lu pour vous numéro 116

Détails

" Lu pour vous " n° 116*

Sommaire

  • Se nourrir demain : SOS révolution agricole.
    • L’équation est aussi simple à poser qu’ardue à résoudre
    • Pesticides et santé : les pesticides du champ à l’assiette
  • Science & technique : économie d’énergie :
  • Bioluminescence : et l’éclairage devint vivant
  • Science & vie pratique : voici le scooter à une roue

Se nourrir demain : SOS révolution agricole.

L’équation est aussi simple à poser qu’ardue à résoudre.

En 2050, la Terre comptera près de 10 milliards d’habitants contre 7,3 aujourd’hui. L’agriculture mondiale devra donc dans le même temps trouver le moyen d’accroître sa production de plus de 25%... et même bien d’avantage, puisque les nouvelles classes moyennes qui sont en train d’exploser numériquement en Chine, en Inde, au Brésil, en Afrique du Sud et dans les autres puissances émergentes d’Asie, d’Amérique et d’Afrique, vont faire singulièrement grimper la consommation alimentaire par habitant au cours des prochaines décennies.

Après les progrès spectaculaires réalisés depuis 1945 grâce aux avancées de la mécanisation, de la chimie puis de la génétique , en France, le rendement du blé a par exemple été multiplié par 4 en 50 ans, celui du maïs par plus de 5, la courbe de productivité agricole, qui stagne depuis quelques années dans les pays développés, pourrait s’inverser dans un avenir proche. Le Giec (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat) estime ainsi que les rendements des principales cultures (blé, riz, maïs...) devraient diminuer de 2% tous les 10 ans d’ici à 2050 si les modes de production n’évoluaient pas.

De sombres perspectives dont le principal responsable est le changement climatique. Dans les zones tropicales, l’un de ses effets néfastes pour l’agriculture sera le bouleversement du cycle de l’eau : « L’accélération du rythme de l’alternance sécheresse- pluie ainsi que l’allongement des périodes très sèches comme des périodes très humides y seront très préjudiciables aux activités agricoles », explique l’ingénieur agronome, directeur scientifique de la section agriculture de l’Inra. Sans parles de la multiplication des phénomènes destructeurs de récoltes, ouragans, inondations ou encore invasion de criquets.

C’est un changement global de modèle agricole qui s’impose aujourd’hui pour prévenir un cataclysme alimentaire. Le règne de la monoculture intense dopée aux engrais, considérée jusqu’à il y a peu comme technique agricole de pointe, semble ainsi sur le point de vaciller.
La remise en question de l’agriculture industrielle n’est plus l’apanage des groupes militants de défense de la nature. Depuis une dizaine d’années, la communauté scientifique se convertir en masse aux vertus de l »agro écologie »
Entre écologie et innovation, l’avenir s’annonce riche en défis technologiques et intellectuels pour l’agriculteur, appelé à devenir un spécialiste. C’est à prix qu’il pourra demain nourrir la planète.

Repère :

  • 800 millions de personnes souffrent aujourd’hui de faim dans le monde sur une population de 7,3 milliards.
  • 600 millions de personnes supplémentaires pourraient pâtir d’insécurité alimentaire à cause du changement climatique d’ici à 2080.
  • 70% de l’eau douce disponible dans le monde est aujourd’hui consommée par l’agriculture.
  • 0,15 kg de CO2. C’est l’empreinte carbone d’un kilo de fruits ou légumes frais produit localement. Elle grimpe à 3 kg de CO2, soit 20 fois plus, pour un kilo de fruits ou légumes importé hors saison.

Source : Science et Avenir, n° 829, mars 2016, signé Charles Giol.

Une floraison technologique : l’agriculture est entrée dans l’ère du high-tech.

lpv1161A l’heure du big data, le monde rural offre un terrain de jeu illimité et potentiellement très lucratif aux start-up du secteur.
Weenat installe dans les parcelles des capteurs sans fil qui mesurent la température et l’humidité des sols et qui transmettent ces données directement sur le smartphone de l’agriculteur, afin d’optimiser les apports d’engrais.

Airinov s’est associé au fabricant de drones Parrot, équipant ses engins volants d’un capteur qui permet de cartographier avec précision des parcelles et d’en connaître les besoins en azote. Des techniques de précision qui portent leurs fruits : les producteurs qui utilisent ce type d’applications réduisent de 15% leurs apports en intrants chimiques.

