématiques paysagères, mais le plus souvent sur des fonctions précises ou des leviers particuliers (par exemple Agrotransfert Bretagne Territ'Eau sur les fonctions régulatrices des bordures de champ et des zones humides ripariennes). Certains partenaires de projets en cours (par exemple Réseau CIVAM, CDC Biodiversité) sont intéressés par l'étude de la performance de paysages agroécologiques. Les projets élaborés dans la perspective de l'appel d'offres du PIA sur les TIGA sont une opportunité de développer de nouveaux partenariats socio-économiques et d'aborder de nouvelles questions avec les acteurs des territoires. C'est notamment le cas du projet « Dijon, territoire modèle du système alimentaire durable de 2030 » porté par Dijon Métropole et développé en étroite collaboration avec l'Inra sur la transition du Grand Dijon vers une agriculture « agroécologique » par et pour les acteurs.
## Périmètre, bilan et priorités

### Périmètre

Par définition, un système agroécologique mobilise la diversité biologique à tous ses niveaux d'organisation et de fonctionnalité. Cependant, la littérature considère le plus souvent le niveau taxonomique de la diversité et les interactions entre espèces. Le périmètre de ce groupe de travail est d'abord la diversité génétique intra-spécifique, mais il peut être étendu aux associations d'espèces et à la domestication de nouvelles espèces.

### Les enjeux cognitifs sont :

* D'évaluer la contribution de la diversité génétique à la performance des systèmes agroécologiques des cultures et des élevages.

* De comprendre les mécanismes d'action de cette diversité, ainsi que l'effet de la gamme de diversité et de la gamme de variation environnementale sur l'amplitude des interactions « Génétique x Environnement ».

* D'identifier les traits d'intérêt majeurs impliqués dans les interactions plantes/plantes et animaux/animaux pour le maintien de la diversité et la performance agroécologique des cultures d'une part, de l'élevage d'autre part, et pour favoriser les complémentarités entre cultures et élevage.

* De définir la gamme de diversité permettant l'expression des mécanismes favorables au développement de systèmes de production plus robustes (= supportent plus facilement les aléas), plus résistants (= absorbent les chocs sans se déformer), et plus résilients (= reprend plus facilement une forme d'équilibre après la « déformation » induite par les aléas).

### Les enjeux finalisés sont :

* De définir des critères de sélection et les gammes de variabilité génétique favorables de ces critères pour le fonctionnement agroécologique de l'unité de production.

* De développer des schémas de sélection innovants qui prennent en compte des objectifs de diversité.

* De définir le déploiement spatio-temporel de la diversité en relation avec le service attendu.

* De lever les verrous liés à : (i) l'évaluation et l'inscription des cultures diversifiées ; (ii) la difficulté de gestion et l'augmentation du travail de l'agriculteur/éleveur en cultivant/élevant la diversité ; (iii) la diminution de garantie de qualité qui peut être engendrée par la diversité ; et (iv) l'automatisation des processus de transformation et la standardisation attendue pour le produit final.

### Les avancées scientifiques majeures des 3-5 dernières années

Les travaux considérant la contribution de la diversité génétique infra-spécifique au développement de systèmes agroécologiques sont récents et ont émergé chez les plantes un peu plus tôt que chez les animaux. La nouveauté de cette approche a été explorée et discutée par des articles de synthèse en 2015 chez les plantes (Litrico et Violle, 2015) et en 2016 chez les animaux (Phocas et al., 2016a, 2016b). L'utilisation de la diversité diffère actuellement entre systèmes végétaux où une seule variété homozygote peut représenter la majeure partie des cultures d'une espèce (blé par exemple) et systèmes animaux où il existe une part importante de diversité intra-troupeau, même dans les races fortement sélectionnées (vaches laitières par exemple). Malgré cette différence, les
concepts mobilisés et les constats réalisés présentent de nombreux points communs à la sélection animale et à la sélection végétale.

