Rechercher
Fermer ce champ de recherche.

EECAR-Ecologie, Ecotoxicologie & Chimie appliquées à l’Agroécologie et à la Restauration

Présentation

Consultez les actualités de l’équipe !!

Face à l’érosion de la biodiversité imputable aux changements globaux (usage des terres, climatiques, invasions biologiques, pollutions), l’équipe EECAR – Ecologie, Ecotoxicologie & Chimie appliquées à l’Agroécologie et à la Restauration – cherche à (i) développer des approches permettant de poser des diagnostics de l’état de santé des écosystèmes, et (ii) produire des résultats originaux et des innovations pour la restauration écologique ou la gestion durable des patrimoines naturels et culturels, ainsi que d’en évaluer les effets et les perspectives juridiques.

L’équipe s’appuie sur des approches écotoxicologiques (développement de biomarqueurs, en particulier), chimiques (recherche de chimiomarqueurs) et écologiques pour caractériser les populations et les communautés (végétation, invertébrés terrestres), afin d’identifier des bioindicateurs et de cerner les relations entre biodiversité et fonctionnement des écosystèmes.

Les approches utilisées sont issues de la restauration écologique, de l’ingénierie écologique, de l’agroécologie, du droit de la protection de la nature et la chimie du patrimoine. Elles permettent à EECAR de contribuer à la conservation-restauration du patrimoine culturel, à la protection et la restauration des écosystèmes ainsi qu’à la mise en place d’une gestion durable des agroécosystèmes et des autres socio-écosystèmes. L’équipe étudie aussi bien les instruments juridiques de prévention des atteintes aux milieux naturels que leurs régimes de réparation.

Zones d’études : Bassin méditerranéen / Moyennes montagnes – Causses / Préalpes et Alpes du sud / Brésil / Amérique centrale

Mots clés : Archéométrie moléculaire et chimie du patrimoine – écologie chimique – caractérisation de la chimiodiversité naturelle – Agroécologie – Changements globaux – Écologie végétale – Écologie historique – Écologie et écophysiologie animales – Biodiversité des arthropodes et des plantes – Écotoxicologie – Droit de la protection de la nature et de l’aménagement du territoire – Ingénierie écologique – Interactions plantes/insectes – Lutte biologique et intégrée – Restauration écologique.

Consultez les actualités de l’équipe !!

équipe EECAR photo des membres

L'Équipe

Animateur de l'équipe EECAR
MCF-Maitre de Conferences
Animateur de l'équipe EECAR
PR-Professeur
Rechercher un membre de l'équipe
Pierre Baby
DC-Doctorant
Armin Bischoff
PR-Professeur
Romane Blaya
DC-Doctorant
Olivier Blight
MCF-Maitre de Conferences
Corinne Brouchoud
ITA-Ingenieur Technicien Administratif
Elise Buisson
MCF-Maitre de Conferences
Gérald Culioli
PR-Professeur
Hazem Dib
MCF-Maitre de Conferences
Thierry Dutoit
DR-Directeur de Recherche
Delphine Jaymond
ITA-Ingenieur Technicien Administratif
Celine Joliot
ITA-Ingenieur Technicien Administratif
Sarah Kubien
DC-Doctorant
Arnaud Lechvien
DC-Doctorant
Marthe Lucas
MCF-Maitre de Conferences
Lindsay Masnormand
DC-Doctorant
Carole Mathe De Souza
MCF-Maitre de Conferences
Christophe Mazzia
MCF-Maitre de Conferences
Raphael Minguet
DC-Doctorant
Joffrey Moiroux
MCF-Maitre de Conferences
Clémentine Mutillod
ATER-Attache Temporaire Enseignement Recherche
Matthieu Ménager
MCF-Maitre de Conferences
Herve Ramone
ITA-Ingenieur Technicien Administratif
Magali Rault
MCF-Maitre de Conferences
Léo Rocher
DC-Doctorant
Léa Saby
DC-Doctorant
Hugues Soumille
ITA-Ingenieur Technicien Administratif
Séverine Suchail
MCF-Maitre de Conferences
Alain Thiery
PR-Professeur
Noelline Tsafack
MCF-Maitre de Conferences
Christel Vidaller
MCF-Maitre de Conferences
Cathy Vieillescazes
PR-Professeur

