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Institut inTNE


inTNE Institut terre-nature-environnement - inTNE Les activités de recherche de l’institut inTNE sont développées dans les domaines de l’agronomie (terre) et de la gestion de la nature (nature). L’environnement intègre ces deux d ­ omaines et symbolise la transversalité et la multidisciplinarité des recherches, notamment en relation avec la gestion, la conservation et la valorisation durable des écosystèmes et de leurs ressources, ainsi qu’avec une meilleure production des agrosystèmes, p ­ rotégeant les eaux, le sol et la vie. Deux axes stratégiques caractérisent la recherche d’inTNE : ●● écologie et gestion des milieux naturels et aménagés (axe 1) ; ●● fonctions environnementales sous pressions anthropiques dans les agroécosystèmes (axe 2). Les principaux objectifs de recherche de l’institut inTNE sont : • développer et promouvoir les outils technologiques, les bases méthodologiques et les prestations pour une gestion des ressources naturelles adaptée aux sociétés et aux collectivités ; • contribuer, sur la base d’échanges entre les gestionnaires et les chercheurs, à la mise en place des outils, des méthodes ou des systèmes de gestion durable des ressources et des espaces ­naturels (axes 1 et 2) ; • développer des stratégies, des outils et des méthodes de conservation et de gestion de la biodiversité, des écosystèmes et du paysage en intégrant conjointement les aspects socioculturels et économiques (axe 1) ; • promouvoir la connaissance, la compréhension et la valorisation des milieux naturels par le développement d’outils pédagogiques ou la réalisation d’aménagements (documents, supports informatiques, aménagements in situ…) (axe 1) ; • développer les productions respectueuses de l’environnement (axe 2) ; • développer les techniques pour la végétalisation urbaine multi­­ fonctions (axe 2) ; • développer les outils de protection des eaux, des sols et des ­végétaux (axe 2). Gilles Triscone Professeur HES, Responsable institut inTNE ad interim gilles.triscone@hesge.ch


inTNE Libellul’ID Observer et identifier les libellules avec son téléphone

Véronique Rosset, Julien Gloor, Joël Cavat, Salvatore Cicciù, Michel Lazeyras et Beat Oertli

Descriptif

© hepia / Véronique Rosset

L’objectif de ce projet est de faire découvrir les libellules au grand public. Nous avons développé une application smartphone gratuite permettant de découvrir et d’identifier les espèces principales de libellules de Suisse romande. Grâce à cette application, le public peut disposer en permanence d’un outil d’identification simple et ludique et peut agrémenter ses promenades à l’aide d’informations sur les libellules. L’application Libellul’ID en action

Pourquoi les libellules ?

Points forts Ce projet a permis de développer une application smartphone ludique et gratuite. Depuis leur téléphone, les utilisateurs peuvent ainsi : • Identifier les espèces de libellules les plus communes en Suisse romande, • Localiser des libellules au cours de 17 promenades en Suisse romande, • En apprendre davantage sur la biologie et l’écologie de ces insectes, • Transmettre leurs observations aux services et scientifiques gestionnaires de la nature.

Les libellules constituent, avec les plantes et les amphibiens, un groupe emblématique des milieux aquatiques et particulièrement fascinant pour le grand public. Elles sont aux zones humides ce que sont les papillons aux prairies. De par leur capital sympathie pour le grand public, elles sont un moyen de sensibiliser la population à la beauté, mais également à la fragilité de la nature et de la biodiversité. Les avantages d’une application Les trois avantages principaux d’une application smartphone, par rapport à un support papier, sont : - En lieu et place de cartes et de livres volumineux, l’utilisateur peut disposer de toutes les informations nécessaires sur son téléphone (en un espace réduit). - La technologie informatique permet une grande convivialité et rend l’identification ludique. - Grâce au support informatique, un nombre élevé de photos est mis à disposition de l’utilisateur. Une application unique et innovante Il existe de nombreuses applications permettant d’identifier la faune ou la flore ou proposant des itinéraires de promenade. L’application Libellul’ID est unique car elle comporte à la fois un outil d’identification et des itinéraires de promenade interactifs. De plus, l’application Libellul’ID innove en proposant du contenu adapté à la position géographique de l’utilisateur ainsi qu’à la date à laquelle l’utilisateur observe une libellule. Téléchargez l’application sur : campus.hesge.ch/ibem/eisa/Libellulid/.


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Ce projet vise à faire redécouvrir au grand public les milieux naturels et la biodiversité qu’ils abritent. La promotion de l’application visera principalement les amateurs de nature, les promeneurs ainsi que les ONG traitant de l’environnement au moyen de : • La réalisation d’un flyer et d’une affiche, • L’organisation d’un événement grand public en 2018, • L’organisation d’une exposition sur le thème des libellules en 2018, • La réalisation d’une page Internet présentant l’application et proposant son téléchargement.

Partenaires • • • •

Maison de la Rivière Direction générale de l’agriculture et de la nature du Canton de Genève Programme G’innove de la Ville de Genève Loterie romande

Légendes 1 - Aperçu de l’outil d’identification 2 - Exemple d’une promenade 3 - Exemple d’une proposition d’observation de libellules dans une promenade visuels : © hepia / Véronique Rosset

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Tél. +41 (0)22 546 24 00 rad.hepia@hesge.ch www.hesge.ch/hepia


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Applications de la génomique à hepia Génomique et transcriptomique, métagénomique et métatranscriptomique François Lefort

Descriptif La génomique est l’étude du génome entier d’un organisme. La transcriptomique étudie l’expression de ce génome dans différentes conditions physiologiques ou environnementales et les interactions entre ce génome et son environnement. La métagénomique transcende les génomes individuels et permet l’étude de tous les génomes d’une communauté de microorganismes procaryotes et eucaryotes dans un environnement donné, c’est-à-dire l’étude de tous les membres d’un microbiote de n’importe quel microbiome.

