Systèmes d'imagerie pour l'étude de la santé des plantes et la biologie spatiale

L'utilisation des plantes comme partie intégrante des systèmes de soutien de la vie fait partie des stratégies pour rendre possible l'habitation humaine dans l'espace, les voyages de longue durée et la colonisation extraterrestre. L’Agence spatiale canadienne étudie la possibilité de permettre la présence humaine sur la Lune et/ou Mars en implantant des serres, agissant comme un système de recyclage en boucle fermée, qui fournirait les éléments essentiels (O2, H2O et nourriture) et assurerait la survie des astronautes. En ce sens, il est important de développer un système de surveillance permettant d’observer l’état des cultures en temps réel et d’agir immédiatement avant que la situation des plantes ne devienne critique. L'analyse de fluorescence de la chlorophylle des plantes est devenue l'une des techniques les plus puissantes et les plus utilisées par les physiologistes des végétaux et les écophysiologistes. La mesure de l’intensité de cette fluorescence pour examiner le rendement photosynthétique des plantes est maintenant répandue dans l’étude de leur santé. En plus de la fluorescence naturelle, des plants génétiquement modifiés contenant des gènes de protéine verte fluorescente (PVF) fusionnés à leurs gènes révélateurs ont été développés afin de servir de capteurs biologiques pour la surveillance de plusieurs sources de stress. Dans ce mémoire, nous proposons deux prototypes d’imagerie qui examinent la santé des plantes et un algorithme de segmentation d’image de plantes capturées par les prototypes. Chaque prototype a été conçu selon des prérequis spécifiques aux besoins de l’étude et de l’environnement où le système est déployé. Le premier prototype conçu pour la capture de la PVF a été déployé à la station de recherche Haughton Mars, dans le Haut-Arctique Canadien (île Devon, au Nunavut), où la seule source d’énergie fournit du courant continu et vient d’un système d’énergie renouvelable (éoliennes, panneaux solaires et un jeu de batteries). Sur l’île Devon, le soleil est absent vingt-quatre heures par jour en hiver et les températures varient entre moins cinquante et moins soixante-dix degrés Celsius. L’objectif de capturer la fluorescence des plantes a été accompli avec succès de façon autonome pendant une année entière et en absence d’humain. Les commandes et les données ont été envoyées à travers le système de communication par satellite de la serre. Le deuxième prototype est un système multispectral conçu pour capturer la PVF et autres, comme la fluorescence naturelle, chlorophylles rouges et proches de l’infrarouge. Le système a été déployé dans une chambre hypobarique à l’Université de Guelph, en Ontario. Il a réussi à capturer les différentes fluorescences émises par les plantes en temps réel à une pression de 5 kPa à des intervalles définis et de façon autonome. Finalement, l’objectif de simplifier l’analyse des images capturées par les systèmes en discriminant les différentes parties de la plante a été accompli avec un taux d’erreur de 8.75% et un temps de classification de seulement 35 sec

ASIRPA - Analyse des Impacts de la Recherche Publique Agronomique. Rapport final

Le rapport fait le bilan de trois années de recherche concernant les méthodologies d'évaluation d'un organisme public de recherche finalisée. Au cours de trois années de recherche, l’équipe ASIRPA a construit une approche d’évaluation fondée sur la réalisation d’études de cas standardisées, conciliant analyse qualitative et quantitative des impacts des recherches selon cinq dimensions d’analyse. La démarche a été utilisée avec succès par les départements de recherche de l’institut. Une analyse transversale des 30 études réalisées à ce jour a permis de construire une typologie de 5 familles de chemins d’impact caractéristiques de l’institut. Le présent rapport démontre la pertinence des études ex post pour permettre à un organisme finalisé de mieux connaître l’impact de ses recherches, et favoriser les échanges avec les chercheurs et les partenaires autour de cette questio

Des modèles agronomiques pour comprendre, prévoir, intervenir: Exemples en zones tropicale et méditerranéenne