Le temps des robots.

lpv1162Près d’un tiers des tracteurs actuellement utilisés par les grands céréaliers français fonctionnent en autoguidage, sans conducteur. Et 50% environ de l’ensemble du parc national de tracteurs est guidé par GPS pour optimiser les trajectoires. Mais l’automatisation va déjà beaucoup plus loin. Les robots d’alimentation et de traite peuvent ainsi, grâce aux puces RFID qui identifient l’animal, délivrer automatiquement la ration nécessaire ou détecter une bactérie présente dans le lait.

Selon l’agence américaine Tractica, la robotique agricole est promise à un brillant avenir, puisqu’elle estime le marché à plus de 73 milliards de dollars dans dix ans, contre 3 milliards en 2015.

La start-up toulousaine Naïo Technologies a développé Oz, un robot-bineur qui arrache les mauvaises herbes, évitent le recours aux herbicides.
Séquencer pour mieux sélectionner.

Avec le séquençage du génome, il sera possible de créer des « super-céréales » de manière scientifique, et non plus empirique, comme les agriculteurs l’ont toujours en sélectionnant les grains. Reste que le génome des céréales est complexe. Celui du riz, le plus petit (430 millions de nucléotides), le plus petit élément du gène, pour 50 000 gènes tout de même), a été séquencé en 2005. Le séquençage du maïs (2,3 milliards de nucléotides pour 32 000 gènes et dix chromosomes) a, lui, été achevé en 2009. Reste le séquençage du blé.

L’Inra a annoncé l’an dernier avoir terminé le travail sur un chromosome du blé tendre (774 millions de nucléotides) après près de dix ans d’efforts, et espère venir à bout des 17 milliards de nucléotides du génome de la céréale d’ici à 2017.

Plantes des villes.

lpv1163Pour réduire la pollution considérable due au transport des denrées ( la distance parcouru par les aliments, du lieu de production à l’assiette du consommateur, est estimée à plus de 3 000 km en moyenne dans le monde), des fermes urbaines poussent aujourd’hui comme des champignons dans les centre-ville. D’autant que les hors-sol sont grandement améliorés. A Newark, dans la banlieue de New-York, AeroFarms vient ainsi d’ouvrir la plus grande ferme « aéroponique » (comprendre hors-sol) du monde : 1 000 tonnes de choux et de salades seront produits chaque année sur 6 500 m2, selon une technique très particulière. Les plantes sont éclairées en permanence par des LED spéciales et poussent sur un canevas de tissu. En dessous, les racines restent suspendues dans le vide, dans une baie hermétique ou circule une brume enrichie en nutriments. Une technique qui permet une culture sans pesticides, avec une réduction de 95% des besoins en eau. Au rythme à peine croyable de 22 à 30 récoltes par an ».

Source : Science et Avenir, n° 829, mars 2016, signé Alexandre Zalewski.

L’agro écologie au secours de la planète.

Lancée par des paysans et scientifiques militants, l’agriculture « écologiquement intensive » représente une alternative de plus en plus crédible face aux dégâts de l’agriculture industrielle.

En Afrique, des cultures maraîchères aux rendements doublés par la plantation d’acacias fertilisant les sols.
Au Mexique, des parcelles de maïs dopées par la polyculture associée de courges et de haricots, jusqu’à devenir plus productive que leurs voisines américaines dopées aux intrants chimiques. Dans le Maine et Loire, des nichoirs pour mésanges installés dans des pommeraies pour chasser les insectes.

Partout sur la planète, la biodiversité devient la nouvelle alliée d’agriculteurs en mal de solutions pour améliorer les rendements tout en protégeant les cultures.

Longtemps considérée comme la douce utopie de militants, l’agro écologie est depuis peu promue à l’échelle mondiale comme le meilleur recours contre une agriculture intensive qui pollue et épuise les sols. Star de la récente COP21, elle fait l’objet de plans d’investissements massifs à travers le monde : le continent africain devrait ainsi se doter dès 2016 d’un fond inter Etats de valorisation des pratiques agro écologiques, et le gouvernement français a annoncé la conversion de la moitié des exploitations du pays d’ici à 2025.

Surtout, ces initiatives de reconquête de pratiques agraires plus naturelles s’appuient sur des programmes de recherche scientifique de plus en plus nombreux. L’enjeu ? Mieux comprendre le comportement des sols et le fonctionnement des végétaux pour mettre au point les associations les plus performantes. Pendant des décennies, nos agricultures intensives ont conduit à forcer les écosystèmes bien plus qu’à s’en inspirer. » Avec l’agro écologie, on part de ce qu’est la nature, d’échanges de photosynthèses ou de la formation et de la structure des sols, pour amplifier et combiner ces fonctionnalités ».