Points forts La métagénomique permet d’allouer une identité génétique ou fonctionnelle à des fragments d’ADN d’origine inconnue. Si la métagénomique donne une image du potentiel métabolique d’une population microbienne complexe, la métatrancriptomique, elle, donne une image réelle des gènes exprimés, donc des fonctions actives et de leur niveau d’expression, dans des conditions données. Appliquée à l’environnement, la métagénomique peut détecter les ADNs de tous les organismes présents dans un échantillon environnemental, ce qui en fait l’outil le plus puissant désormais de l’écologie, sous le nom d’e-DNA

Applications Si les premiers travaux de métagénomique (écologie microbienne intestinale) ont décrit une diversité bactérienne d’une richesse jusqu’alors inconnue, d’autres applications doivent maintenant être explorées en particulier dans l’agroalimentaire, l’agriculture et l’environnement. Dans ces domaines, la métagénomique permet de comprendre les microbiotes associés aux sols cultivés, aux plantes et animaux domestiques. Ces connaissances permettront d’aider à la détection et à la prévention des maladies dans les cultures, les élevages et même de détecter les pathogènes dans les produits alimentaires. Cela permettra de développer de nouvelles pratiques agricoles utilisant les avantages de microbiotes favorables associés aux plantes et aux animaux. En biotechnologie, on peut en attendre le développement de nouveaux produits alimentaires, pharmaceutiques et industriels. Ces connaissances impacteront la sécurité alimentaire, le contrôle de qualité, l’amélioration des processus de fabrication et de conservation des aliments. Les microbiotes des milieux naturels, des plantes et animaux sauvages peuvent aussi être analysés de même que les macroorganismes par les traces laissées dans l’environnement. La métagénomique sera donc, grâce à l’analyse de l’ADN environnemental, un outil majeur de la génétique des paysages et de l’environnement. En génie environnemental, la compréhension de ces microbiotes et de leur évolution permettra d’améliorer les processus de traitement biologique des eaux usées, soutenir les nouvelles pratiques de bioremédiation des sols par les champignons et les bactéries, permettant de remédier aux dommages à l’environnement causés par les fuites d’hydrocarbures, à la pollution des eaux souterraines et des eaux usées. Les applications sont aussi très larges en médecine (nouveaux diagnostics et nouveaux traitements pour soigner les maladies), en sciences de la vie (biologie, écologie et évolution des microbes, des plantes et des animaux), en sciences de la terre, où la compréhension des microbiotes affectant les équilibres atmosphériques pourrait permettre de prédire et influencer les changements climatiques. Enfin la compréhension de ces microbiotes devrait permettre l’émergence de nouvelles sources de bioénergies renouvelables. Obtenir plus de données et plus vite La métagénomique offre rapidité et réduction des coûts en temps de travail, en énergie et en consommables, par rapport aux méthodes conventionnelles culture-dépendantes, nécessitant l’isolement des microorganismes, ou culture-indépendantes (PCR, qPCR, etc.) et satisfait donc au critère de durabilité. Cette plateforme de métagénomique et métatranscriptomique appliquées permet d’offrir ces technologies aux équipes HES-SO du domaine ingénierie et architecture, en particulier en biotechnologie, en bioingénierie, en agroalimentaire, en génie de l’environnement, en écologie et en agronomie, domaines dans lesquels ces technologies deviennent incontournables.


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Actinobacteria Bacteria Bateroidetes Eukaryota Firmicutes Proteobacteria Tenericutes Viruses Cellular organisms Unclassified bacteria (miscellaneous) 1

Valorisation Les applications menées à hepia relèvent de l’environnement, de l’écologie ou de l’agronomie pour des entreprises qui recherchent ces compétences : analyse de produits biostimulants commerciaux, évaluation de l’impact de biostimulants commerciaux en cultures d’asperges, qualification de produits alimentaires à haute valeur ajoutée ou validation d’un concept industriel d’élimination de l’azote des eaux usées. Des travaux de transcriptomique sont également menés avec l’Institut inSTI.

Equipement particulier L’Institut Terre Nature Environnement (inTNE) d’hepia s’est doté d’équipements sophistiqués, en l’occurrence des séquenceurs d’ADN de 3ème génération permettant d’effectuer des travaux de séquençage et de métaséquençage de l’ADN, dans une très grande diversité de thématiques. Ces équipements matérialisent une plate-forme de métagénomique et métatranscriptomique appliquée à hepia, localisée dans les laboratoires du groupe Plantes et Pathogènes. Il s’agit d’un nanoséquenceur Minion MK1b (Oxford Nanopore Technologies) et d’un séquenceur parallèle de masse MiniSeq (Illumina). Légende 1 - Bubble plot d’un métagénome microbien de pollen

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inTNE UrbEco Un outil de communication et d’aide à la décision pour un aménagement du territoire conciliant enjeux urbanistiques et écologiques Claude Fischer

Descriptif De nombreuses régions en Suisse et en Europe sont soumises à un fort développement urbanistique. Par ailleurs, en parallèle la sensibilité du public pour un environnement sain et diversifié n’a jamais été aussi marquée. Le projet UrbEco vise à concilier ces défis en proposant un outil d’aide à la décision pour les élus, les gestionnaires et les aménagistes afin de garantir un développement urbanistique qui prend en compte les dimensions économiques, sociales et environnementales aux échelles locale et régionale.

Points forts Depuis 2009, des cerfs ont été équipés de colliers GPS afin de définir leurs voies de déplacement. Ces suivis ont permis de valider l’existence et d’évaluer la fonctionnalité des corridors et zones de conflits existant dans le nord du bassin genevois. Fort de ces enseignements, il est possible de hiérarchiser et de caractériser précisément ces zones et ainsi de préciser les besoins de la faune, ou plus précisément du cerf qui représente une espèce « parapluie » de par l’ampleur de ses déplacements.

Déplacements des cerfs mâles dans le bassin genevois. Chaque couleur correspond à un individu.