En ce qui concerne les peuplements cultivés, outre les mélanges variétaux sur lesquels la littérature ancienne est relativement fournie, en particulier en ce qui concerne leur plus-value sur le contrôle des maladies, les principales avancées concernent la mise en évidence du rôle positif de la diversité génétique sur le fonctionnement des communautés végétales et les mélanges d'espèces. Certaines références récentes (Zuppinger-Dingley et al., 2014 ; Prieto et al., 2015 ; Schöb et al., 2015 ; Van Moorsel et al., 2018 ; Isbell et al., 2017) ont mis en évidence des effets de la diversité génétique sur le fonctionnement des communautés. Des études sont en cours sur le sujet au sein du département BAP et certains résultats récents ont montré un effet positif de la diversité génétique sur, d'une part, la stabilité de production de biomasse et la résistance à la sécheresse de mélanges spécifiques (Prieto et al., 2015 ; Meilhac et al., 2018), et d'autre part sur la structuration des espèces composant un mélange cultivé (Meilhac et al., 2018). Une **place de leader** pourrait ainsi être occupée par l'Inra sur les relations entre la **diversité génétique**, le **fonctionnement des communautés** et la **fourniture de services écosystémiques** dans les agroécosystèmes en relation avec l'amélioration des plantes.

L'inclusion et la prise en charge de cette diversité génétique dans la sélection et les schémas de sélection sont aussi relativement peu fréquentes dans la littérature récente (notons tout de même pour les mélanges variétaux la revue de Barot et al., 2017), en particulier lorsque l'on s'intéresse aux couverts multispécifiques. Mais certains projets en cours ou récemment terminés s'appuient sur de la méthodologie ancienne développée pour les mélanges variétaux ou les populations composites. Un exemple de résultat récent dans ce domaine, qui s'inspire d'une publication plus ancienne sur le sujet (Wright, 1985), est en cours de valorisation (Sampoux et al., in review). Il concerne la sélection pour les mélanges d'espèces et est issu de l'évaluation théorique de trois schémas de sélection pour l'aptitude à l'assemblage interspécifique : un schéma basé sur la sélection des espèces en pur, un schéma basé sur la sélection de l'aptitude réciproque à l'association (S-ARA) et un schéma basé sur l'aptitude générale à l'association (S-AGA). La comparaison des gains attendus à ceux de la sélection habituellement pratiquée sur des tests de descendance en condition mono-spécifique a montré que lorsque la sélection porte sur des traits soumis à des effets génétiques de compétition/facilitation, la sélection sur les performances en culture pure ne permet pas d'atteindre un gain génétique sur la performance du mélange aussi important que les méthodes conçues pour l'amélioration des performances en mélange. Autrement dit, il est pertinent de **modifier les schémas de sélection si on souhaite proposer les meilleures associations variétales**.

Une des problématiques portant sur les mécanismes sous-jacents à l'effet de la diversité, et qui s'étend aux traits à sélectionner pour des cultures diversifiées tire parti de la littérature de l'écologie des communautés pour définir des hypothèses sur les traits majeurs. Litrico et Violle (2015) ont proposé de relier certains traits majeurs avec la dynamique de croissance, la phénologie et l'architecture aérienne, mais il existe encore peu de preuves expérimentales sur le sujet (voir tout de même Meilhac et al., in review et la revue de Barot et al. 2017 sur les mélanges variétaux).

Le développement de la sélection participative pour les céréales est un autre type d'avancée scientifique, qui joue sur l'organisation de la sélection et la valorisation de ressources génétiques en même temps que sur la détermination des critères. La France est dans le top 5 de ce domaine. Les travaux récents (Vindras-Fouillet et al., 2014 ; Thomas et al., 2015 ; Rivière et al., 2015a, 2015b ; Barbillon et al., 2015 ; Demeulenaere & Goldringer, 2017 ; Demeulenaere et al., 2017) sur la sélection participative ont permis des avancées méthodologiques sur l'évaluation à la ferme de « variétés populations », permettant la comparaison de leurs performances dans des réseaux d'essais grâce à l'utilisation de statistiques bayésiennes, mais aussi le développement d'une base de donnée dédiée
(Shinemas), centrale dans la gestion des informations, les analyses de statistiques et génétique des populations (package R PPBstats), et les retours faits aux praticiens. Par ailleurs, le nombre croissant d'agriculteurs et de populations gérées par ces derniers témoigne de l'intérêt de ces pratiques par les sélectionneurs.

