# Elaboration d'outils et méthodes d'analyse de la dynamique des espaces cultivés

Florent Levavasseur, Philippe Martin

► To cite this version:

Florent Levavasseur, Philippe Martin. Elaboration d'outils et méthodes d'analyse de la dynamique des espaces cultivés. Groupe de Travail Captage ONEMA, Office National de l'Eau et des Milieux Aquatiques (ONEMA). FRA., Jul 2015, Saint Mandé, France. 20 p. hal-01829206

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Submitted on 5 Jun 2020

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# Projet EMADEC : Elaboration d'outils et Méthodes d'Analyse de la Dynamique des Espaces Cultivés

F. Levavasseur, P. Martin

GT captage

Paris, 2 juillet 2015
Contexte du projet

* Mise en œuvre et actualisation des diagnostic territoriaux sur captages Grenelle et SDAGE

- Connaissance des successions de cultures

- Estimation des rotations mises en œuvre

- Dynamique localisée des systèmes de production

* Analyse ex ante des plans d'action proposés

- Estimation de l'impact quantitatif des plans d'action proposés par rapport à la situation actuelle (volet azote, concentration en nitrates)

- Evaluation multicritère des plans d'action proposés (environnement mais aussi production, revenus des différentes parties prenantes...)

- Intégration des contraintes et opportunités locales pour le changement des pratiques
Axes de travail du projet EMADEC

* Développement d'un outil pour étudier les dynamiques des territoires agricoles : RPG Explorer

* Méthodologie d'analyse des reconfigurations des territoires agricoles et des filières locales (non abordée ici).

* Construction de scénarios d'évolutions des territoires agricoles intégrant les dynamiques locales
# Une zone d'étude préférentielle : l'AAC du Vivier

* AAC de 12 000 ha s'appliquant à 3 captages, à proximité de la ville de Niort

* Captages alimentant plus de 100 000 habitants, impactés par les nitrates et les pesticides

* Activité agricole : polyculture (colza, tournesol, maïs, céréales...), polyculture-élevage (bovin lait et viande, caprin)

<figure><img src="image_2.png" /></figure>

* D'autres zones étudiées (Courance, plaine de Niort également) ou en prévision (IdF)
Plan

* Développement d'un outil pour étudier les dynamiques des territoires agricoles : RPG Explorer

* Construction de scénarios d'évolutions des territoires agricoles intégrant les dynamiques locales
# Principe général de l'outil

* Contexte d'utilisation : analyse locale du RPG par des utilisateurs non spécialistes pour étudier les dynamiques des territoires agricoles (asselement, successions, exploitations)

## Fonctionnement :

- Basé sur une base de données PostgreSQL / PostGIS

- Interface utilisateur (mais non cartographique)

- Organisation du logiciel en plusieurs modules :

* Modules d'import et de traitements des données

* Module de calcul de statistiques

* Module d'export des résultats

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Exemple d'une fenêtre d'un module</figcaption></figure>

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Diagramme de fonctionnement de l'outil</figcaption></figure>
# Intégration et filiation des données RPG, reconnaissance des séquences

## Intégration des données

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

RPG (plusieurs années)

<figure><img src="image_6.png" /></figure>

Limite AAC, BV...

<figure><img src="image_7.png" /></figure>

Sols

Intégration des données
« brutes » (peu ou pas de prétraitement)

## Filiation des îlots

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

Intersection des RPG par année, extraction des territoires d'exploitation

## Reconnaissance des séquences de culture

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

9 ha : Maïs -> Maïs

10 ha : Colza -> blé

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

<figure><img src="image_11.png" /></figure>

Blé
19 ha

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

<figure><img src="image_13.png" /></figure>

9 ha : Blé -> Colza

10 ha : Blé -> Maïs

Correspondance des surfaces de groupes de culture entre année (égalité, agrégation, désagrégation...)
# Résultats

* Qualification des îlots selon le territoire intersecté (sols, zone de vulnérabilité...)