Le développement du tissu urbain et des voies de communication qui relient les centres urbains représente une réalité qui touche l’ensemble du Plateau suisse. Ce développement indispensable à la prospérité du pays conduit pourtant à un morcellement des milieux naturels qui menace non seulement la biodiversité, mais entraîne également une diminution de la qualité de vie du public, en particulier des citadins. Face à cette réalité, la confédération a édité sa « Stratégie Biodiversité Suisse » qui a pour but la conservation et le développement des services écosystémiques et ceci jusque dans l’espace urbain. Dans ce contexte, le projet transfrontalier du « Grand Genève », qui vise au développement socio-économique durable du bassin genevois, tout en maintenant une bonne qualité de vie pour les citoyens et une diversité élevée, est précurseur. Le développement de l’agglomération est ainsi considéré comme une nécessité, mais également la conservation de la biodiversité, qui dépend de la qualité des habitats et de la présence de corridors biologiques. L’enjeu est ainsi de concilier le développement du tissu urbain et des voies de communication, avec le maintien de corridors biologiques fonctionnels. Chacune de ces entités – voies de communication et corridors biologiques – revêt un rôle similaire, mais pour différents acteurs du paysage. Elles représentent des réseaux de structures linéaires qui relient des réservoirs de type urbain comme « des agglomérations » d’une part et réservoirs de biodiversité d’autre part. En outre, elles représentent également des axes préférentiels pour l’expansion respective des agglomérations ou des milieux naturels. Ces réseaux se chevauchent en grande partie et des zones de conflits apparaissent sur certaines de leurs intersections. Pour maintenir des échanges fluides entre les différents réservoirs, il convient de prendre en compte la fonctionnalité de chacun des deux réseaux.


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Valorisation Le but du projet UrbEco est de réaliser un cahier technique à destination des aménagistes, urbanistes, gestionnaires et élus. Ce document doit préciser la structuration et le dimensionnement nécessaire pour garantir la fonctionnalité de corridors de déplacement de la faune. Il sera illustré par des images provenant de modèles 3D indiquant les structures types et les aménagements pour conserver des corridors fonctionnels, ainsi que par des cartes de perméabilité indiquant les contraintes de déplacements des ongulés.

Equipement particulier

Légendes 1 - Cerf équipé d’un collier GPS 2 - Redimensionnement d’une zone de conflit sur la base des données cerfs. Rouge : passage théorique; orange : passage observé 3 - Redimensionnement d’un corridor selon données actuelles. Orange : secteur fonctionnel; brun : peu fonctionnel 4 - Modèle 3D : dimensionnement et aménagement d’un corridor

Le projet UrbEco est caractérisé par une combinaison de moyens modernes de suivi de la faune et de modélisation cartographique. Les cerfs sont suivis grâce à des colliers GPS/GSM offrant la possibilité de les localiser avec une grande précision. Les données issues de ces suivis sont combinées aux paramètres décrivant les corridors et les zones de conflits, ainsi qu’aux contraintes urbanistiques. Ces différentes données sont ensuite traduites sur des cartes de perméabilité, puis retranscrites à une échelle plus réduite par des modèles d’habitats 3D. Cette combinaison d’approches provenant de diverses disciplines (biologie, urbanisme, architecture du paysage, sociologie) permet de proposer des solutions intégrées. Les captures sont réalisées par les gardes de l’environnement, DGAN.

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inTNE Rôles et bienfaits des toitures végétalisées Mise en œuvre de surfaces végétalisées adaptées aux changements climatiques en milieu urbain dense Sophie Rochefort

En milieu urbain, le phénomène d’îlots de chaleur et l’accroissement du nombre d’évènements climatiques extrêmes inquiètent les urbanistes. Les toitures végétalisées (TV) permettraient d’atténuer ces phénomènes climatiques et de favoriser la biodiversité. Ce projet vise à élaborer des outils décisionnels et de planification tenant compte de l’interaction entre les différents facteurs, climatiques, thermiques et écologiques afin de garantir une meilleure implantation et assurer une efficacité optimale des toitures végétalisées.

Points forts Ce projet est l’un des rares qui permettra d’élaborer des outils décisionnels et de planification tenant compte de l’interaction entre les différents facteurs climatiques, thermiques et écologiques de différents types et âges de toitures végétalisées. L’aspect innovant du projet réside dans l’aspect pluridisciplinaire de son équipe ainsi que dans l’analyse de données d’une trentaine de toitures du canton de Genève.

© hepia / LASH

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Toiture végétalisée extensive à Genève

D’ici 2020, la Suisse comptera 8.7 millions d’habitants dont plus de 75% des personnes vivant en milieu urbain. Au 21eme siècle, l’un des principaux défis des villes des pays occidentaux sera de planifier le développement urbain tout en préservant la qualité de vie de leurs habitants. Au cours des dernières années, les toitures végétalisées ont attiré l’attention des écologistes, des architectes et des agronomes car celles-ci constituent des atouts non négligeables en matière écologique et économique pour les villes d’aujourd’hui et de demain. Toutefois, très souvent, les études sur les toitures végétalisées ciblent un seul de ces bénéfices sans porter attention à l’interaction entre les divers paramètres climatiques, thermiques et écologiques. Il est donc essentiel d’identifier ces interactions et ainsi permettre une meilleure intégration des ces infrastructures vertes au niveau territorial. Dans le cadre de ce projet, nous souhaitons, dans un premier temps, disposer d’un état des lieux à partir d’un échantillon d’une trentaine de toitures végétalisées localisées sur le canton de Genève. Les toitures sélectionnées représentent les principaux types de toitures végétalisées retrouvés dans nos villes soit des toitures dites extensives et intensives. Nous avons également sélectionné des toitures de différentes anciennetés (<10 ans et >10 ans) afin d’évaluer l’effet du temps sur les paramètres mesurés. Ainsi, pendant deux années consécutives, des mesures sur la biodiversité (floristique et entomofaune), sur la capacité de rétention en eau ainsi que sur l’aspect thermique des ces toitures sont réalisées. Ceci permettra d’élaborer des outils d’aide à la décision et des recommandations. Ce projet permettra aussi de sensibiliser les différents acteurs et la population de l’importance des toitures végétalisées en ville afin d’atténuer les extrêmes climatiques et améliorer la qualité de vie des habitants.


