La recherche chez ARVALIS

La recherche chez ARVALIS

La Recherche/Développement est le premier champ d’activités d’ARVALIS - Institut du végétal et représente 50 % des moyens de l’institut.

Les infrastructures et les équipements de l’institut résultent de la mission et des orientations données par son Conseil d’Administration :

la conduite d’activités de recherche, d’étude, et d’expérimentation au champ, en laboratoire et en installations pilotes, avec des approches à différentes échelles :
- le gène : activité de laboratoire permettant d’identifier des caractéristiques génomiques (approche QTL, gène,…), de les quantifier (PCR quantitative) et de les intégrer dans des modèles d’interprétation plus intégrateurs et informatifs (génétique d’association, détection de QTL adaptatifs selon des conditions particulières…).
- la plante : tests en serres, en chambre climatique pour étudier l’impact des conditions en culture contrôlées (eau, température, durée du jour, rayonnement,…).
- la parcelle : expérimentations au champ en petites et moyennes ou grandes parcelles expérimentales, incluant des dispositifs pluriannuels.
- l’exploitation : dispositifs d’expérimentation sur le système de culture, souvent en moyennes ou grandes parcelles au sein des stations régionales ou chez des producteurs.
- le territoire : unités territoriales, pertinentes pour paramétrer ou pour estimer certains impacts ou certaines variables d’intérêt (par exemple, unités homogènes sur le plan hydraulique, permettant de mettre au point et tester des solutions pour préserver la qualité de l’eau ; bassin de collecte pour prédire un volume de récolte ; bassin versant pour estimer des besoins en eau…).
- l’entreprise : installations pilote de stockage / conservation, première conservation

une très forte attention à la communication, à la formation et au transfert des résultats dans la pratique,

une grande proximité avec les producteurs, les organismes et les entreprises qui les accompagnent sur le plan technique, économique ou réglementaire.

Au total 27 stations couvrent les situations les plus caractéristiques de la France agricole pour conduire :

des expérimentations annuelles au champ et des essais de longue durée, de la parcelle au bassin versant, mais aussi en enceintes climatisées, sous serres, en laboratoires,

des travaux sur la production, la récolte, le stockage, la conservation et la transformation de toutes les espèces du périmètre d’ARVALIS,

des travaux sur l’environnement et la biodiversité :- l’amélioration de la qualité des eaux (pollutions ponctuelles et diffuses),
- l’évaluation et l’amélioration de la fertilité des sols (physique, chimique, biologique) par le travail du sol, les couverts végétaux, la fertilisation…
- mais aussi l’évaluation de la biodiversité et son amélioration en travaillant également sur ses indicateurs.

Infrastructures et équipements significatifs


Le dispositif d’expérimentation au champ est réparti au sein des stations régionales de l'institut, mais aussi sur des sites de structures partenaires, ou chez les agriculteurs pour travailler en grande parcelle, ou trouver des sites adaptés à des thématiques particulières. C’est notamment le cas pour évaluer des solutions de lutte contre les mauvaises herbes et les parasites des cultures, par exemple.

Les stations régionales et sites expérimentaux :


- 7 sites interinstituts
: INRA et Instituts techniques (CETIOM, ITL, ACTA, ANITTA,…) :
Baziège (31), La Minière (78), Estrées Mons (80), Le Magneraud (17), Le Chaumoy (18), Ecardenville (27), Bergerac (24)

- 3 sites avec des lycées agricoles et des centres de formation :

Montardon (64), Kerguehennec(56), Le Rheu (35)

- 6 sites avec des Chambres d’Agriculture et des coopératives agricoles :
Jeu-les-Bois (36), Gréoux-les-bains (04), CREAS (69), FEPL St-Hilaire-en-Woëvre (55), Etoile sur Rhône (26), Colmar (68)

- 10 stations ou sites en propre :
Boigneville (91), La Jaillière (44), Châlons en Champagne (51), Villerable (41), Villiers-le-Bâcle (91), Auch (32), Nîmes (30), Rots (14), Ouzouer-le-Marché (41), Montans (81)

- ARVALIS conduit également en complément des essais sur de très nombreuses parcelles d’agriculteurs.