Elements of knowledge and agronomic tools are more and more interfacing with models.Connaissance et outils agronomiques se placent de plus en plus en interface avec des modèles. Mon parcours scientifique m'a amené à produire un modèle de diffusion de l'azote ammoniacal qui permet de calculer la distribution de l'ammoniaque après placement de supergranules d'urée (boules d'urée dont la masse peut varier de 1 g à 4 g) en riziculture repiquée. La mise au point de ce modèle (en thèse préparée au Laboratoire des Radioisotopes de Tananarive) a amené le développement d'une sonde qui a permis d'observer que l'assimilation de l'ammoniaque suivait un mécanisme de premier ordre. Mesurer la constante de vitesse du système riz-supergranule équivaut à caractériser la fertilité du sol. Le mécanisme physiologique en arrière-plan assure dans la zone enrichie en ammoniaque, en-deçà de 10 mM N ammoniacal dans la solution du sol, l'allocation prioritaire du carbone des photosynthétats à l'assimilation de N. De nombreuses données acquises sur des rizières malgaches ont pu être valorisées depuis cette thèse. Elles conduisent à mieux cerner les aspects positifs du placement d'urée (limitation des pertes, meilleur rendement) et à en préciser les limites (dose optimale entre 60 et 90 kg par ha pour une seul apport). Des données obtenues par l'IRRI, par l'IFDC et par des chercheurs en Asie (développement d'un ski-applicateur léger) confortent notre approche. Une autre voie de modélisation a été explorée au sein de l'UMR System à Montpellier avec le passage du bilan hydrique saisonnier de la vigne à un bilan pluriannuel. Ce modèle a permis une analyse fréquentielle des besoins en eau d'irrigation dans le Montpelliérain pour la production d'un vin de qualité. Il a été testé pour le pilotage d'arrosages avec un choix de paramètres basé sur les spécificités de la parcelle.Ces deux exemples illustrent le rôle des modèles dans l'agronomie contemporaine, à la fois pour regrouper les connaissances mais aussi découvrir par l'expérimentation associée des mécanismes (physiologiques) insoupçonnés tant que les cultures n'ont pas été placées dans des situations qui mettent à jour de "nouvelles" régulations ou interactions. Le développement de ces modèles pourrait aider à concevoir un nouvel engrais azoté pour le riz humide (urée en fil ou en bâtonnet) et à associer sur vignes enherbement (de l'inter-rang) et arrosage de complément (sur le rang) tout en tenant compte des remontées capillaires en situation de plaine. L'irrigation en situation enherbée peut donner plus de marge de manoeuvre pour le contrôle du parcours hydrique de la vigne et ainsi contribuer à la protection de l'environnemen

La fabrique de l’agronomie

Depuis la Seconde Guerre mondiale, l’agronomie est devenue une discipline scientifique et technique à part entière, qui appuie le raisonnement des pratiques de production végétale. Conçue initialement comme application de la chimie agricole et de la physiologie végétale, elle a développé ses propres concepts et étendu son domaine, en intégrant les savoirs issus de nombreuses autres disciplines. Elle s’est aussi construite en étudiant les pratiques des agriculteurs et des autres acteurs de l’espace rural. Ces évolutions lui ont permis de renouveler son utilité, en répondant aux nouveaux enjeux auxquels l’agriculture n’a cessé d’être confrontée. Comment s’est opérée cette construction ? Quels en ont été les processus, les étapes et les acteurs ? En analysant la manière dont l’agronomie s’est façonnée en France, du milieu du XXe siècle à nos jours, La Fabrique de l’agronomie vise à éclairer l’avenir et à susciter des réflexions utiles sur les conditions de son développement dans les prochaines décennies. Cet ouvrage sur l’évolution de la discipline s’adresse notamment aux agronomes de tous métiers confrontés aux défis à venir, qu’ils soient étudiants, actifs ou retraités

La fabrique de l'agronomie

Since the Second World War, agronomy has become a scientific and technical discipline in its own right, supporting the reasoning behind plant production practices. Initially conceived as an application of agricultural chemistry and plant physiology, it has developed its own concepts and extended its field by integrating knowledge from many other disciplines. It has also developed by studying the practices of farmers and other rural actors. These developments have enabled it to renew its usefulness, by responding to the new challenges that agriculture is constantly facing. How did this construction take place? What were the processes, stages and actors involved? By analysing the way in which agronomy has been shaped in France, from the middle of the 20th century to the present day, La Fabrique de l'agronomie aims to shed light on the future and to stimulate useful reflection on the conditions for its development in the coming decades. This book on the evolution of the discipline is intended for agronomists of all professions who are faced with the challenges of the future, whether they are students, working or retired

Une agronomie pour le XXIe siècle

The challenge for agricultural systems today is to produce whilst drastically reducing greenhouse gas emissions, in limited agricultural spaces where the biodiversity, quality of resources, soils, water, air, etc. all have to be protected. This collective work, published to mark the twentieth anniversary of the creation of the Inra Environment and Agronomy Department, takes stock of progress made in this area