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Des outils techniques et pratiques tels que manuels et feuillets techniques mais également guide d’aide à la décision seront élaborés et destinés aux différents acteurs concernés. Un feuillet vulgarisé sera également réalisé afin de sensibiliser les citoyens et propriétaires à l’importance des toitures végétalisées dans un contexte de changement climatique. Ce projet permettra également d’informer les entrepreneurs sur l’entretien à apporter à ces toitures afin qu’elles puissent remplir leurs rôles écologiques et environnementaux à long terme.

Equipement particulier

Légendes 1 - Station de mesure des températures sur la toiture de la HEAD. 2 -Sonde de mesure de la température de surface sur la HEAD. 3 - Station météorologique permettant de mesurer l’évapotranspiration potentielle. 4 - Déversoir rectangulaire. 5 - Déversoir cylindrique. 6 - Evaluation de la diversité floristique sur les toitures.

Pour les volets thermique et climatique, des capteurs mesurant la densité du flux thermique et la température ambiante et de surface, à la fois intérieure et extérieure, seront déployés sur les toitures. Le MoodMotionDau (station climatique mobile géo-référencée), qui enregistre les données de température et d’humidité est également utilisé. Cet appareil permettra de réaliser des profils climatiques horizontaux. Pour les profils verticaux, un ballon captif rempli d’hélium permettra d’enregistrer la température, l’humidité et la vitesse et la direction du vent à différentes altitudes au-dessus de la TV. Pour le volet hydrologie, des déversoirs rectangulaires et cylindriques sont utilisés pour mesurer les débits tandis que des sondes Watermark® permettront de déterminer le potentiel matriciel. Ra&D Rue de la Prairie 4 CH - 1202 Genève

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inTNE Acclamé Des mares alpines pour conserver la biodiversité menacée Christiane Ilg1, Pierre-André Frossard1, Rafael Matos-Wasem2, Roland Schegg2, Andréa Finger-Stich1, Beat Oertli1 1 2

hepia, Haute école du paysage, d’ingénierie et d’architecture de Genève Institut de tourisme, HES-SO Valais-Wallis

Descriptif Le but de ce projet est de favoriser la biodiversité aquatique alpine, particulièrement menacée par le réchauffement climatique. Ce projet s’inscrit dans le Programme pilote « Adaptation aux changements climatiques » de la Confédération. Un diagnostic des actions de création et restauration de plans d’eau d’altitude permettra d’identifier les bonnes pratiques, qui seront appliquées dans la création d’un étang pilote servant à l’observation et à la sensibilisation aux impacts du changement climatique.

Points forts Ce projet se base sur des connaissances récentes concernant les domaines de la conservation des espèces, et se situe dans l’une des tendances actuelles de ce domaine (restauration de milieux, atténuation des impacts). Il permet de démontrer la faisabilité de telles actions et encourage à la conduite de projets similaires dans d’autres régions alpines. L’intégration des sciences sociales et naturelles ainsi que l’implication des acteurs du territoire permettront d’assurer la durabilité du projet.

Etang réalisé dans la zone d’excavation de la digue paravalanche des Tsougdires (Anniviers VS)

La biodiversité alpine et plus particulièrement les espèces liées au froid sont menacées par le réchauffement climatique, qui provoque leurs déplacements vers des altitudes plus élevées où elles doivent trouver de nouveaux habitats. La création ou la restauration de milieux aquatiques en altitude permet d’assister les espèces aquatiques potentiellement menacées dans leur migration et dans leur recherche de nouveaux habitats. Dans ce contexte, les objectifs du projet « Acclamé » (Adaptation aux Changements Climatiques dans les Alpes  : Action pilote de restauration de la biodiversité des Mares et des Étangs dans le canton du Valais) sont : Inventaire et bonnes pratiques • Inventaire et diagnostic de la biodiversité des actions de création et restauration de petits plans d’eau entreprises au cours des 20 dernières années dans les Alpes valaisannes ; • Evaluation de la valeur socio-économique de ces nouveaux milieux aquatiques et durabilité des projets réalisés ; • Analyse des éléments écologiques et sociaux conduisant au succès ou à l’échec des actions entreprises et production d’un cahier de bonnes pratiques pour la promotion de projets futurs. La création d’un site pilote • Création d’un étang pilote, avec suivi écologique et social sur la commune d’Isérables, Valais (site sélectionné par un précédent programme HES-SO « RestorAlps ») ; • valorisation du site pour des usages touristiques, agropastoraux, ainsi que pour la gestion de l’eau ; • création d’un observatoire de l’impact des changements climatiques sur la biodiversité, relié virtuellement aux autres sites restaurés dans les Alpes valaisannes. Mise en place d’outils de pédagogie interactive pour la sensibilisation et la participation de divers publics.


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Valorisation Ce projet vise à sensibiliser les acteurs du territoire et la population aux impacts du réchauffement climatique, ainsi qu’à leur faciliter l’appropriation du projet pour une efficacité durable des mesures proposées. La valorisation des actions entreprises dans ce programme comprend : • la réalisation d’un flyer diffusé auprès des acteurs du territoire ; • l’organisation d’une manifestation en 2016 auprès de l’étang nouvellement creusé ; • la réalisation d’un site internet interactif pour la sensibilisation du public. Partenaire scientifique : • Institut de tourisme, HES-SO Valais-Wallis Légendes 1 - Site pilote du Plan du Fou (commune d’Isérables VS) 2 - Aeshna juncea, une espèce de libellule liée au froid 3 - Etude de la qualité de l’eau des mares restaurées : prélèvement hivernal 4 - Plan de l’étang pilote au Plan du Fou Commune d’Isérables VS 5 - Visite de terrain sur le site d’Essertse VS 6 - Expérience sur la colonisation potentielle d’insectes aquatiques liés au froid sur le site du futur étang pilote

Autres partenaires : • Office fédéral de l’environnement (OFEV) • Canton du Valais (Département des transports, de l’équipement et de l’environnement ; Service des forêts et du paysage) • Commune d’Isérables (Valais) • HES-SO Haute Ecole Spécialisée de Suisse occidentale

Rue de la Prairie 4 CH - 1202 Genève Ra&D

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Fiche 1 AQUILARIA Comprendre la biosynthèse des molécules de parfum pour les produire par biotechnologie François Lefort

Descriptif Les parfums sont le plus souvent d’origine végétale et sont déterminés par des milliers de molécules aliphatiques, cycliques et aromatiques, dont les plus importantes sont les terpènes. Ce projet particulier doit permettre d’identifier les gènes codant pour les enzymes, qui synthétisent les molécules parfumées du bois d’aloès, en réponse à une infection fongique. Ce projet s’inscrit dans la recherche de solutions alternatives pour la production de molécules constitutives des parfums.