Installations et équipements exceptionnels


Des dispositifs expérimentaux originaux, parfois uniques dans leur conception, complètent l’ensemble du réseau expérimental au champ :

pour des études sur le comportement des plantes ou des cultures :

- des serres :
o Montardon (64) : équipements adaptés pour la réalisation d’essais pour l’étude de la sensibilité du maïs aux stress abiotiques pendant les phases de croissance et de reproduction.

o Châlons en Champagne  (51) : équipements utilisés pour les études génomiques (physiologie du blé et efficience de l'azote)




- des abris mobiles :
Les abris mobiles du Magneraud (17) permettent de créer et d’expérimenter des conditions de sécheresse au champ afin de mettre au point des conduites d’irrigation et de gestion de l’eau économes. Il s’agit d’un dispositif unique dans le sens où les opérations et interventions culturales sous les serres se font avec du matériel d’agriculteurs et que l’automatisme (les serres se referment dès lors qu’une pluie > 0.3mm survient) permet une gestion et un pilotage des stress hydriques.
Un équipement similaire de plus grande envergure sera implanté à Ouzouer-le-Marché (41) dans le cadre du programme « investissements d’avenir » pour mettre en œuvre des méthodes de phénotypage à haut débit sur blé et maïs (projet collaboratif PHENOME). Ce site fera l’objet d’une instrumentation particulièrement novatrice avec l’utilisation de capteurs de proxidétection (caméras, spectromètres, LiDARs, et fluorimètres) installés sur un tracteur (la « Phénomobile ») permettant de caractériser en continu l’état de croissance, de nutrition et de stress à l’échelle du peuplement végétal. Ces capteurs aériens seront complétés par des capteurs au niveau du sol : sondes pour estimer la teneur en eau du sol, à une échelle fine ainsi que des évaluations du développement journalier de l’enracinement via la mise en œuvre de tomographes (basé sur la technologie de la résistivité électrique).

- des enceintes climatiques situées sur les stations de Boigneville (91) et Montardon (64) (cf. tableau ci-après). Ces équipements sont utilisés pour étudier le comportement des plantes sous différentes conditions de température et/ou luminosité et/ou hygrométrie sur diverses thématiques : alimentation en eau, en fertilisants, stress climatiques, protection phytosanitaire (efficacité, sélectivité)…


A titre d’exemple, les chambres climatiques ont permis de mesurer l’impact des températures froides conjuguées à un faible rayonnement, sur la baisse de fertilité des céréales.


- des dispositifs mobiles de brumisation à Rots (14) Boigneville (91) et Ouzouer-le-Marché (41) permettant d’accélérer dans les conditions de culture au champ le processus de contamination des céréales par les champignons.

des laboratoires pour mettre au point et développer de nouvelles méthodes d’analyse :

- un laboratoire de pathologie végétale, à Grignon (78) sur le site de l’INRA, spécialisé dans le diagnostic des champignons parasites des céréales, du maïs, du sorgho, de la pomme de terre, des protéagineux et prochainement du lin. Ce diagnostic porte annuellement sur environ 200 échantillons. Ce laboratoire a permis de constituer notamment une collection de champignons pathogènes (« mycothèque »). Il met également au point des méthodes de production d’inoculum pour effectuer des expérimentations nécessitant des inoculations artificielles dans le cadre d’expérimentations diverses.

- un laboratoire de biotechnologie végétale
basé à Boigneville (91), dédié à la caractérisation génétique des espèces prises en charge par l’institut et de leur principaux « bioagresseurs ».
Ses activités concernent l’amélioration de l’évaluation de certains caractères des variétés, de champignons, et de ce fait enrichissent directement nos préconisations diffusées (s’agissant en particulier de la tolérance aux maladies et à la gestion durable des résistances). Elles concernent aussi la mise au point de nouvelles méthodes de caractérisation, le plus souvent dans le cadre de projets de recherche collaboratifs. Ses travaux sont fréquemment intégrés dans des projets transversaux, multidisciplinaires (génétique d’association, introduction d’informations génétiques dans des modèles de fonctionnement des cultures).

une plateforme analytique de 1 600 m2 sur la station expérimentale de Boigneville (91) accueille 25 collaborateurs sous la dénomination « Pôles Analytiques d’ARVALIS » (PAA). Les PAA sont accrédités sous un numéro unique (1-0741) depuis 2010 par le COFRAC selon les dispositions de la norme NF EN ISO/CEI 17025, et ce jusqu’au 31 juillet 2016. Ces pôles analytiques assurent l’activité d’analyse des qualités technologiques, biochimiques et sanitaires des grains dans 4 domaines de compétences :

o Analyses des blés tendres, farines et autres produits de moutures
o Analyses des aliments pour animaux
o Analyses des contaminants : mycotoxines
o Analyses de biologie moléculaire