Collaborations

Agroécologie & gestion durable des agroécosystèmes

Nos recherches en agroécologie visent à identifier des pratiques culturales permettant d’améliorer les services écosystémiques et protéger la biodiversité, tout en limitant le recours aux produits de synthèse. Cette thématique se concentre en particulier sur les leviers favorisant l’action i) des ennemis naturels de ravageurs pour un meilleur contrôle biologique et ii) des vers de terre pour un meilleur fonctionnement des sols. Elle prend également en compte le service de pollinisation.  L’apport des habitats non cultivés est particulièrement étudié. Nous développons également des indicateurs fiables d’une gestion durable des agroécosystèmes, via des travaux en bioacoustique notamment.

Les services écosystémiques sont les avantages que l’humanité obtient des écosystèmes. Si de nombreux travaux de recherche ont tenté de caractériser et de mesurer les services écosystémiques des exploitations en agriculture biologique ou en agro-écologie, beaucoup moins se sont intéressés aux services rendus par les espaces agricoles cultivés de manière conventionnelle. Christel Vidaller et Thierry Dutoit en parlent ici et .

Au travers d’une synthèse bibliographique, ils ont cherché à savoir quels services écosystémiques avaient déjà été identifiés dans les champs cultivés intensivement ou des prairies artificielles. Nos résultats ont montré que ce sont les services de régulation qui y sont les plus étudiés, suivis de ceux de support, d’approvisionnement et, enfin, les services culturels qui reçoivent le moins d’attention en lien avec la monotonie des paysages générés par l’agriculture intensive. Ces recherches devraient contribuer à mieux intégrer la nature ordinaire aux mécanismes de conservation-restauration.

Une prairie de fauche dans le sud-ouest, un bel exemple de nature ordinaire. @Christel Vidaller
Une prairie de fauche dans le sud-ouest, un bel exemple de nature ordinaire. @Christel Vidaller

Ecotoxicologie

Nos travaux en écotoxicologie ont pour but de développer des biomarqueurs et bioindicateurs susceptibles de nous renseigner sur l’état de santé des agroécosystèmes. Nous nous appuyons sur des approches de biochimie, biologie moléculaire, physiologie, comportementales et de terrain pour déterminer l’effet des pesticides sur une large gamme d’auxiliaires de cultures (vers de terre, arthropodes prédateurs et parasites). Nous nous intéressons également aux effets couplés de ces produits et de la température afin de prédire quelles menaces pèsent sur la biodiversité des agroécosystèmes méditerranéens dans un contexte de réchauffement climatique. 

Ecologie de la restauration & Ingénierie écologique

Nos recherches en écologie de la restauration et ingénierie écologique sont axées sur l’identification des processus clés qui limitent la résilience des habitats naturels et semi-naturels impactés par des dégradations anthropiques très diverses (industriels, militaires, agricoles). Les organismes cibles de nos recherches sont les plantes et les arthropodes appréhendés au niveau d’organisation des communautés et des populations y compris leur structuration génétique. Nous nous intéressons plus particulièrement à la restauration de la biodiversité et de la fonctionnalité des écosystèmes terrestres en impliquant les interactions plantes-arthropodes via l’identification d’espèces clés ou ingénieures des écosystèmes.

La finalité opérationnelle de ces recherches est de mieux orienter, accompagner et évaluer les opérations de restauration écologique mises en place dans les écosystèmes terrestres dans des cadres variés (compensation écologique, réduction d’impacts, etc.) tout en produisant de nouvelles connaissances fondamentales en écologie ainsi que des innovations dans le domaine de la restauration et de l’ingénierie écologique.