Points forts Ce projet a permis de découvrir les aptitudes culturales de l’espèce Aquilaria, en hydroponie en particulier pour une croissance accélérée, de sélectionner des clones intéressants pour leur croissance rapide, de déterminer les conditions optimales pour la production de plantes par micropropagation, de définir les conditions pour la croissance de tissus indifférenciés en culture in vitro sur milieux solides et liquides et finalement d’identifier des champignons pathogènes inducteurs du métabolisme des terpènes.

Tissus indifférenciés cultivés à l’obscurité.

En général, les molécules de parfum sont produites par extraction de plantes cultivées ou sauvages, dont la cueillette représente une activité économique importante dans certaines régions. La synthèse chimique a permis de résoudre le problème de rareté donc de cherté de certains parfums. Mais, certains parfums, reposant sur des sesquiterpènes complexes, ne sont pas accessibles à la synthèse chimique à des rendements et à des coûts raisonnables. Ils ne sont pas fournis en suffisance par les cultures de plantes ou la cueillette, soit parce que la culture est difficile, soit parce que la plante est rare. Il faut alors rechercher une solution biotechnologique : la biotechnologie va donc en effet se substituer à une production naturelle, indisponible, car devenue rare en raison d’une trop grande exploitation. Certaines ressources végétales sont des plantes ou des arbres rares, en voie de disparition pour certaines espèces, comme le santal, ou Aquilaria spp., donc protégées et inscrites sur la liste rouge de l’UICN, d’autres croissent lentement comme les conifères ou sont sujets à des aléas climatiques ou géopolitiques comme le patchouli. Cette rareté confronte l’industrie des parfums à un véritable défi : s’assurer de l’approvisionnement en ces molécules alors que les ressources cultivées ou naturelles s’amenuisent. La biotechnologie peut aider à répondre à ce défi à l’aide de ce type de projet, qui comprend l’établissement de cultures de plantes en enceintes climatiques, et de cultures in vitro de différentes espèces végétales, sources de parfum en milieux solides ou liquides, pour ensuite rechercher les conditions de culture et de traitements induisant l’expression de gènes impliqués dans la synthèse de ces molécules. L’objectif est d’identifier ces gènes et de les isoler pour ensuite envisager des productions biotechnologiques en fermenteurs.


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Valorisation Ces travaux sont primordiaux pour identifier des gènes codant pour des enzymes synthétisant des terpènes particuliers. La valorisation doit suivre un chemin de validation industrielle de plusieurs années. Les conséquences espérées sont un approvisionnement stable du marché dans les quantités désirées de ces molécules, et, par conséquent, une pression moindre sur les espèces végétales protégées à partir desquelles sont extraites ces molécules, donc in fine une contribution à la protection de la biodiversité.

Equipement particulier

Légendes 1 - Cultures de plantes à partir d’explants. 2 - Croissance de bourgeons sur un explant. 3 - Croissance d’un explant sans racine. 4 - Plantes d’un an en cultures hydroponiques. 5 - Tissu indifférencié vert. 6 - Germination in vitro. © Julien Crovadore et François Lefort

Des chambres climatiques pour les cultures in vitro et les cultures in vivo sont requises ainsi que des installations et équipements scientifiques de niveau de sécurité 2 permettant les cultures in vitro en conditions stériles et les cultures de micro-organismes nécessaires aux infections inductrices ou à la production d’extraits fongiques inducteurs. Les analyses de contenu en terpènes sont effectuées par chromatographie en phase gazeuse combinée à la spectrométrie de masse (GC-MS). Les molécules sont identifiées en comparant leurs spectrogrammes à ceux des banques de données internationales. Hormis le fait de disposer d’équipements spécifiques, un savoir-faire particulier est déterminant pour identifier les conditions de culture et d’induction adaptées à des espèces végétales physiologiquement peu connues.


Fiche 2 Census Calibrage d’une méthode de comptage des sangliers par capture-marquagerecapture Claude Fischer

Descriptif Le sanglier est étroitement lié aux activités humaines en tant qu’espèce de gibier appréciée des chasseurs, mais également de par les dégâts agricoles qu’il provoque. Ces dégâts sont en forte progression. Les besoins de gérer cette espèce se font donc de plus en plus pressants. Le problème pour réaliser une gestion mesurée réside dans la grande difficulté à évaluer la taille et la distribution des populations. Nous proposons une nouvelle méthode d’évaluation des effectifs. Cette méthode doit être calibrée, de façon à évaluer son adéquation.

Points forts L’innovation est d’offrir aux acteurs (gestionnaires, agriculteurs, chasseurs) un outil de comptage des populations de sangliers suffisamment précis pour réaliser une gestion mesurée et durable de cette espèce. Pour atteindre cet objectif, un calibrage de la méthode est indispensable. Les gains attendus pour les utilisateurs sont les suivants : • une méthode fonctionnelle (précision des résultats) ; • un protocole simple à mettre en œuvre (coût faible) ; • une réduction des dégâts grâce à des plans de tirs basés sur des données représentatives.