Au total, le laboratoire réalise 63 000 essais par an pour une cinquantaine de clients sous forme de 150 rapports d’essais dont 55 portent le logo COFRAC. De plus, pour assurer la conservation d’une collection d’échantillons référencés, une échantillothèque regroupe près de 10 000 échantillons de grains et farines. Par ailleurs, la plateforme de gestion d’échantillons de la station expérimentale de Vendôme permet la réception, le nettoyage et le stockage de l’ensemble des échantillons. Cette plateforme est ainsi équipée pour recevoir, nettoyer, broyer et stocker plus de 5 000 échantillons de matières premières chaque année. Les équipements (nettoyeurs, broyeurs, hall de stockage) permettent une gestion contrôlée et homogène des lots allant de 500 grammes à plusieurs kilos.



  des installations pilotes destinées à étudier les voies d’amélioration des process industriels
- une halle technologique dédiée à l’étude des qualités des pommes de terre et leur aptitude à répondre aux critères qualitatifs exigés par les divers débouchés industriels (fritabilité, chipsabilité des pommes de terre), à Boigneville (91). Des tests d’analyse sensorielle sont également menés dans ce laboratoire.

- située sur la station de Boigneville (91), la « plateforme métiers du grain », conçue dans le cadre d’un partenariat avec les acteurs de la filière céréalière (collecte, meunerie, interprofessions, instituts techniques…), a pour objectif d’apporter des réponses aux organismes stockeurs et aux producteurs qui stockent des grains afin d’optimiser les conditions de stockage (conservation sans insecticides, technique de fumigation, élimination des poussières,…)



- un moulin pilote sur le site de Surgères (17) géré dans le cadre d’un consortium de 9 partenaires publics et privés de la recherche de l’amont à l’aval de la filière. Ce moulin permet d’évaluer l’aptitude industrielle de diverses moutures sur une quantité réduite de grains de 500 g à 350 kg.

- sur le site de Montardon (64) une unité de méthanisation, gérée en partenariat avec le lycée agricole de Pau-Montardon.

- la plateforme de stockage de la pomme de terre de Villers St Christophe (80) permet de tester diverses techniques de stockage des pommes de terre en interaction avec leur aptitude technologique.

- une chaine expérimentale de teillage sur la station d’Ecardenville-la-Campagne (27) destinée à évaluer le rendement en fibres lié aux différentes variétés ou techniques de culture du lin.

  des dispositifs spécifiques pour étudier la valeur alimentaire des fourrages, des grains et coproduits :

- l’atelier d’engraissement de Saint-Hilaire-en-Woëvre (55) conçu en partenariat avec les coopératives animales et céréalières de l’Est de la France, permet de tester la valeur alimentaire de divers coproduits (drèches, tourteaux,…) sur jeunes bovins.

- l’atelier de porcs et de volailles de Villerable (41) est dédié à l’étude de la digestibilité des aliments à base de céréales et protéagineux. Il travaille essentiellement en partenariat avec des entreprises du secteur alimentation animale.

- le bâtiment vaches laitières de la station de La Jaillière (44) permet de mettre en place des travaux de recherche sur les pratiques d’élevage et d’alimentation d’un troupeau laitier, en concertation avec l’IDELE, les Chambres d’Agriculture, l’INRA et les coopératives laitières du grand ouest.

- la ferme expérimentale de Jeu les bois, gérée en partenariat dans le cadre de l’OIER des Bordes, dispose d’un troupeau expérimental en production conventionnelle de viande bovine et d’un troupeau expérimental en production Bio.

des grandes parcelles instrumentées pour étudier en vraie grandeur les causes des transferts de nitrates, phosphore et de produits phytosanitaires dans les eaux (enjeu environnement) au moyen de dispositifs de captage des eaux de percolation ou de ruissellement pour mesurer les quantités et les qualités des eaux : bougies poreuses, systèmes de drainage, percolation ou de récupération des eaux en surface :

o  Station de La Jaillière, La Chapelle St Sauveur (44)
o  Station de Boigneville (91)
o  Station du Magneraud (17)
o  Station de St-Exupéry (69)
o  Site de Thibie (51)
o  Site d’Auradé (32)


un dispositif expérimental instrumenté spécifiquement pour étudier la volatilisation de l’ammoniac sur le site de la Jaillière (44). Ce dispositif est équipé de capteurs de concentration au niveau du sol qui, couplés à un modèle de concentration de flux mis au point par l’INRA, fournissent des estimations des pertes par volatilisation.