Exemple de recherches en cours - Le ré-ensauvagement

Restaurer les écosystèmes ou ré-ensauvager, quelle est la meilleure approche pour remettre en état un écosystème perturbé par les activités humaines ?

Ces deux approches ont pour ambition la réparation des écosystèmes altérés par les activités humaines, mais les ambitions comme les méthodes employées divergent. Le réensauvagement encourage la libre évolution des écosystèmes sans objectif totalement défini, tandis que la restauration écologique est axée sur le pilotage des processus naturels vers des objectifs à atteindre notamment en termes de biodiversité et de services rendus par les écosystèmes. Clémentine Mutillod explique cette recherche ici et

Nous avons également étudié l’impact du ré-ensauvagement sur les écosystèmes de pelouse en France en comparant les répercussions sur le milieu de l’introduction d’un mammifère herbivore sauvage, en l’occurrence le cheval de Przewalski, avec celles de la présence de mammifères domestiqués comme les brebis ou les chevaux. Les trois types de pâturage permettent le maintien de la communauté de pelouse souhaitée (E1.51 – Steppes méditerranéo-montagnardes). Cependant, le pâturage par les chevaux gérés « à l’état sauvage » induit une richesse spécifique de plantes et une hétérogénéité plus élevée qu’avec du pâturage ovin. Clémentine Mutillod explique cette recherche ici.

Les chevaux de Przewalski forment des groupes sociaux. Ici, on peut voir un groupe de mâles célibataires qui pâturent. (Causse Méjean, printemps 2023). @Clémentine Mutillod.
Les chevaux de Przewalski forment des groupes sociaux. Ici, on peut voir un groupe de mâles célibataires qui pâturent. (Causse Méjean, printemps 2023). @Clémentine Mutillod.
Le Causse Méjean hérite d’une longue tradition liée à l’élevage ovin. Cela a participé à la formation de pelouses sèches à haute valeur patrimoniale. @Clémentine Mutillod
Le Causse Méjean hérite d’une longue tradition liée à l’élevage ovin. Cela a participé à la formation de pelouses sèches à haute valeur patrimoniale. @Clémentine Mutillod

Exemple de recherches en cours - Entre béton et bitume, quelle place pour le retour de la nature ?

Si le ré-ensauvagement et la libre expression apparaissent comme des solutions séduisantes pour restaurer nos écosystèmes dans un cadre de changements climatiques et de transition écologique, encore faut-il que la nature soit capable « de faire le job» quand des seuils d’irréversibilité ont été franchis.

Un seuil d’irréversibilité a été défini comme un point à partir duquel un écosystème a été tellement dégradé que ses capacités de résilience ne lui permettent plus de s’autoréparer naturellement pour retourner à son état initial. C’est notamment le cas lors de dégradations lourdes issues d’utilisations militaires, industrielles ou agricoles intensives.

Dans la plaine de Crau, nous réalisons actuellement des expérimentations de restauration écologique pour franchir ces seuils d’irréversibilité notamment via le descellement d’une plaque de béton d’un bâtiment industriel construit dans les années 1970. Ecouter Thierry Dutoit en parler. Nos premiers résultats montrent que si le scellement du sol pendant 50 années a bien impacté la majorité des caractéristiques physico-chimiques du sol sub-steppique et sa biodiversité (micro-organismes, pédofaune), la résilience après descellement devrait cependant être plus rapide que pour des sols pollués par des métaux lourds (brulage de munitions) ou déstructurés et hyper-fertilisés (phosphore, potassium) lors de l’exploitation de vergers intensifs.

Dans la plaine de Crau, suite à une fuite d’hydrocarbures et un transfert de plusieurs dizaines de milliers de tonnes de sol, nous avons testé la réintroduction de fourmis moissonneuses (Messor barbarus L.) afin d’accélérer la restauration de la végétation steppique qui préexistait. Après une dizaine d’années, nos résultats ont montré une grande réussite de l’opération avec des résultats très favorables, là où des nids se sont formés suite à la transplantation, notamment sur la fertilité du sol, la biomasse herbacée, la composition et la richesse spécifique de la végétation qui sont alors beaucoup plus proches de la steppe de référence. Thierry Dutoit et Tania de Almeida expliquent cette recherche.