* Reconstruction des territoires d'exploitations par année (transdépartementaux)

* Evolution du parcellaire

* Reconnaissance des séquences :

- Séquences concantées par îlot dans le fichier SIG

- Une séquence par ligne dans une table spécifique

<figure><img src="image_14.png" /></figure>

Surface de la séquence

Code culture

2011

2012

2013

<table><thead><tr><th>id_unique</th><th>qualif_seq</th><th>seqHI</th><th>seqHI</th><th>seqID2011</th><th>seqID2012</th><th>seqID2013</th></tr></thead><tbody><tr><td>0795418610_0795382838_07955849</td><td>1</td><td>0.09</td><td>19</td><td>19</td><td>19</td><td>19</td></tr><tr><td>0795374568_0795391037_07998723</td><td>1</td><td>0.3</td><td>19</td><td>19</td><td>19</td><td>19</td></tr><tr><td>0795413251_0795429490_07955633</td><td>1</td><td>0.78</td><td>1</td><td>3</td><td>4</td><td>5</td></tr><tr><td>0795416111_0795366186_07922865</td><td>1</td><td>1.67</td><td>6</td><td>4</td><td>3</td><td>3</td></tr><tr><td>0795445861_0795463241_07977650</td><td>1</td><td>0.66</td><td>2</td><td>2</td><td>2</td><td>2</td></tr><tr><td>0795416111_0795366186_07922882</td><td>1</td><td>1.74</td><td>6</td><td>4</td><td>3</td><td>3</td></tr><tr><td>0795442346_0795429986_07950376</td><td>1</td><td>1.24</td><td>2</td><td>2</td><td>2</td><td>2</td></tr><tr><td>0795437912_0795428591_07946055</td><td>1</td><td>0.76</td><td>28</td><td>28</td><td>28</td><td>28</td></tr></tbody></table>
# Applications - exemples

<figure><img src="image_15.png" /></figure>

Ratio de la SAU des exploitations dans l'AAC (%)

## Concernement des exploitations de l'AAC

<figure><img src="image_16.png" /></figure>

■ nombre total d'exploitations concernées par l'AAC

■ nombre d'exploitations concernées par l'AAC avec plus de 10 ha dans l'AAC

□ nombre d'exploitations concernées par l'AAC avec plus de 100 ha dans l'AAC

## Evolution du nombre d'exploitation

<figure><img src="image_17.png" /></figure>

## Cartographie des types d'exploitation

<figure><img src="image_18.png" /></figure>

## Evolution des territoires d'exploitations
# Applications - exemples

<figure><img src="image_19.png" /></figure>

<figure><img src="image_20.png" /><figcaption>1 : blé tendre, 2 : maïs, 3 : orge, 4 : autres céréales, 5 : colza, 6 : tournesol, 8 : protéagineux, 13 : gel, 18 : prairies permanentes, 19 : prairies temporaires</figcaption></figure>

Autres applications possibles :

* Comparaison des assolements et succesions de cultures :

- des exploitations dans et hors AAC

- par types de sols

- des exploitations en MAE, bio et des autres

* Classification des intercultures selon leur durée sans absorption d'azote, etc.

* Étude des délais de retour des cultures (dans les séquences longues)

* etc.
# Modèle de rotation

* Objectif : réduire la multitude des séquences de cultures observée à un nombre limité de rotations

* Modèle basé sur CropRota (Schönhart et al., 2010)