Etudier les microbes dans les racines.

« L’un des grands chantiers actuels porte sur l’étude des microbes associés aux racines », précise Philippe Lemanceau, directeur de l’unité mixte de recherche de l’Inra consacrée à l’agro écologie qui emploie 400 personnes. On connaît encore assez mal ce microbiote, mais on sait que les plantes lui consacrent environ 20 à 25% de leur énergie. En étudiant ces microbes et les gènes qui les fixent, on devrait pouvoir influencer la santé des plantes et réduire l’utilisation d’intrants de synthèse. « Autre voie prometteuse le développement d’éliciteurs, des molécules naturelles qui simulent les défenses immunitaires des végétaux. La pulvérisation ciblée d’extraits d’algues ou de plantes pourrait ainsi avoir des effets protecteurs équivalents à ceux des produits phytosanitaires actuels ».

Source : Science et Avenir, n° 829, mars 2016, signé Régis de Closets.

Trois initiatives phares.

Des canards dans les rizières.

lpv1164Japon. C’est sans conteste l’une des pratiques agro écologiques les plus répandues dans le monde. Son initiateur, le paysan japonais Takaru Furuno, s’est inspiré de vieux ouvrages d’agronomie pour trouver une alternative à l’emploi d’herbicides dans ses rizières. Sa solution ? Des canards lâchés entre les plantations qui les débarrassent des mauvaises herbes, insectes et vers, tout en fertilisant les sols. Résultat : des rendements augmentés de 20 à 50% et une méthode reprise en trente ans par plus de 70 000 cultivateurs à travers l’Asie, faisant de Takaru une vraie star de l’agro écologie.

Le compost chasse les engrais.

lpv1165Cuba. L’île est devenue une destination privilégiée pour les agronomes. Un comble pour un pays qui des décennies durant a importé en masse des intrants chimiques en provenance d’URSS.
La chute de l’empire soviétique et l’embargo américain ont dans les années 1990 obligé les paysans cubains à passer des tracteurs polluants à la traction animale, et des engrais au compost.
Un retour à la tradition porté par des réseaux coopératifs d’agriculteurs, et par la mobilisation technologique de l’importante communauté scientifique locale. Aujourd’hui, l’agro écologie fournit 65% de la production alimentaire cubaine, et l’île utilise trois fois moins d’engrais qu’en 1980.

La polyculture selon Jacques Morineau.

France. Il est considéré comme l’un des pionniers tricolores des pratiques écoresponsables.

lpv1166En convertissant sa ferme de Vendée dans les années 1990, Jacques Morineau a fait de la biodiversité « un facteur de production », comme il aime à le dire. Dans ses champs, la polyculture est la règle avec une trentaine d’espèces plantées et savamment mélangées : le pois renforce l’orge, comme le lupin le blé. Les haies ont été aménagées pour héberger des insectes auxiliaires comme les coccinelles, qui protègent les cultures. Et la production de l’exploitation grimpe de 2 à 4% par an, sans le moindre intrant chimique.
Source : Science et Avenir, n° 829, mars 2016, signé R.C.

En 2050 dans nos assiettes.

Que mangeront les prochaines générations ? Moins de viande, plus de poissons d’élevage, quelques insectes et un zeste de précipités chimiques !

La transformation prévisible des conditions générales de la production agricole autant que l’évolution des goûts et des exigences éthico-sanitaires vont engendrer de profondes mutations dans la consommation alimentaire au cours des décennies à venir. Tour d’horizon en quatre tendances.

Tous végétariens demain ?

40% de la production agricole mondiale sert aujourd’hui à nourrir les bêtes que nous mangerons ensuite ; la production d’une quantité donnée de protéines animales consomme par ailleurs entre 5 et 10 fois plus d’eau que la production d’une quantité équivalente de protéines végétales. Si l’on ajoute qu’un excès de viande est mauvais pour la santé, en raison de l’important volume de matière grasse accompagnant les protéines animales, on comprend qu’au-delà de toute considération d’éthique, le végétarisme, ou en tout cas une diminution notable de la part de l’alimentation carnée, apparaît de plus en plus incontestable dans un avenir proche.