Échantillonnage du sol après enlèvement d'une dalle de béton dans la Crau. @ Hervé Ramone
Échantillonnage du sol après enlèvement d'une dalle de béton dans la Crau. @ Hervé Ramone

Exemple de recherches récentes - Restaurer pour et par la nature via l’utilisation d’ingénieurs des écosystèmes

Entre restaurer les écosystèmes via des techniques lourdes de génie civil ou laisser-faire la nature, une troisième voie existe, celle d’agir via l’utilisation d’espèces dites « ingénieures des écosystèmes » dont des rôles majeurs sont attendus pour des coûts économiques et environnementaux faibles.

Un espèce « ingénieure des écosystèmes » est un organisme qui modifie de façon importante son environnement au point d’avoir un impact significatif sur d’autres espèces soit directement par leur simple présence comme les arbres dans les forêts, soit par leur activité sans que cela soit en lien avec leur biomasse comme par exemple l’action des castors sur nos rivières. Voici ce qu’en dit Thierry Dutoit.

Dans la plaine de Crau, suite à une fuite d’hydrocarbures et un transfert de plusieurs dizaines de milliers de tonnes de sol, nous avons testé la réintroduction de fourmis moissonneuses (Messor barbarus L.) afin d’accélérer la restauration de la végétation steppique qui préexistait. Après une dizaine d’années, nos résultats ont montré une grande réussite de l’opération avec des résultats très favorables, là où des nids se sont formés suite à la transplantation, notamment sur la fertilité du sol, la biomasse herbacée, la composition et la richesse spécifique de la végétation qui sont alors beaucoup plus proches de la steppe de référence. Thierry Dutoit et Tania de Almeida expliquent cette recherche.

Fourmi du genre Messor transportant une graine. @Renaud Jaunatre
Réintroduction d'une reine de Messor barbarus. @Adeline Bulot
Réintroduction d'une reine de Messor barbarus @Adeline Bulot

Archéométrie moléculaire & Chimie du patrimoine

Dans ce thème de recherche, les liens entre écosystèmes naturels et culturels seront appréhendés via des études portant sur l’utilisation ancestrale de la biodiversité en se focalisant plus particulièrement sur des espèces végétales productrices de résines et de colorants naturels, principalement présentes le long du pourtour méditerranéen ou en Amérique Centrale. Les travaux menés dans ce contexte nécessiteront de mieux comprendre et de caractériser l’utilisation ancestrale de la biodiversité-chimiodiversité par le biais d’approches pluridisciplinaires alliant non seulement un volet en chimie analytique (archéométrie, chimie des substances naturelles, chimiométrie), utilisant des méthodologies novatrices dans ce domaine (métabolomique environnementale), mais également des compétences variées en biologie (connaissance des environnements passés, taxonomie, génétique des populations, phylogéographie…) ainsi qu’en archéologie et en chimie du patrimoine. L’originalité de ces approches permettra de caractériser les matrices biologiques utilisées lors de l’élaboration d’objets patrimoniaux (chimiomarqueurs taxonomiques), d’appréhender les recettes ancestrales utilisées pour leur mise en œuvre et de mieux comprendre leur évolution dans le temps (chimiomarqueurs de dégradation).

Exemple de recherche récente - Un nouvel apport dans la connaissance des procédés d’embaumement par l’analyse chimique de baumes de momies animales d’Egypte ancienne.