En sélection animale, l'objectif de concilier progrès génétique et maintien de la diversité intra-race est en fait un sujet ancien, avec des travaux méthodologiques qui proposent soit de maximiser le progrès génétique à niveau de consanguinité fixé, soit de minimiser l'augmentation de consanguinité à niveau de progrès génétique fixé. Ces travaux reposaient uniquement sur l'utilisation des relations de parenté et l'application de ces méthodes a été révolutionnée par le séquençage des génomes et l'accès à un marquage dense du génome, qui permet de caractériser et de piloter la diversité à un niveau bien plus fin en analysant la variation de diversité en fonction de la région du génome. Cette évolution culmine avec le développement de la **sélection génomique**, dont la publication fondatrice date de 2001 (Meuwissen et al., 2001), mais qui a dû attendre la généralisation d'outils de génotypage peu coûteux et l'amélioration des méthodes de calcul avant d'être appliquée en routine depuis maintenant dix ans chez les bovins. Des méthodes ont alors été développées pour estimer la part génétique des interactions sociales afin de traiter les questions de bien-être animal, en modélisant l'influence d'un animal sur les performances des autres animaux au sein d'un même groupe ; là aussi la génomique vient améliorer la puissance de prédiction des interactions pour diminuer l'impact des comportements de cannibalisme (Alemu et al., 2016), mais ces méthodes ont encore été peu considérées pour d'autres caractères (qui restent à identifier dans le cadre de systèmes agroécologiques performants) que le bien-être. Un exemple est donné par Bergsma et al. (2008) sur l'efficacité alimentaire chez le porc.

La vision actuelle en génétique animale repose soit sur la diversité de l'offre des reproducteurs pour l'adaptation aux besoins plus ou moins locaux (cas des ruminants), soit sur une plus grande combinatoire de lignées pour le croisement (porc ou volailles). Mais le niveau de diversité intra-troupeau n'est pas un objectif en soi, alors que Blanc et al. (2013) ont montré par la modélisation que les troupeaux diversifiés (diversité intra-race dans le troupeau) sont plus stables, rejoignant ainsi des constats faits en génétique végétale avec les mélanges variétaux et les mélanges d'espèces.

Dans le cas des forêts, les voies favorisées pour valoriser la diversité génétique sont :

* L'enrichissement génétique des peuplements, avec toujours un objectif de maintenir la diversité (in situ) pour les climats de demain et favoriser la création de diversité en mélangeant des pools génétiques qui vont se croiser entre eux (provenances allochtones ou variétés améliorées de la même espèce que le peuplement en place, voire dans certains cas espèces apparentées pouvant s'hybrider).

* L'utilisation d'espèces exotiques, qui n'est pas nouvelle et se fait souvent dans des systèmes de plantation-replantation (Douglas par exemple). Mais les espèces introduites peuvent aussi se régénérer naturellement (cèdre par exemple). Ce type de peuplement, si sa diversité génétique est suffisante, présente l'avantage de limiter la consanguinité dans les premières générations.

Ces deux stratégies innovantes combinant plantation et régénération naturelle, enrichissement génétique et espèces introduites en régénération, comportent des risques et des avantages qu'il faut bien évaluer : c'est une source supplémentaire d'incertitudes à gérer.

## Quelques 'success stories' impliquant l'Inra

C'est dans le domaine végétal que les 'success stories' les plus visibles ont été identifiées :
* Projets ANR PRAISE et Wheatamix (2013, coordination Inra - suite premier chantier agroécologie)