Compagnie de sangliers sur un site d’agrainage. © hepia

L’impact économique du sanglier sur les cultures et les prairies peut être très important. En 2011, le total des indemnisations de dégâts versées aux agriculteurs a atteint la somme de CHF 230’000.- dans le canton de Neuchâtel, soit plus du double de l’enveloppe budgétaire prévue à cet effet. Le phénomène n’est pas isolé : la tendance montre un accroissement régulier et marqué des dommages aux cultures et aux herbages dans les cantons concernés. En principe, outre la pose de clôtures électriques, les tirs de régulation devraient permettre de minimiser l’importance des dégâts. On remarque toutefois que l’efficacité de ces mesures reste temporaire, notamment car les prélèvements s’effectuent sans pouvoir s’appuyer sur un plan de tir prédéfini. Cette problématique des dégâts dus aux sangliers, liée à la difficulté d’évaluer correctement les effectifs de cette espèce est au centre des préoccupations des gestionnaires et des biologistes de la faune dans de nombreuses régions en Suisse et à l’étranger. Dans tous les pays peuplés de sangliers, les spécialistes cherchent à mettre au point des méthodes de comptage efficaces, pour pouvoir pratiquer une gestion raisonnée. Ces efforts n’ont jusqu’ici donné aucun résultat probant, les seules méthodes a priori efficaces présentent un coût financier beaucoup trop élevé pour être utilisées en routine par des gestionnaires. Dans le cadre de ce projet, nous souhaitons optimiser une méthode particulière de capture-marquage-recapture (CMR) particulière, dont les 3 phases de déroulement ne nécessitent aucune intervention humaine. Ces phases sont passives, ce qui permet de réduire les coûts liés à la main-d’œuvre à un minimum et d’éviter des manipulations stressantes pour les animaux. L’optimisation de la méthode requiert toutefois de réaliser un calibrage initial à l’aide de moyens plus lourds.


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Valorisation Ce projet permet notamment de mettre au point un système d’agrainage qui servira au marquage passif des sangliers. En outre, ce système doit pouvoir être facilement et régulièrement utilisable par les gestionnaires. Ce produit pourra également être présenté en dehors de la zone investiguée. De plus, les résultats obtenus lors de l’étude permettront d’approfondir les connaissances sur l’écologie de l’espèce, en particulier l’utilisation de l’espace, et pourront être présentés dans des publications scientifiques et lors de congrès internationaux.

Equipement particulier

Légendes 1 - Dégâts dans une prairie. 2 - Un agriculteur rebouchant des boutis de sangliers. 3 - Enceinte de capture pour sangliers. 4 - Marquage d’un marcassin avec un transpondeur. © Jean-Marc Weber, SFFN Neuchâtel

Le concept et les matériaux utilisés pour l’agrainoire constituent des éléments fondamentaux, au cœur du projet. Un modèle en métal et un modèle en bois sont prévus pour passer les premiers tests. Le système est complété par des pièges-photos placés sur les sites d’agrainages. Ils sont sensés photographier les animaux avec leur marquage, provenant de l’agrainoire. Le calibrage de la méthode nécessite de capturer une série de sangliers afin de les équiper d’émetteurs pour radio-pistage et de transpondeurs passifs. Le radio-pistage permettra de définir si les agrainoires sont attractifs, et si leur distribution sur le terrain permet d’échantillonner une portion représentative d’une population. Les transpondeurs permettront d’identifier si les marquages réalisés au niveau des agrainoires permettent une reconnaissance individuelle des sangliers marqués.


Fiche 3 Clim-arbres Planter des arbres pour sauver des poissons ! Jean-François Rubin

Descriptif Le réchauffement climatique est une réalité qui s’observe parfaitement dans les rivières de Suisse. Les périodes de sécheresse extrême, enregistrées ces dernières années, entraînent des conditions défavorables pour la faune aquatique en général et les poissons en particulier. Clim-arbres propose une démarche pragmatique cherchant à lutter, non pas contre le réchauffement climatique en soi, mais contre ses effets en proposant la plantation d’arbres au bord des cours d’eau. Le Boiron de Morges, un cours d’eau bien ombragé. © Jean-François Rubin

Points forts Clim-arbres est un projet pluridisciplinaire issu de la volonté de l’OFEV (Office fédéral de l’environnement) de mettre en place une nouvelle politique, visant à proposer des campagnes de plantations en bordure des cours d’eau exposés. Où, comment, combien, pour quel montant, sont quelques-unes des questions auxquelles ce projet répond. Clim-arbres est donc un projet concret de biologie appliquée cherchant à trouver des solutions pratiques, directement applicables à un problème général. En ce sens, il entre exactement dans la démarche des HES (Hautes écoles spécialisées suisses) qui vise à apporter des réponses concrètes en liaison avec l’économie, la société et l’environnement.

Cette recherche est le fruit du travail d’une équipe pluridisciplinaire comprenant des spécialistes et des étudiants d’hepia (haute-école du paysage d’ingénierie et d’architecture), du WSL (institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage), de l’EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) et des Universités de Lausanne (Unil) et Genève (Unige). Clim-arbres propose une démarche pragmatique, réaliste et relativement facile à mettre en œuvre localement. Ce sont ces caractéristiques qui constituent son caractère innovant. L’objectif poursuivi consiste à tester la possibilité de produire massivement de l’ombre sur les cours d’eau afin de diminuer le réchauffement des eaux. Une élévation moindre de la température de l’eau à certains moments pourrait s’avérer cruciale pour le maintien de certaines espèces sensibles. Clim-arbres répond à 3 questions principales : • Quels sont les facteurs principaux déterminant la température de l’eau d’une rivière ? Diverses expériences et monitoring ont été mis en place sur le terrain afin de déterminer le régime thermique de diverses rivières. Un modèle thermique est décrit et validé sur la base des données recueillies. • Où sont les rivières les plus menacées par le réchauffement ? En appliquant le modèle thermique à l’échelle d’une région en fonction de divers scénarios climatiques, on parvient à localiser les rivières susceptibles de souffrir en premier du réchauffement, donc celles sur lesquelles des mesures doivent être prises en priorité. • Comment protéger ces rivières ? Grâce à diverses expériences en laboratoire et en nature, il s’agit de déterminer quelles sont les essences les mieux à même d’influencer le microclimat des cours d’eau. En fonction des caractéristiques de chaque essence, et de chaque type de site à reboiser, on peut alors établir des fiches techniques donnant toutes les consignes pour effectuer des plantations dans les meilleures conditions.


