Animaux, Ressources, Environnements (ARE)

Animaux : Capacités adaptatives des ruminants dans des systèmes méditerranéens et tropicaux

Nos travaux portent sur l’adaptation des ruminants aux conditions variables des milieux méditerranéens et tropicaux. Les processus d’adaptation (acclimatation et adaptation évolutive) sont abordés aux niveaux de l’individu, du groupe fonctionnel, du troupeau, des populations ou des espèces. Nous nous intéressons plus précisément aux adaptations aux contraintes alimentaires (ex. saisonnalité fourragère), à l’évolution des contextes d’élevage (ex. utilisation de ressources plus fibreuses), aux législations et demandes sociétales (ex. reproduction sans hormones), aux changements des pratiques (ex. monotraite, modes de rationnement des brebis laitières) et à la variabilité environnementale et climatique.

Les adaptations physiologiques (digestion, métabolisme, reproduction, comportement) sont plus spécifiquement étudiées à l’échelle des individus et du troupeau. Les problématiques liées à la digestion et au métabolisme  (en particulier les adaptations à la sous-nutrition)  apparaissent essentielles. La contrainte majeure de l’alimentation (disponibilité dans le temps et l'espace, valeur alimentaire) est étudiée en lien fort avec la saisonnalité fourragère et le transit à travers des différents stades physiologiques. L’objectif est d’appréhender la plasticité physiologique et comportementale dans des conditions d’élevage variables, hétérogène et imprévisibles. Les questions liées au bien-être et au comportement du troupeau sont abordés par l’étude des réseaux sociaux chez les animaux (petits ruminants) au pâturage et des interactions entre individus et entre groupes. Ces travaux s’accompagnent de l’élaboration de référentiels et du développement d’outils innovants dans le cadre de l’élevage de précision.

De manière plus globale, les mécanismes moléculaires d’adaptation des races locales de ruminants à leurs environnements spécifiques sont caractérisés par l’étude de la diversité génétique adaptative à l’échelle populationnelle. Couplée à l’exploration de la structuration génétique des races locales de ruminants et à l’étude génétique de leurs histoires démographiques cette approche contribue à montrer l’originalité de ces races locales et à aider à leur préservation. Des approches prédictives dans différents contextes environnementaux (en tenant compte des évolutions climatiques futures) sont également explorées afin de prédire la vulnérabilité des races locales au changement climatique.

Objectifs spécifiques :

• Etudier les bases génétiques de l’adaptation chez les petits ruminants élevés dans des conditions contraintes (brebis reproductrice comme animal modèle)
• Approfondir la compréhension des mécanismes responsables de l’efficience d’utilisation des réserves corporelles (aptitude à la mobilisation et reconstitution) et de la variabilité intra-troupeau
• Etudier les déterminants de l’efficacité alimentaire par la voie de la consommation résiduelle
• Réévaluer les modes de rationnement et proposer de nouvelles approches en prenant en compte les aspects efficacité alimentaire, réduction des rejets azotés et l’autonomie fourragère de l’exploitation
•  Analyser les bases physiologiques des problèmes de reproduction (y compris comportementales) liés aux situations nutritionnelles difficiles (très extensives : pastoralisme, ou compétition entre animaux : grand troupeaux) en mettant l’accent sur le rôle exercé par les réserves corporelles
• Etudier la structure et l’organisation du réseau social du troupeau selon différents stress (prédateurs…), le positionnement dans l’espace des individus, les comportements dépassant les relations dyadiques, les prises de décisions collectives, les apprentissages dans l’utilisation du parcours et/ou les interactions entre groupes (intra et interspécifiques)
• Caractériser la diversité génétique des races locales de ruminants, retracer leur histoire démographique et mieux comprendre les mécanismes biologiques qui sous-tendent leur adaptation aux différentes zones agro-écologiques
• Explorer des approches prédictives de la vulnérabilité des races locales de ruminants au changement climatique
• Développer des outils et évaluer des inventions et/ou innovations pour l’élevage de précision, dans les domaines de la reproduction (ex. détecteur de chevauchements), de l’estimation indirecte de l’ingestion individuelle des ruminants au pâturage (ex. bascule d’auto-pesée) ou des « réseaux sociaux » chez les ruminants au pâturage (ex. dispositif embarqué de mesure des distances entre individus)

Ressources : Evaluation multicritère et gestion durable des ressources alimentaires