○ Le projet PRAISE, retenu pour financement en 2013 dans le cadre de l'appel ANR BIOADAPT, était focalisé sur la prairie temporaire semée plurispécifique dont la diversité intra- et interspécifique est une composante intrinsèque jusqu'ici peu exploitée. L'objectif général était de poser les bases génétiques et écologiques de l'amélioration des espèces destinées à une utilisation en mélange en s'appuyant sur l'étude des prairies devant faire face aux aléas climatiques. Plus spécifiquement, il s'agissait (i) d'identifier les conditions génétiques et écologiques qui favorisent une production importante et stable des prairies multispécifiques au cours du temps ; et (ii) de fournir les bases théoriques d'un schéma de sélection innovant des espèces fourragères prairiales dans la perspective d'une utilisation en mélanges plurispécifiques. Le projet a travaillé à l'interface de plusieurs disciplines (génétique quantitative, écophysiologie, écologie fonctionnelle des communautés, génétique des populations) en combinant expérimentations et modélisation pour l'analyse et la compréhension de l'effet de la distribution des caractères fonctionnels. Le couplage des modèles individu-centré et de l'approche fonctionnelle a permis une prise en compte efficace de la variabilité génétique intraspécifique. Un effet complémentaire de la diversité spécifique et de la diversité génétique (intraspécifique) dans la production des communautés a été mis en évidence (Prieto et al., 2015). Alors que la diversité spécifique améliore la production de biomasse cumulée en régime hydrique limitant, la diversité génétique quant à elle influence positivement la stabilité de la production des communautés prairiales semées dans les conditions testées. Par ailleurs, l'analyse de la variabilité de la morphogenèse aérienne et racinaire d'un large panel d'espèces choisies pour leur importance agronomique et leurs traits morphologiques contrastés a permis : (i) de vérifier que les hypothèses sur lesquelles était fondée la morphogenèse dans le modèle L-legume étaient robustes ; et (ii) de récolter les données nécessaires au paramétrage de ce modèle pour un large panel de morphotypes (Louarn et Faverjon, 2018).

○ Le projet WHEATAMIX, retenu pour financement en 2013 dans le cadre de l'appel ANR AGROBIOSPHERE avait pour but principal de mieux évaluer le rôle possible des **associations variétales intra-champ** pour renforcer la multifonctionnalité et la résilience des systèmes agricoles dans le contexte du changement global. WHEATAMIX s'est focalisé sur la production de blé dans le bassin parisien. Il reposait sur une approche pluridisciplinaire impliquant des généticiens, agronomes, écophysiologistes, écologistes, économistes, chercheurs en sciences de la gestion et des acteurs de la filière (chambre d'agriculture, agriculteurs). Le projet s'est attaché à mieux comprendre les interactions entre variétés, et avec le milieu, pour obtenir des associations performantes, que ce soit en terme de rendement et de qualité, de services écosystémiques ou encore de débouchés pour la production. Il visait notamment à établir de façon participative des règles d'assemblage des variétés, et à évaluer leur pertinence dans différents contextes de production.

* **Projet « Riz éternel »**

Le projet « Riz éternel » a été soutenu dans le cadre du métaprogramme SMACh. Lancé en 2014, ce projet vise à étudier la gestion durable des résistances variétales du riz dans les rizières chinoises de Yuanyang inscrites au patrimoine mondial de l'Unesco (sud du Yunnan). Il combine des approches de génétique, de génomique, d'analyse des réseaux sociaux et de modélisation. Dans cette région où les agriculteurs n'utilisent pas de fongicide, le riz est étonnamment préservé des épidémies. Si la présence de *Magnaporthe oryzae* y est avérée, ces rizières ne sont que très peu affectées par le champignon. Or, deux types de variétés de riz sont co-cultivés : du riz ordinaire (Indica) et du riz gluant utilisé pendant les fêtes (Japonica). Les travaux ont montré que les variétés Japonica présentent une forte immunité basale et peu de gènes de résistance tandis qu'à l'inverse, les variétés Indica possèdent une faible immunité basale et beaucoup de gènes de résistance. Ces deux types de variétés de riz ayant des systèmes immunitaires si différents ont conduit à l'existence de deux populations spécialisées de champignons capables d'infecter des variétés spécifiques de riz. Ces deux « armées » d'agents pathogènes ultra-spécialisées sont donc incapables de combattre sur tous les fronts (même si localement dans certaines parcelles, quelques « batailles » sont perdues par les plantes) et le champignon ne peut alors pas se disperser dans le paysage. Cette étude fait le lien entre deux des articles les plus cités en biologie des plantes ces quinze dernières années (Zhu et al., 2000 ; Jones et Dangl, 2006). Le premier porte sur un modèle de l'immunité des plantes (modèle zig-zag) qui prédit qu'un mélange approprié entre immunité basale et gènes de résistance
pourrait accroître la durabilité des résistances. Le second décrit un exemple chez le riz de succès d'utilisation de
la diversité des plantes comme générateur de durabilité de la résistance à la pyriculariose. Ces résultats montrent
que le déploiement de systèmes immunitaires diversifiés permet de développer des agrosystèmes présentant
une protection des plantes durable. Ils ouvrent des perspectives pour d'autres plantes de grande culture (blé
notamment).