Réseaux d’observation et d’expérimentation

  Des essais de longue durée pour étudier les effets à long terme de rotations et de pratiques culturales (suppression du labour, réduction des pesticides, introduction du désherbage mécanique…) de systèmes de culture ou d’élevage (conventionnel, bio, intégré…), et mesurer les effets sur l’ensemble des paramètres agronomiques, le stockage du carbone et la biodiversité :
- Boigneville (91) : 40ème année de l’essai rotations et suppression du labour, 20ème année de comparaison de systèmes de culture,
- La Jaillière (44) : devenir des matières organiques
- Colmar (67) : effet long terme des boues résiduaires
- Jeu-les-Bois (36) : effet des amendements basiques et organiques
- Rots (14) : réduction de l’usage des pesticides
- Baziège (31) : gestion du désherbage dans la rotation
- Montgaillard (31) : comportement de cultures dédiées à la production de biomasse
- Villarceaux (95) : effets long terme de la culture biologique sans apport exogène de matières organiques
- un essai de longue durée situé à Sendets (64) comparant dans le cadre de systèmes de culture à base de maïs, la protection raisonnée à la protection intégrée. Cet essai s’inscrit dans un réseau au sein du projet européen PURE.

Réseaux d’expérimentations ou d’observations spécifiques :

- le réseau national « fermothèque » qui compte environ une trentaine de fermes-type localisées dans différents bassins de productions, parfaitement caractérisées et à partir desquelles des études économiques sont menées,

- le réseau « Agribenchmark » qui constitue l’équivalent du réseau précédent mais à l’échelle européenne, pour lequel ARVALIS mobilise 3 fermes représentatives.

- les réseaux d’évaluation variétale
. ARVALIS participe aux réseaux d’expérimentations en pré et post inscription sur l’ensemble des cultures (cf. tableau ci-dessous). Des essais spécifiques sont conduits pour l'évaluation des variétés adaptées à l'agriculture biologique.



- le réseau épidémiosurveillance. ARVALIS participe au réseau d’épidémiosurveillance contribuant aux Bulletins de Santé du Végétal (BSV). Il agit à plusieurs niveaux : observations, animations de filières au niveau régional, harmonisation des protocoles d’observations, étude des effets non intentionnels (résistances). Depuis 2008, avec l’ITB, le CETIOM et l’ITL, ARVALIS a conçu un outil de saisie et stockage des données issues des observations : Vigicultures®. Cet outil couvre aujourd’hui 16 régions et accueille les observations de 2 500 contributeurs de toutes origines. Les travaux de remontée de ces observations vers la base nationale Epiphyt sont en cours (cf. 2.1.a. Figure 3).

- le réseau de monitoring des résistances. ARVALIS est impliqué dans plusieurs réseaux de suivi des résistances des bio-agresseurs aux phytosanitaires. En particulier, il coordonne depuis 2004 le réseau multipartenarial Perfomance blé qui vise à suivre l’évolution des résistances de Septoria tritici aux strobilurines, aux triazoles et aux carboxamides (SDHI). Ce réseau réunit 47 partenaires (Chambres d’Agriculture, coopératives, négoces, firmes phytosanitaires) autour de 80 à 100 essais et conduit à 300 à 600 analyses de résistances réalisées par le laboratoire INRA Bioger (cf. 2.1.c.2.).

- AGRORESO
ARVALIS – Institut du végétal accompagne depuis 1994 le premier réseau infrarouge mondial, la SCICA AGRORESO. Dans le cadre d’une convention triennale renouvelable, l’institut réalise chaque campagne un certain nombre d’actions pour le compte du réseau qui regroupe des O.S. et des industries utilisateurs d’infra-analyseurs : fabrication des échantillons pour la standardisation des 1 200 appareils, calibration (garantie par différents tests statistiques mis en place par ARVALIS, sur la base de 6 000 échantillons fabriqués annuellement), standardisation des nouveaux appareils entrant dans le réseau et surveillance des calibrations (à chaque récolte, les performances des modèles de prédiction sont contrôlées par ARVALIS - Institut du végétal à partir d’échantillons, envoyés par les coopératives du réseau ou fournis par l’institut).