Fonctionnement et performances du système agroforestier peuplier ortie en contexte de phytomanagement

Functioning and performances of the poplar-nettle agrosystem in a phytomanagement context

• Auteur / Autrice : Loic Yung
• Direction : Michel Chalot, Geneviève Chiapusio, Coralie Bertheau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des populations et écologie
• Date : Soutenance le 23/01/2020
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire chrono-environnement (Besançon) - Laboratoire Chrono-environnement - CNRS - UFC (UMR 6249) / LCE
• Partenaire(s) de recherche : Site de préparation : Université de Franche-Comté (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Vera Slaveykova
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Chalot, Geneviève Chiapusio, Coralie Bertheau, Vera Slaveykova, Anissa Lounès-Hadj Sahraoui, Hervé Jactel, Frédérique Cadière, Thierry Gissinger, David Cazaux
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Anissa Lounès-Hadj Sahraoui, Hervé Jactel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Orties

Services écosystémiques

Plantes -- Effets des métaux lourds

Biodiversité

Agroforesterie

Mots clés libres

Agroforesterie

Biodiversité

Éléments trace métalliques

Ortie

Phytomanagement

Services écosystémiques

Agroforestry

Biodiversity

Trace metals

Nettle

Phytomanagement

Ecosystemic services

Résumé

Les contaminations entrainent des dégradations générant des dysfonctionnements des sols et des atteintes à leurs fonctions écologiques. Le phytomanagement, qui utilise des espèces végétales pour extraire, contenir ou dégrader des polluants, apparaît comme une solution adaptée pour produire de la biomasse végétale tout en favorisant la réhabilitation de ces sols délaissés. Les approches récentes s’accordent sur l'importance des associations végétales dans l’optimisation de ces dispositifs. Ce projet de thèse s’articule autour d’un dispositif agroforestier novateur, associant la grande ortie (Urtica dioica L.) à une plante modèle dans le domaine, le peuplier. Dans des plantations de peuplier, l’ortie offre de nouvelles perspectives liées à son aptitude à se développer spontanément sur des sites contaminés et à la qualité de sa fibre végétale, utilisables pour la fabrication de biomatériaux.A partir de deux sites ateliers contaminés par les éléments trace métalliques (ETM) et différentes approches disciplinaires, ces travaux ont permis i) de mieux comprendre le fonctionnement de cedispositif peuplier-ortie à l’interface rhizosphérique et sa réponse aux ETM via des approches de barcoding environnemental et de métabolomique ciblée ii) d’appréhender le rôle des plantes modèles dans la restauration écologique de ces sites au travers d’études phytosociologique et entomologique et évaluer l’implication des communautés associées dans les flux d’ETM par uneapproche écotoxicologique, et finalement iii) de caractériser et optimiser le potentiel économique de ce dispositif selon une approche agroécologique. Enfin, cette thèse ambitionne d’être un travail de référence pour les futurs projets de phytomanagement basés sur des associations arbres – orties.

Contamination generates soil degradations and dysfunction, affecting many ecological function. Phytomanagement, which uses plants to extract, contain or degrade contaminants, represents a suitable solution for producing plant biomass while promoting the rehabilitation of these marginal lands. Recent approaches highlight the importance of plant associations to improve the efficiency of phytomanagement applications. This thesis focused on an innovative agroforestry system, combining stinging nettle (Urtica dioica L.) with a model plant for phytomanagement, poplars. Within poplar plantations, nettle offers new perspectives related to its ability to spontaneously develop at contaminated sites and to the quality of its plant fibre, which can be used for the manufacture of biomaterials.Based on two field trials conducted at trace metals (TM) contaminated sites and several scientific fields, the present work enables i) to better understand the functioning of this poplar-nettle agrosystem at the rhizospheric interface and its response to TM using environmental barcoding and a targeted metabolomics approaches, ii) to estimate its involvement in the ecological restoration of these sites through phytosociological and entomological studies and to determine the role of these communities on TM flows through an ecotoxicological approach, and finally iii) to evaluate and optimize the economic potential of this system through an agroecological approach. Finally, this thesis aims to be a reference work for future phytomanagement projects based on tree - nettle associations.