<figure><img src="image_21.png" /></figure>
# Applications - exemples

## Rotations par types d'exploitation

<table><thead><tr><th colspan="2">Rotation</th><th colspan="3">Eleveurs</th><th colspan="3">Polyculteurs</th><th colspan="3">Total</th></tr><tr><th>N°</th><th>Description</th><th>Surface (ha)</th><th>Proportion (%)</th><th>Proportion cumulée (%)</th><th>Surface (ha)</th><th>Proportion (%)</th><th>Proportion cumulée (%)</th><th>Surface (ha)</th><th>Proportion (%)</th><th>Proportion cumulée (%)</th></tr></thead><tbody><tr><td>1</td><td>ble-colz-ble-tour</td><td>879,2</td><td>12,6%</td><td>12,6%</td><td>1076,8</td><td>27,1%</td><td>27,1%</td><td>2144,2</td><td>18,2%</td><td>18,2%</td></tr><tr><td>2</td><td>pp</td><td>1275,6</td><td>18,3%</td><td>30,9%</td><td>58,4</td><td>1,5%</td><td>28,5%</td><td>1337,3</td><td>11,3%</td><td>29,5%</td></tr><tr><td>3</td><td>ble-tour</td><td>235,9</td><td>3,4%</td><td>34,3%</td><td>553,5</td><td>13,9%</td><td>42,5%</td><td>816,5</td><td>6,9%</td><td>36,4%</td></tr><tr><td>4</td><td>pt</td><td>337,9</td><td>4,8%</td><td>39,1%</td><td>37,9</td><td>1,0%</td><td>43,4%</td><td>393,9</td><td>3,3%</td><td>39,7%</td></tr><tr><td>5</td><td>ble-mais</td><td>260,4</td><td>3,7%</td><td>42,9%</td><td>86,6</td><td>2,2%</td><td>45,6%</td><td>372,6</td><td>3,2%</td><td>42,9%</td></tr><tr><td>6</td><td>ble-colz</td><td>120,3</td><td>1,7%</td><td>44,6%</td><td>168,6</td><td>4,2%</td><td>49,8%</td><td>309,3</td><td>2,6%</td><td>45,5%</td></tr><tr><td>7</td><td>ble-colz-ble-mais</td><td>171,1</td><td>2,5%</td><td>47,0%</td><td>118,1</td><td>3,0%</td><td>52,8%</td><td>289,3</td><td>2,4%</td><td>48,0%</td></tr><tr><td>8</td><td>mais</td><td>95,4</td><td>1,4%</td><td>48,4%</td><td>112,2</td><td>2,8%</td><td>55,6%</td><td>207,5</td><td>1,8%</td><td>49,7%</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_22.png" /><figcaption>Cartographie des rotations par unité de sol</figcaption></figure>

<table><thead><tr><th>Rotation</th><th>Kr</th><th>Kd</th><th>Kr * Kd</th></tr></thead><tbody><tr><td>Tournesol-blé</td><td>0.75</td><td>1.10</td><td>0.83</td></tr><tr><td>Maïs</td><td>1.00</td><td>1.00</td><td>1.00</td></tr><tr><td>Colza-blé-tournesol-blé</td><td>1.00</td><td>1.20</td><td>1.20</td></tr><tr><td>Colza-blé-orge</td><td>1.07</td><td>1.20</td><td>1.28</td></tr><tr><td>Colza-blé-tournesol-blé-pois-blé</td><td>1.10</td><td>1.25</td><td>1.38</td></tr><tr><td>Luzerne(3ans)-blé-maïs-triticale-tournesol-blé</td><td>1.20</td><td>1.30</td><td>1.56</td></tr></tbody></table>

Evaluation des rotations avec des indicateurs
(Kr : respect du délai de retour, Kd : diversité)
(Leteintutier et al., 2006)
# Applications - exemples

## Fiches individuelles d'exploitation

IDENTIFIANT D'EXPLOITATION 2013

079-357662

Type individuel

2013

Poids/centile/éleveur

éleveur

### CARACTERISTIQUES GENERALES 2013

<table><thead><tr><th>Statut juridique</th><th>GAEC</th><th>Département de rattachement</th><th>79</th><th>Classe d'âge</th><th>-</th></tr></thead><tbody><tr><td>SAU (ha)</td><td>709.91</td><td>SAU dans AAC (ha)</td><td>363,09</td><td>% SAU dans AAC</td><td>51</td></tr><tr><td>Surface en herbe (ha)</td><td>80,72</td><td>Surface en herbe AAC (ha)</td><td>30,21</td><td>% herbe sur AAC</td><td>8,3</td></tr></tbody></table>