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Valorisation Ce travail a permis de mettre en évidence que les paramètres les plus importants influençant la température d’une rivière, étaient, outre la température de l’air, la distance à la source, la présence d’une forêt en bordure du cours d’eau et l’écomorphologie de la rivière. C’est ainsi que les rivières du Plateau, souvent sans ombrage et canalisées, apparaissent comme celles qui ont le plus à craindre des effets du réchauffement climatique. C’est donc là que devraient se concentrer les efforts de renaturation ces prochaines années.

Equipement particulier

Légendes 1 - Exemple de rivière sans ombrage. © Pierre-André Frossard 2 - Pose d’enregistreur de température dans l’Hongrin. © Jean-François Rubin 3 - Pose d’une fibre optique dans le Boiron de Morges par l’EPFL. © Jean-François Rubin 4 - Expérience sur le choix des végétaux en chambre de culture. © Ismael Zouaoui 5 - Expérience de choix des végétaux à Lullier. © Jean-François Rubin 6 - Rivière en cours de revitalisation par plantation d’arbres. © Pierre-André Frossard

Aujourd’hui, le vaste réseau d’enregistreurs de température de l’eau des rivières a été repris par les instances cantonales et équipé de plusieurs stations. Ceci représente aujourd’hui plus de 90 points de mesures, qui sont disposés sur tout le territoire vaudois. Ces stations de mesure devraient permettre le développement de nombreuses autres recherches, notamment celles liées à la gestion piscicole.


Fiche 4 Geni’Alp Génie végétal en rivière de montagne Patrice Prunier, Pierre-André Frossard

Descriptif Geni’Alp vise à promouvoir les techniques de génie végétal au sein d’une réflexion globale de restauration des cours d’eau de montagne en conciliant «sécurité des biens et des personnes» et «préservation des enjeux environnementaux». Ce projet s’inscrit dans le programme INTERREG IVA, où hepia endosse le rôle de chef de file suisse, au côté de la Région Rhône-Alpes, chef de file français.

Restauration de berge à l’aide de techniques de génie végétal.

Points forts Geni’Alp aboutit à des résultats concrets, directement utiles aux gestionnaires, à commencer par 6 chantiers pilotes à vocation démonstrative, réalisés sur des cours d’eau où les techniques de génie végétal et techniques mixtes ont été poussées à leurs limites d’utilisation. Un guide développant des éléments d’expertise technique, comprenant également 50 fiches descriptives d’espèces végétales utilisables sur les cours d’eau de montagne ainsi qu’une clé de détermination des saules en repos végétatif a également été réalisé. Enfin, un suivi de la biodiversité sur 60 aménagements existants fournit des résultats inédits.

A mi-chemin entre l’ingénierie et la biologie appliquée, le génie végétal offre aux gestionnaires de cours d’eau des solutions efficaces pour résoudre des problèmes de protection des sols et de protection contre les crues, en s’inspirant de modèles naturels de végétation. En Suisse et en France, les applications se sont multipliées sur de nombreux territoires, dans des contextes variés, nécessitant des adaptations techniques constantes de la part des ingénieurs-biologistes. Toutefois, les gestionnaires des cours d’eau de montagne ont pour l’instant très peu recours au génie végétal, se privant ainsi d’un outil de protection contre les crues particulièrement avantageux pour la protection de l’environnement et du paysage. Sont en cause les contraintes topographiques, climatiques et hydrauliques parfois extrêmes, mais surtout un déficit de connaissances, de références, de vulgarisation et de promotion. Pour combler ce déficit, Geni’Alp a mis sur pied les actions suivantes : • réalisation de 6 chantiers pilotes (3 sur territoire suisse et 3 sur territoire français) à caractère expérimental et démonstratif ; • campagne de suivi de la biodiversité sur 60 aménagements anciens (végétation, entomofaune et macrofaune benthique) ; • réalisation d’un guide comprenant des éléments de conception et de dimensionnement ; • élaboration de fiches descriptives d’espèces ligneuses et herbacées présentant un potentiel d’utilisation intéressant, accompagnées d’une clé de détermination des saules en bourgeons, le genre le plus utilisé en génie végétal ; • organisation de journées techniques d’information et d’échanges, destinées aux ingénieurs, entreprises et services publics concernés ; • réalisation de maquettes pédagogiques décrivant les principales techniques utilisables en montagne ; • mise en place d’une plate-forme d’informations : www.geni-alp.org


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Légendes 1 - Journée technique d’information et d’échanges. 2 - Résistance des végétaux aux contraintes physiques. 3 - Phénomène d’érosion en berge de cours d’eau de montagne. 4 - Plantes herbacées présentant un potentiel d’utilisation dans l’aménagement. 5 - Modèle naturel de végétation en berge de cours d’eau de montagne. 6 - Technique de génie végétal en cours de réalisation.

Partenaires Partenaire suisses : • Communes d’Ollon, de Bex et de Gryon. • Canton de Vaud. Partenaires français : • IRSTEA, Institut national de recherche en sciences et technologies pour l’environnement et l’agriculture.

Valorisation 3 thèses de Bachelor ont été réalisées sur la thématique Geni’Alp. Les expériences et données acquises sont transférées et enrichissent l’enseignement : • cours de génie biologique, botanique et connaissance des milieux au niveau Bachelor, en filière GN (Gestion de la Nature) ; • cours d’aménagements hydrauliques au niveau du master MIT (Master en Ingénierie du Territoire). Un certain nombre d’articles sont prévus : • revue suisse pour le génie biologique ; • différentes autres publications prévues. Le guide élaboré dans le cadre du projet (gestion, technique et végétation) sera utilisé dans le cadre de l’enseignement. Une plate-forme Internet d’informations subsistera et continuera d’être alimentée suite au projet. • ARRA, Association Rivière Rhône Alpes. • ONF, Office National des Forêts. • SYMASOL, Syndicat mixte des affluents du sud-ouest lémanique. • SM3A, Syndicat mixte d’aménagement de l’Arve et de ses abords. Cofinancement pour les partenaires suisses : • Confédération helvétique (Interreg Fédéral).