Après des décennies de hausse ininterrompue, la consommation de viande diminue chaque année depuis le début du XXI siècle, une partie des protéines animales étant remplacée par des protéines végétales (soja, haricots secs, pois, quinoa...). Et la tendance pourrait même s’accentuer. La qualité sera de plus en plus privilégiée sur la quantité.

Reste que le revirement entamé en Europe sera plus que contrebalancé, à l’échelle mondiale, par l’appétit de viande et de laitages des nouvelles classes moyennes en d’Asie, d’Amérique du Sud et d’Afrique. Loin de l’Europe, le végétarisme risque de rester encore longtemps minoritaire.

Source : Science et Avenir, n° 829, mars 2016, signé C.G.

Pesticides et Santé : Les pesticides, du champ à l’assiette.

La France, gros utilisateur de pesticides ? Oui, mais leur emploi varie beaucoup selon les cultures. De même que la quantité de résidus détectés après récolte.

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Source : La Recherche, n° 509, mars 2016, par Cécile Klingler, journaliste et Hervé Bouilly, infographiste

Science & technique : économie d’énergie

Bioluminescence : et l’éclairage devint vivant.

lpv1168Exit les traditionnels réverbères : des organismes bioluminescents pourraient bientôt éclairer les rues. Une féerie qui, en plus, réduirait la facture, explique Muriel Valin.

Quand le soir venu, l’obscurité s’étend, vers quelles sources se tourner pour éclairer nos intérieurs et nos villes juste ce qu’il faut, en limitant la pollution lumineuse et la consommation d’énergie ?

A l’heure actuelle, les agglomérations misent sur les LED, peu gourmandes en énergie, et sur l’éclairage « intelligent », via des dispositifs à intensité variable, ajustant la quantité de lumière diffusée au gré des heures et de l’affluence.

Mais elles pourraient aller plus loin. Envisager, carrément, de se passer d’électricité pour éclairer la nuit, en confiant la lumière urbaine à des organismes vivants.

Farfelu ? « Les indiens d’Amérique du Sud utilisaient déjà, il y a très longtemps, des insectes lumineuses, de cucujos (une sorte de gros scarabée), pour s’éclaire, raconte Sandra Rey, l’une des pionnières françaises à travailler sur ce sujet, fondatrice de la start-up Glowee.
Pourquoi avoir attendu des siècles pour reprendre cette piste ? C’est que la bioluminescence est longtemps restée mystérieuse. Que des insectes, bactéries ou champignons produisent de la lumière, le fait est répertorié de longue date. Et l’explication chimique connue depuis 1887 grâce au physicien français Raphael Dubois : à l’intérieur de certaines cellules ou directement dans la peau de certaines espèces vivantes, une réaction entre une molécule (la luciférine) et une enzyme (la luciférase) en présence d’oxygène provoque l’émission de photons, donc de lumière. Mais côté biologie, les chercheurs séchaient. Pourquoi certains organismes éclairent 24h/24, et d’autres seulement dans l’obscurité ?

Pourquoi l’intensité varie suivant les espèces ?

Puis, ces dernières années, les mécanismes génétiques à l’œuvre dans cette bioluminescence ont été percés à jour. Au point que l’idée d’utiliser des êtres vivants comme dispositifs d’éclairage à grande échelle a commencé à être envisagée. A la clé : la possibilité de rendre bioluminescents des buissons, des haies, des arbres en bordure de route.... Féerique !
Encore fallait-il lever un dernier obstacle : les organismes étudiés n’éclairent pas suffisamment pour être utilisables, ou s’illuminent dans des conditions impossibles à reproduire.

Et pour cause : la plupart des espèces bioluminescentes sont marines et vivent dans les grandes profondeurs, plus de 80% de la population des abysses est bioluminescente.

C’est cet obstacle que plusieurs équipes de recherche ont essayé de contourner. Avec un atout décisif dans leur manche : la biologie de synthèse, qui permet de transférer la capacité d’émettre de la lumière d’une espèce à une autre.

Des chercheurs de l’université d’Etat de New-York sont ainsi partis de plants de tabac (Nicotiana tabacum puis Alata), non luminescents à la base mais faciles à cultiver. Ils ont introduit dans leur chloroplaste, « l’usine énergétique » des plantes, une séquence d’ADN venant de bactéries bioluminescentes marines.