### ASSELEMENT ET SON EVOLUTION

<table><thead><tr><th>Secteur</th><th colspan="6">Ilots dans l'AAC</th></tr><tr><th>Année</th><th>2007</th><th>2008</th><th>2009</th><th>2010</th><th>2011</th><th>2012</th><th>2013</th></tr></thead><tbody><tr><th>Blé</th><td>20,1%</td><td>40,9%</td><td>29,8%</td><td>35,5%</td><td>24,0%</td><td>49,0%</td><td>21,3%</td></tr><tr><th>Maïs</th><td>32,6%</td><td>34,1%</td><td>37,7%</td><td>24,6%</td><td>35,9%</td><td>21,2%</td><td>31,2%</td></tr><tr><th>Orge</th><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>9,0%</td><td>2,2%</td><td>6,3%</td><td>6,0%</td></tr><tr><th>Autres céréales</th><td>10,0%</td><td>5,9%</td><td>11,1%</td><td>10,3%</td><td>10,9%</td><td>7,4%</td><td>9,8%</td></tr><tr><th>Colza</th><td>17,6%</td><td>0,8%</td><td>8,6%</td><td>4,6%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td></tr><tr><th>Tournesol</th><td>5,0%</td><td>10,0%</td><td>6,3%</td><td>6,4%</td><td>16,5%</td><td>4,0%</td><td>6,1%</td></tr><tr><th>Autres oléa</th><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td></tr><tr><th>Protéagineux</th><td>12,1%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>4,6%</td><td>8,1%</td><td>4,5%</td><td>17,2%</td></tr><tr><th>Gels</th><td>0,1%</td><td>0,0%</td><td>0,3%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td></tr><tr><th>Légum.</th><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td></tr><tr><th>PT</th><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,6%</td><td>0,0%</td><td>7,6%</td><td>6,2%</td></tr><tr><th>PP</th><td>2,5%</td><td>8,3%</td><td>6,0%</td><td>4,3%</td><td>2,4%</td><td>0,0%</td><td>2,1%</td></tr><tr><th>Cult indus</th><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td></tr><tr><th>Légumes-fleurs</th><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td></tr><tr><th>Autres</th><td>0,1%</td><td>0,0%</td><td>0,1%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td><td>0,0%</td></tr></tbody></table>

### Asselement 2013

<figure><img src="image_23.png" /></figure>

### Exploitation

<figure><img src="image_24.png" /></figure>

### PRINCIPALES INTERCULTURES 2007-2013

<table><thead><tr><th>Interculture</th><th>Total</th><th>AAC</th><th>Interculture</th><th>Total.</th><th>AAC</th><th>Interculture</th><th>Total</th><th>AAC</th></tr></thead><tbody><tr><td>mais-mais</td><td>22,4%</td><td>25,2%</td><td>blé-colza</td><td>6,4%</td><td>0%</td><td>blé-blé</td><td>2,8%</td><td>4,9%</td></tr><tr><td>tournesol-blé</td><td>9,4%</td><td>9,6%</td><td>blé-tournesol</td><td>5,4%</td><td>5,7%</td><td>mais-blé</td><td>2,1%</td><td>3,7%</td></tr><tr><td>blé-prot</td><td>8,9%</td><td>6,3%</td><td>aut.cer-mais</td><td>4,2%</td><td>0%</td><td>blé-pt</td><td>2,5%</td><td>2,5%</td></tr><tr><td>prot-blé</td><td>8,1%</td><td>10,6%</td><td>blé-Maïs</td><td>3,8%</td><td>3,7%</td><td>pt-blé</td><td>2,5%</td><td>1,8%</td></tr></tbody></table>