La capacité à maintenir, développer, augmenter et optimiser la production et valorisation de biomasses (surfaces de pâturage, parcours, fourrages de coupe et distribution) et autres ressources alimentaires (sous-produits, résidus de récolte) utilisables par les animaux conditionne le développement de l’élevage. La vision de l’animal « utilisateur » est aujourd’hui remplacée par celle d’une interaction « animal - ressources », dans laquelle l’élevage devient garant de la pérennité de ressources qui sont profondément impactées par le changement climatique et autres altérations de l’environnement (dégradation des sols, salinisation …). En outre, le développement de systèmes alternatifs plus efficients, qui utilisent au mieux les ressources (énergie, intrants, travail, etc.) disponibles dans les exploitations est un enjeu à court terme. De tels systèmes exigent de changer l’approche avec laquelle nous évaluons ses composantes. La promotion et l’optimisation des systèmes associant agriculture et élevage, par exemple, apparaît comme une voie possible d’amélioration de la résilience des systèmes de production en termes de gestion des biomasses et des nutriments. Dans ce contexte, au-delà des productions alimentaires qu’il génère, l’animal représente un levier essentiel pour améliorer la fertilité des sols par sa capacité à intégrer, transformer, valoriser et recycler les nutriments.
L’axe « ressources » focalise ses actions autour de trois domaines principaux 1) La caractérisation des ressources et l’étude de leurs diversité et de leurs facteurs de variation (inventaires, méthodes, indicateurs) ; 2) Le développement d’innovations et modalités de transfert de technologies, l’aide à la décision en matière de ressources fourragères ; 3) L’évaluation multicritère des ressources et leur intégration dans des systèmes d’alimentation en vue d’augmenter l’autonomie des exploitations, en interaction avec les objectifs agroécologiques (lien avec l’axe 3).

Objectifs spécifiques

• Proposer des référentiels de caractérisation et « boites à outils » pour l’évaluation multicritères des ressources pertinentes pour les contextes méditerranéens et tropicaux
• Calibrer des outils de caractérisation de la quantité et de la qualité des ressources alimentaires et fertilisantes (ex. Spectrométrie dans le Proche Infrarouge, NDVI, techniques d’imagerie)
• Caractériser et valoriser les ressources disponibles dans leur relation aux systèmes de production et à l’environnement et étudier les facteurs de variation de la disponibilité et qualité des ressources alimentaires non cultivées, des plantes cultivées, des sous-produits de culture et agro-industriels pour une gamme de systèmes d’élevage
• Créer (et contribuer à créer) des bases de données communes et accessibles sur la composition chimique et la valeur nutritive et fertilisante des ressources (ex. Feedipedia) et des outils d’aide à la décision (FAST -Forage Adaptation Selection Tool)
• Approfondir la connaissance et les modes de gestion des écosystèmes pâturés ; valider des itinéraires techniques innovants pour l’utilisation et la gestion durable des ressources
• Contribuer à l’autonomie fourragère et alimentaire des exploitations à partir de la co-conception, installation et évaluation in situ de technologies comme les mélanges et associations multi-spécifiques ou les banques de protéine à haute densité

Environnement : L’élevage et ses interactions avec l’environnement. Impacts et services écosystémiques

A l’interface des disciplines : écologie, agronomie, zootechnie, l’axe « environnement » développe des actions dans les domaines des services écosystémiques de l’élevage et le rôle des pratiques de conduite (ex. pâturage, intégration agriculture-élevage) sur la séquestration de carbone, la biodiversité (ex. prairiale), le recyclage et les flux de nutriments aux échelles de l’exploitation et du territoire, les systèmes d’alimentation et leur impact sur les rejets (ex. gaspillage d’azote), les bilans environnementaux, l’émission des gaz à effets serre (GES).

L’objectif général est de contribuer à la transition agroécologique des systèmes à partir d’une meilleure compréhension des processus biophysiques, et d’une gestion des déterminants et compromis implicites des productions animales entre la notion d’efficience productive, l’impact environnemental et les services écosystémiques accompagnant l’élevage dans les conditions méditerranéennes et tropicales. Il s’agit également de concevoir des pratiques reliant catégories d’animaux et ressources avec une approche multicritère et évaluer les conséquences en termes d’efficience, durabilité et résilience globale du système aux courts, moyens et longs termes.

Objectifs spécifiques

• Etudier les dynamiques de la végétation pour une gestion durable des ressources et des espaces pâturés en relation avec les pratiques des éleveurs et les facteurs du milieu
• Etudier les flux de carbone et bilan GES, en relation avec la gestion et le fonctionnement écologique des systèmes prairiaux tropicaux
• Evaluer l’impact des pratiques sur les flux de nutriments et cycles (dont GES) des systèmes intégrant agriculture et élevage
• Proposer et développer des outils d’évaluation multicritères, des services écosystémiques et des variables de la biodiversité végétale
• Comprendre la dynamique de la biodiversité des parcours en zones sèches africaines en lien avec le climat et le pâturage et évaluer les impacts de ces dynamiques sur la provision de multiples services écosystémiques
• Étudier la dynamique spatio-temporelle de la diversité végétale des parcours sur le long terme en lien avec les changements globaux
• Etablir des bilans GES des élevages bovins en Amazonie en prenant en compte les émissions de GES liées à la déforestation selon une méthode par variation de stock de carbone et par amortissement
• Mieux définir les biens et services écosystémiques des systèmes pâturés, comme la séquestration du carbone dans les sols, le bilan en GES des systèmes, les dynamiques de communautés végétales des milieux pâturés