Un arbre pour lampadaire.

lpv1169Résultat ? Les plantes obtenues se sont illuminées 24h/24, de manière autonome et stable, pendant plusieurs mois. Mais pour l’heure, l’intensité de cet éclairage reste très modeste : tout juste une petite lueur visible dans le noir, l’équivalent de quelques lumens contre 400 lm pour une ampoule à incandescence de 40 watts. Il n’empêche, le principe est au point et Alexander Krichevsky, à la tête de ces travaux, se montre très optimiste : « Nous sommes en train de progresser et d’obtenir des prototypes de plus en plus lumineux. Je ne peux pas en dire plus pour l’instant, pour des raisons de confidentialité, mais je crois que d’ici quatre ou cinq ans nous devrions obtenir des plantes et même des arbres qui pourront éclairer nos rues ! Des défis techniques demeurent, mais aucun ne me semble insoluble ».

Dans la même logique, des chercheurs californiens, autour de la start-up Glowing Plant, ont tenté avec succès une expérience similaire avec une petite plante, Arabidopsis, et un gène de luciole. Mais eux se montrent prudents sur l’intérêt de la bioluminescence pour remplacer l’éclairage extérieur. « Je ne pense pas qu’avant dix ans nous puissions développer des plantes qui se substitueront à l’éclairage à grande échelle, parce que nos marges de progression sur la luminosité sont inconnues », explique Antony Evans, fondateur de l’entreprise. Mais la bioluminescence aurait bel et bien un avenir commercial : « Une autre piste crédible à moyen terme. On pourrait utiliser ces plantes pour éclairer de lieux ou des intérieurs de manière permanente et non intense ». En clair : créer des veilleuses ou des éclairages d’appoint vivants.

Cette approche motive également deux équipes françaises, travaillant l’une sur des champignons et l’autre sur des bactéries bioluminescentes.
La première a testé, depuis 2011, diverses souches de champignons (60 espèces sont naturellement bioluminescentes), jusqu’à trouver l’espèce apte à éclairer autant qu’une bougie avec un seul spécimen. Didier Blaha, chercheur en mycologie à l’université de Lyon et responsable du projet avec le designer Héléna Amalric, imagine déjà l’avenir : « D’ici quelques années, nos systèmes bioluminescents pourront produire une lumière écologique, sans aucune alimentation. Ce serait idéal pour réaliser un éclairage de transition là où il sera nécessaire de voir mais pas forcément d’éclairer à fond.

Voir sans éclairer à fond.

La starte-up Gloweee : « Avec la bioluminescence on ne remplacera pas tous les lampadaires de rue car la puissance ne suffira pas. Mais, dans le futur, on pourra éclairer des vitrines, des abribus, des squares, des rampes, des passages piétons ou encore les panneaux signalétiques », prédit Sandra Rey, qui a déjà réussi à développer une installation avec 70 adhésifs collés sur des murs et remplis de bactéries... permettant de voir dans une pièce plongée dans le noir.

Des progrès restent à faire, pour augmenter notamment l’intensité, la durée de vie des « lampes vivantes » - en trouvant le meilleur moyen de les « nourrir » facilement et durablement -, étendre la palette des couleurs disponibles, aujourd’hui cantonnée au vert et au bleu. Mais l’idée suscite beaucoup d’enthousiasme chez les éclairagistes interrogés.

Le contenu actuel s’y prête plutôt bien... Car, depuis le 1er juillet 2016, un arrêté restreint en France l’éclairage des bureaux, vitrines et commerces la nuit. Nul doute que l’éclairage vivant, doux, limité, frugal, saurait s’y adapter.

Source : Science & Vie, n° 1183, avril 2016, signé Muriel Valin.

Science & vie pratique : Voici le scooter à une roue.

Le Motopogo, de la société canadienne du même nom, est un engin à une roue sur laquelle vous êtes assis et tenez un guidon. Pour avancer et reculer, il suffit de pencher votre corps vers l’avant ou l’arrière. La machine assure l’équilibre grâce à ses capteurs gyroscopiques et sers accéléromètres qui ajustent subtilement le déplacement de votre corps. Le Motopogo est muni de LED à l’avant et à l’arrière. Sa vitesse maximale est de 25km/h, mais il ne peut pas monter de côte de plus de 25 degrés. Il pèse 29 kg et supporte une charge de 150 kg. L’énergie de freinage est récupérée, lui donnant une autonomie de 35 km. Sa batterie au lithium se recharge en trois à cinq minutes.

Source : Science et Vie, n°1182, mars 2016, signé S.F.

*Les articles qui figurent dans cette rubrique sont transmis à titre d'information scientifique et / ou Technique. Ils ne sont en aucun cas l'expression d'une prise de position de l'UDISS ou d'un jugement de valeur

   
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