### ROTATIONS 2007-2013

<table><tbody><tr><td rowspan="10">Exploitation *</td><td>mais</td><td>9%</td></tr><tr><td>mais-mais-mais-blé</td><td>9%</td></tr><tr><td>colza / prot / tournesol - blé</td><td>7%</td></tr><tr><td>colza / tournesol - blé</td><td>5%</td></tr><tr><td>prot - [blé - orge]</td><td>4%</td></tr><tr><td>prot / tournesol - blé / [blé-orge]</td><td>3%</td></tr><tr><td>mais / tournesol - [blé - orge]</td><td>3%</td></tr><tr><td>[pt - pt - pt] / tournesol - [blé - aut. cer.]</td><td>3%</td></tr><tr><td>prot / tournesol - [blé - orge]</td><td>3%</td></tr><tr><td>mais - blé</td><td>3%</td></tr></tbody></table>

AAC *

<table><tbody><tr><td>colza / prot / tournesol - blé</td><td>11%</td></tr><tr><td>prot - [blé - orge]</td><td>10%</td></tr><tr><td>Maïs</td><td>10%</td></tr><tr><td>mais / tournesol - [blé - orge]</td><td>9%</td></tr><tr><td>[pt - pt - pt] / tournesol - [blé - aut. cer.]</td><td>8%</td></tr><tr><td>Mais-mais-mais-blé</td><td>6%</td></tr><tr><td>tournesol - [blé - blé] / [blé - orge]</td><td>6%</td></tr><tr><td>colza / tournesol - [blé - cer2ndaire] / blé</td><td>5%</td></tr><tr><td>[mais - prot - mais] / prot - blé</td><td>5%</td></tr><tr><td>[tournesol - mais] / mais - blé</td><td>3%</td></tr></tbody></table>

IDENTIFIANT D'EXPLOITATION 2013

079-357662

2013

/ éleveur

### TERRITOIRE D'EXPLOITATION

<table><thead><tr><th colspan="3">Principales communes 2013</th><th colspan="3">Principaux sols 2013</th></tr></thead><tbody><tr><td>79003</td><td>Aiffres</td><td>84,0%</td><td>29 : Groie moyennement profonde</td><td>56,9%</td><td></td></tr><tr><td>79191</td><td>Niort</td><td>9,0%</td><td>54 : Groie profonde</td><td>25,9%</td><td></td></tr><tr><td>79216</td><td>Prahecq</td><td>5,3%</td><td>128 : Plateaux plus ou moins profonds, argileux, calcaires</td><td>14,1%</td><td></td></tr><tr><td>79273</td><td>Saint-Martin-de-Bernegoue</td><td>1,2%</td><td>26 : Vallées calcaires</td><td>3,0%</td><td></td></tr><tr><td>79355</td><td>Vouillé</td><td>0,5%</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

### Evolution du territoire d'exploitation

<table><thead><tr><th></th><th>2007</th><th>2008</th><th>2009</th><th>2010</th><th>2011</th><th>2012</th><th>2013</th></tr></thead><tbody><tr><td>ID EXPL RPG</td><td>337959</td><td>330107</td><td>326493</td><td>795065</td><td>794887</td><td>79361076</td><td>079-357662</td></tr><tr><td>SAU (ha)</td><td>438.39</td><td>438.33</td><td>440.15</td><td>612.61</td><td>607.99</td><td>650.96</td><td>709.91</td></tr><tr><td>Nombre d'îlots</td><td>106</td><td>135</td><td>105</td><td>113</td><td>114</td><td>127</td><td>122</td></tr><tr><td>Evolution</td><td>-</td><td>stable</td><td>reconfiguration<br/>à SAU stable</td><td>regroupement</td><td>réduction</td><td>accroissement</td><td>regroupement</td></tr></tbody></table>

### Morcellement et dispersion du territoire d'exploitation 2013

<table><tbody><tr><td>Surface moyenne des îlots (ha)</td><td>5,6 ha</td><td>164 / 207</td></tr><tr><td>Distance moyenne au barycentre de l'exploitation</td><td>1,7 km</td><td>93 / 207</td></tr><tr><td>Distance moyenne à la parcelle voisine la plus proche</td><td>0,28 km</td><td>25 / 207</td></tr></tbody></table>