L’étude de la momification animale en Égypte ancienne continue d’attirer l’intérêt de la communauté scientifique étant donné que de nombreuses parties de cette partie de l’histoire funéraire et religieuse de l’Égypte ancienne contiennent encore de nombreuses zones d’ombre. Dans le cadre de ces travaux, neuf échantillons issus de matériaux d’embaumement ont été extraits à partir de six momies de gazelles provenant du site archéologique de Kom Mereh (village moderne de Komir, Egypte), datés de la période de domination romaine de l’Égypte ancienne. Tous les échantillons ont été analysés pour détecter la présence de matière inorganique et organique en appliquant une approche multi-analytique basée sur la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (Fourier Transfrom-Infra-Red spectroscopy ; FT-IR) et la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (Gas Chromatography-Mass Spectrometry ; GC-MS).

De plus, afin d’identifier des matières naturelles plus spécifiques telles que le bitume et la cire d’abeille dans les baumes étudiés, chaque échantillon a été soumis des protocoles spécifiques d’extraction en phase solide (Solid Phase extraction ; SPE) et de modification chimique (saponification). Les résultats obtenus ont révélé que la majorité des substances d’embaumement analysées prélevées sur ces momies correspondaient à des mélanges complexes d’huiles végétales, de graisses animales, de résines de conifère et de cire d’abeille. À cet égard, cette étude a pu faire état d’une pratique jusqu’à présent non mentionnée dans la littérature scientifique, à savoir l’utilisation d’huile de crucifères, dérivée de graines de plantes de la famille des Brassicacées, lors du processus de momification animale.

Ecologie des communautés végétales et animales

En écologie des communautés végétales et animales, nos recherches visent à mieux appréhender les règles d’assemblage et processus de coexistence qui expliquent le haut niveau de biodiversité des écosystèmes méditerranéens et les facteurs à l’origine de la très faible résilience de ces communautés suite à des perturbations anthropiques notamment via des approches en écologie historique incluant notamment l’étude des banques de graines viables du sol, véritable mémoire séminale des communautés végétales. Nos approches sont en très grande majorité expérimentales et accoudées à des opérations concrètes de restauration écologique qui permettent la manipulation in situ et à grande échelle des variables abiotiques et biotiques. Elles sont aussi menées ex situ, en mésocosmes pour renforcer l’appréhension de certains liens de causalité particuliers plantes-plantes ou arthropodes-plantes.

Relevé de végétation sur un coussouls (Plaine de la Crau) @Grégory Loucougaray
Relevé de végétation sur un coussouls (Plaine de la Crau). @Grégory Loucougaray

Exemple de recherche récente - L’empreinte humaine sur les communautés végétales est-elle indélébile ?

Les activités humaines transforment et ont transformé les communautés végétales mais pour combien de temps l’influence de ces perturbations sera-t-elle perceptible même après leur abandon ?

Mesurer les impacts de l’Homme sur les écosystèmes et leurs conséquences sur le long terme est un des axes de recherches de l’écologie historique en complément de la paléoécologie. En effet, il ne s’agit pas seulement d’identifier les différents types de perturbations passées, mais aussi, de mesurer leurs éventuelles conséquences sur le fonctionnement des écosystèmes actuels. Les communautés végétales sont en effet assez sensibles aux perturbations très anciennes et peuvent encore, dans certains cas, présenter aujourd’hui des compositions, richesses et diversités spécifiques sous l’influence de pratiques passées et pourtant abandonnées depuis des millénaires. Thierry Dutoit l’explique ici.

Nous avons ainsi mesuré l’impact de la présence d’enclos pastoraux présents dans la plaine de Crau (Sud-est de la France) depuis l’époque Romaine et abandonnés au fil des siècles. Nos résultats ont démontré que ces enclos influencent encore la fertilité du sol, la composition et la richesse de la végétation actuelle même après plus de 1 500 ans d’abandon. La persistance de ces effets n’est alors pas à relier à une longue viabilité des graines de la végétation des anciens enclos dans le sol mais à une très lente évolution de la fertilité du sol en lien avec un apport de matières organiques très important lors de l’utilisation de ces enclos pour concentrer les troupeaux.

Ruines de bergeries dans la Crau, de nos jours à l'époque romaine. @Frédéric Henry
Ruines de bergeries dans la Crau, de nos jours à l'époque romaine. @Frédéric Henry