* Marque pour les semences de mélanges prairiaux Jouffray Drillaud « M les Mélanges ».

Après plusieurs années de recherche et de sélection spécifique dédié aux mélanges fourragers multi-
espèces, Jouffray-Drillaud, filiale de Terrena, a lancé « M les Mélanges », gamme innovante de mélanges
fourragers multi-espèces, dont le comportement de chacune des variétés a été testé en situation de mélange,
afin de pouvoir garantir à l'éleveur des performances techniques aux champs et jusqu'à l'auge, et ce, sur la durée.
Les compositions fourragères avaient jusque-là résulté de l'association de variétés spécifiquement sélectionnées,
testées et évaluées pour leur performance en association, pour, au final, plus de productivité, un fourrage plus
équilibré et une haute valeur alimentaire. Afin de mettre au point ces compositions d'un nouveau genre,
l'aptitude à la compétition entre espèces, la vitesse d'implantation et la résilience ont été, pour la première fois,
prises en compte. La mise au point de ces compositions est le fruit des travaux menés par Jouffray-Drillaud
pendant 4 ans sur la station de Saint-Sauvant (86) en collaboration avec l'Inra de Lusignan dans le cadre du projet
PRAISE (voir plus haut) ainsi que du résultat des essais de la ferme expérimentale des Bordes (OIER/ARVALIS).

* Projet H2020 ReMIX

Le projet ReMIX (Redesigning European cropping systems based on species MIXtures), qui a démarré en 2017 et est coordonné par l'Inra, a pour objectif **d'exploiter les avantages des mélanges d'espèces**, essentiellement céréales et légumineuses à graines, pour concevoir des systèmes de culture agroécologiques plus diversifiés et résilients face aux aléas (économiques ou climatiques), et moins dépendants des intrants (engrais chimiques, pesticides...). Basé sur une approche pluridisciplinaire et multi-acteurs, ReMIX doit produire de nouvelles connaissances scientifiques transférables en agriculture conventionnelle et biologique. Il aborde les questions pratiques pour élaborer des solutions adaptées à la production des principales cultures de céréales et aux différentes conditions pédoclimatiques rencontrées en Europe. Les axes de travail du projet sont : (i) Réduire les facteurs qui freinent l'adoption de mélanges d'espèces par les agriculteurs et leur intégration dans les chaînes agroalimentaires ; (ii) Décrypter les interactions plante-plante pour optimiser l'usage des ressources (eau, azote, lumière) ; (iii) Déterminer l'influence des mélanges d'espèces dans le contrôle des maladies, ravageurs et adventices et dans la réduction des pertes de rendements ; (iv) Démontrer le rôle des mélanges d'espèces en améliorant l'apport de services écosystémiques et le développement de la résilience aux stress biotiques ; (v) Créer de nouvelles méthodes de sélection et de phénotypage, ainsi que de nouveaux outils adaptés aux mélanges d'espèces ; (vi) Produire du matériel végétal innovant (lignées et variétés) adapté aux mélanges légumineuses-céréales ; (vii) Développer des règles génériques pour les associations d'espèces en utilisant des modèles de simulation pour une production efficace de cultures commerciales ; (viii) Développer de nouvelles techniques culturales pour optimiser la performance des mélanges d'espèces ; (ix) Optimiser les paramètres et spécifications des machines agricoles pour la récolte et la séparation des espèces récoltées en mélange ; et (x) Développer une boîte à outils, un 'serious game' éducatif et des fiches techniques pour les agriculteurs et conseillers agricoles. Le projet intègre à la fois l'identification des besoins des utilisateurs finaux, la co-conception des expérimentations au champ et dans les exploitations agricoles et l'évaluation de nouvelles variétés et pratiques.