• Canton de Genève. • Canton de Vaud. Cofinancement pour les partenaires français : • FEDER, Fonds Européen de Développement Régional (Programme Interreg IVA France-Suisse). • Agence de l’eau Rhône-Méditerranée & Corse. • Conseil Général de la Haute-Savoie.


Fiche 5 VG-Biobed Un biobed vertical et optimisé pour l’épuration des effluents phytosanitaires. Un projet OFEV-Innovation technologique Pascal Boivin, Véronique Guiné

Descriptif Ce projet propose une nouvelle technologie de traitement biologique pour les effluents contenant des pesticides agricoles (insecticides, herbicides et fongicides). Il vise, à partir d’une invention hepia (VG-Biobed®, brevet Env VEG - N/Réf. : 2078CH00/530-2) à élaborer un prototype commercialisable. Les hautes écoles : hepia-Genève et EIA-Fribourg, ainsi que le CFPne-Lullier et l’entreprise Ecavert ont participé à ce projet. Le prototype a été mis en service sur l’espace pédagogique biobeds du Centre de formation professionnelle nature et environnement du domaine de Lullier, espace opérationnel depuis le 13 juin 2011.

Les produits phytosanitaires (insecticides, herbicides, fongicides) utilisés pour protéger les productions végétales se retrouvent en quantité croissante dans les eaux de toute la planète. Les études montrent qu’ils sont nocifs pour l’environnement comme pour la santé. Ces pesticides ne proviennent généralement pas du traitement des végétaux mais des fuites qui se produisent lors des opérations de préparation et de lavage des appareils, sur l’exploitation agricole, le jardin familial ou le service d’espaces verts. On estime jusqu’à 95 % la contribution de ces sources ponctuelles à la contamination de l’environnement. D’où la nécessité de solutions efficaces, c’est-à-dire performantes, peu coûteuses, flexibles, fiables, simples de réalisation et d’entretien. Le Biobed est né en toute fin de XXè siècle en Europe du nord et s’impose peu à peu. Il s’agit d’une simple fosse remplie de terre mélangée de paille ou de compost. Sur cette fosse sont préparés les traitements et les appareils sont lavés. Les effluents qui traversent le substrat sont débarrassés des pesticides par le sol : en effet, le sol les retient et ses microorganismes les dégradent. Les Biobeds se sont progressivement et empiriquement améliorés. La filière Agronomie hepia, en partenariat avec le Centre de formation professionnelle nature et environnement (CFPne) pour la formation, et avec l’Ecole d’Ingénieurs de Changins (EIC) pour la recherche, se sont saisis du problème. La législation suisse impose des précautions particulières, et l’homologation de systèmes Biobeds modernes reste à faire. Une analyse scientifique doit succéder à l’empirisme, car des limitations ou des risques ont été identifiés. En outre, il faut aussi former les élèves, et les milieux professionnels. L’enjeu financier, sanitaire et environnemental est considérable et les producteurs qui demandent à s’équiper, l’ont bien compris. C’est de cette analyse qu’est né, avec le soutien de l’Office fédéral de l’environnement et du réseau RealTech de la HES-SO, l’espace Biobeds de Lullier. Le service de l’écologie de l’eau à Genève a accompagné ce projet pilote qui présente plusieurs types de Biobeds, dont le Biobed Vertical végétalisé ou VG-Biobed, breveté par hepia et qui se distingue par son faible encombrement, son esthétique et ses performances accrues. Ces Biobeds sont utilisés pour les 40 hectares de production du domaine de Lullier, qui ne rejettent plus aucun pesticide dans l’environnement depuis 2011. Le contenu de la formation continue, tant celle des apprentis du CFPne que celle des élèves ingénieurs hepia a pu également bénéficier de cet apport. La recherche continue avec l’objectif d’éliminer les rejets dans les eaux suisses, de fiabiliser les systèmes, de les rendre plus économiques et de réduire l’entretien. Cet objectif est atteignable à des coûts modérés et largement compensés par les économies réalisées en aval.


Fiche 5

Points forts Ce projet concerne la mise au point et la réalisation d’un prototype commercialisable de biobed vertical végétalisé pour le traitement des résidus de pesticides contenus dans les eaux de lavage des outils de traitement d’une exploitation agricole. Les objectifs de ce projet sont : • de réaliser la mise au point d’une structure permettant d’empiler des biobeds de façon souple et fonctionnelle, • de tester la mise en œuvre de différents types de végétalisation, afin de limiter au maximum l’entretien du mur, • et de passer à la phase de commercialisation. Le système proposé ne laisse aucun résidu. Il est conçu pour transpirer l’eau de l’effluent tout en retenant les pesticides dans le substrat et, contrairement aux Biobeds classiques, ne nécessite a priori pas de renouvellement du substrat. Son efficacité est décuplée par rapport aux Biobeds conventionnels. Il est donc beaucoup moins encombrant et moins cher.

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L’espace Biobed de Lullier. Suivi des performances sur le VG-Biobed®. Suivi des performances sur le VG-Biobed®. Mise en service du VG-Biobed®.

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Valorisation • La principale valorisation est la diffusion de cette invention par la startup Agronomie Ecavert. • Le VG-Biobed s’est vu décerner le Prix du développement durable (Genève 2010) et de la Foire de Bâle en 2012. • Cette invention est invitée au salon OEGA 2012. Plusieurs séquences radio lui ont été consacrées (RTS).


Rue de la Prairie 4 CH-1202 Genève

Tél. +41 (0)22 546 24 00 Fax +41 (0)22 546 24 10

hepia@hesge.ch www.hesge.ch/hepia

Brochure Ra&D HEPIA inTNE juillet 2018  
Brochure Ra&D HEPIA inTNE juillet 2018