### Cartographie du territoire d'exploitation en 2013

<figure><img src="image_25.png" /></figure>
Conclusion sur RPG Explorer

* Outil gratuit, fonctionnel, débuggué, produisant des résultats validés / en cours de validation

* Appliqué intensivement sur deux AAC en plaine de Niort, nouvelle application prévue en IDF

* Transfert en cours vers les acteurs de terrain (syndicats, BE...), une première formation réalisée (juin 2015)

* Perspectives :
  - Nouvelle application (IdF)

- Faciliter l'analyse et la valorisation des données produites

- Améliorer les modules existants, développement de nouveaux
Plan

* Développement d'un outil pour étudier les dynamiques des territories agricoles : RPG Explorer

* Construction de scénarios d'évolutions des territoires agricoles intégrant les dynamiques locales
# Principe général

* Objectif « opérationnel » : Aider les acteurs de l'AAC du Vivier dans l'élaboration de leur plan d'actions avec la mise en œuvre de la démarche Coclick'Eau

* Réflexion scientifique / méthodologique :

- sur les « adaptations » nécessaires pour une application de la démarche dans un territoire diversifié de polyculture-élevage

- sur les complémentarités possibles entre RPG Explorer, SYSTN et Coclick'Eau
# Démarche Coclick'Eau

* Une démarche d'appui à l'élaboration des plans d'action

## Base de données

Définition des différentes
façons de cultiver sur le
territoire :

milieu (sols, paysages...)

X culture (blé, colza, colza->blé...)

X mode de conduite (raisonnée, bio...)

<figure><img src="image_26.png" /></figure>

## Matrice technique

(décrit les façons de cultiver avec un ensemble d'indicateurs)

<table><thead><tr><td>IFT</td><td>Bilan N</td><td>Rentabilité</td><td>..</td></tr></thead><tbody><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_27.png" /></figure>

Simulateur

## Un critère à optimiser

Des objectifs d'indicateurs, de
surface...

Que peut-on faire sur notre territoire pour réduire la pression phytosanitaire et améliorer le bilan azote tout en maintenant la marge nette au niveau actuel ?

<figure><img src="image_28.png" /></figure>

<figure><img src="image_29.png" /></figure>

## Scénarios d'utilisation du territoire ⇔ Assolement des « façons de cultiver » et performances agrégées

<figure><img src="image_30.png" /></figure>

<table><thead><tr><td>IFT</td><td>Bilan N</td><td>Rentabilité</td><td>..</td></tr></thead><tbody><tr><td colspan="4">TERRITOIRE</td></tr></tbody></table>
# Mobilisation de RPG Explorer dans Coclick'Eau

* Utilisation des résultats sur les sucesions de cultures par type de sol pour structurer la matrice technique

<figure><img src="image_31.png" /><figcaption>Matrice technique Coclick'Eau</figcaption></figure>

* Prise en compte plus informelle des éléments sur les exploitations (taille, type, diversité des assolements...) dans la construction des scénarios
# Avancement de la démarche sur le Vivier

* Evaluation du 1er programme d'actions (SEV / SCE) : début 2015

* Mise en œuvre d'une concertation avec les acteurs de terrain pour l'élaboration du second programme d'actions (démarche menée par l'Ifrée) : 3 groupes de concertations dont un agricole

* Intégration de Coclick'Eau dans le groupe de concertation agricole (co-animation Ifrée / INRA) :

- 6 à 8 réunions (juin à novembre 2015) de concertation pour discuter des choix de représentation du territoire, des indicateurs d'évaluation, des contraintes et objectifs de chacun, des résultats de simulation...

- Travail préalable pour identifier les succesions de cultures, leur répartition par type de sol (RPG Explorer + concertation)...

- Recontre des OPA (juillet 2015) pour bien expliquer la démarche et recueillir des données

- Réflexion sur l'utilisation de SYSTN / CRITER pour l'élaboration de la matrice technique, échanges avec les acteurs locaux ayant l'expérience de ces modèles

<figure><img src="image_32.png" /></figure>
Merci de votre attention