* Colloque Eucarpia sur « breeding for the mixtures » en 2018

L'Inra était représenté dans le conseil scientifique du premier colloque sur la sélection végétale pour les mélanges, organisé en février 2018 à l'Université de Kassel par la section « Agriculture biologique et à bas niveau d'intrants » de l'Association Européenne pour l'Amélioration des Plantes (EUCARPIA). Il était organisé en partenariat avec les projets ECO-PB, DIVERSify, INSUSFAR, HealthyMinorCereals, LIVESEED, ReMIX et Wheatamix.

Dans le cas des animaux, les 'success stories' sont proportionnellement moins nombreuses, et de
trois types :

* Quelques études mobilisent la diversité génétique pour le développement de nouveaux systèmes de production, plus résilients qui peuvent être qualifiés d'agroécologiques *a posteriori* ; c'est particulièrement le cas de projets développés en climat chaud dans un
contexte expérimental et partenarial (travaux Inra en Guadeloupe) ou dans un contexte d'aide
au développement (programme d'une ONG pour la sélection de la vache laitière en Inde,
financée par la fondation Bill & Melinda Gates) ; dans le cas de ce dernier programme, la
méthode est participative et permet un usage raisonné du croisement avec le maintien des
capacités d'adaptation des animaux à un climat chaud.

* Quelques études ont permis d'associer la production sous signe de qualité au maintien de la diversité génétique, l'exemple emblématique étant le poulet de Bresse, mais dans ce cas, l'objectif est la qualité du produit associée au maintien de la diversité génétique et pas le développement d'un système exploitant les régulations biologiques pour être résilient.

* De nombreuses études identifient des marqueurs génétiques liés à des caractères favorables au développement de systèmes agroécologiques mais ces marqueurs ne sont pas encore mobilisés pour la mise en place de ces systèmes agroécologiques. Les caractères concernés sont notamment l'efficacité alimentaire (substitution alimentaire, diminution des intrants et de la pollution ; projets chez les ruminants, les volailles, les poissons) et la résistance aux maladies (addition de critères de résistance aux maladies dans les programmes de sélection, diminution des intrants).

## Priorités scientifiques – fronts de science – priorités méthodologiques

Les **priorités scientifiques** identifiées pour ce thème sont les suivantes :

* Développer la **génétique des interactions** G×M×Ex×CxP, avec :

* G : Variabilité génétique entre individus (plantes, animaux, arbres) et entre populations ;

* M : Variabilité de l'environnement microbien : microbiote intestinal, microbiote de la feuille, des racines, du sol...<fnref n="24" /> ;

* E : Variabilité du milieu (climat, ressources en eau, système hydrologique, distribution des sols...) et prise en compte des interactions avec le fonctionnement de l'agroécosystème ;

* C : Conduite de l'exploitation, du système de production et du système de culture, avec notamment la question de la modélisation des choix de l'agriculteur ;

* P : Variabilité de la matière première issue d'exploitations agroécologiques, qui remet en cause le paradigme selon lequel la transformation peut gommer la diversité initiale.

* Développer des démarches couplées de **conception de systèmes de culture associés à différentes variétés ou mélanges**.

* Coupler les travaux sur l'évaluation multicritère menés sur la plateforme pluri-département MEANS avec la problématique de **pondération des objectifs de sélection**. Les départements GA et BAP ne participent pas à MEANS et pourtant l'évaluation génétique est toujours multicritère.

* Développer des **stratégies de sélection pour des populations en mélanges** de diverses races/lignées ou pour une utilisation en croisement permettant de mieux répondre aux besoins des systèmes à faibles niveaux d'intrants.

* Développer la **co-construction avec les acteurs** : Quels modes d'organisation des acteurs pour quelle méthode de sélection ? Comment définir une ressource génétique adaptée ?

* Utiliser la diversité pour **équilibrer le produit final** au lieu de gommer la variabilité par un processus de transformation qui altère le matériau de base suppose d'accepter de revoir les process. Il convient également de se poser la question de savoir si la variabilité initiale ne pourrait pas être un atout.

<footnote n="24">²⁴ La sélection végétale parle de phénotype augmenté ; la sélection animale identifie le microbiote comme une nouvelle composante de la prédiction des performances ; la notion d'holobionte (individu + microbiome) se développe.</footnote>