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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 GÉNOMIQUE APPLIQUÉE De la génomique à la métatranscriptomique, en passant par le métabarcoding Julien Crovadore et François Lefort

La génomique est l’étude par séquençage du génome entier d’un organisme, la transcriptomique étudie l’expression de ce génome et les interactions avec son environnement. La métagénomique permet l’étude de tous les génomes d’une communauté de microorganismes procaryotes et eucaryotes dans un environnement donné. Le metabarcoding se caractérise par une préamplification de barcodes (fragments d’ADN) avant l’étape de séquençage afin d’identifier les espèces recherchées d’un environnement.

Points forts La métagénomique, basée sur l’ADN total, permet l’analyse de la composition et du potentiel métabolique d’une population microbienne complexe. La métatranscriptomique, qui cible l’ARN total fournit une image réelle des gènes exprimés à un instant « t », donc des fonctions actives et de leur niveau d’expression dans des conditions données. Appliqué à l’écologie, le metabarcoding cible des barcodes de l’ADN total. On parle alors d’eDNA ou d’ADNa pour l’analyse de l’ADN environnemental ou d’un régime alimentaire (ADN alimentaire).

Descriptif

Séquenceur Illumina MiniSeq / Laboratoire plantes et pathogènes d’HEPIA

Les premiers travaux de métagénomique du microbiote intestinal humain ont mis en lumière une diversité bactérienne d’une richesse jusqu’alors inconnue. Dorénavant, la complexité des interactions découvertes permet également l’étude par métagénomique et métatranscriptomique de la charge virale et fongique de notre microbiote ; microbiote, étroitement lié à notre bonne santé ou au contraire, à des problèmes tels que l’obésité, la dépression, certaines formes d’autisme, etc. Utilisée dans divers secteurs tels que l’agroalimentaire, l’agriculture et l’environnement, la métagénomique permet de comprendre les microbiotes associés notamment aux sols cultivés ou aux plantes. Ces connaissances contribuent à identifier et à prévenir les maladies dans les cultures et les élevages ainsi qu’à détecter les pathogènes potentiellement présents dans les produits alimentaires. Une nouvelle agriculture favorisant des microbiotes avantageux pour les plantes et les animaux est ainsi en gestation. En biotechnologie, elle permet le développement de nouveaux produits alimentaires, pharmaceutiques et industriels. Ces connaissances améliorent la sécurité alimentaire, le contrôle qualité, les processus de fabrication et la conservation des aliments. Tous les organismes des milieux naturels peuvent être détectés et identifiés via leur présence directe mais aussi via les traces laissées dans leurs environnements (ADN libre, débris cellulaires, bave, mucus, selles, mues, etc.). Le métabarcoding de cet ADNe représente donc un outil majeur de la génétique des paysages et de l’environnement. La métagénomique et le métabarcoding offrent rapidité et réduction des coûts en temps de travail, en énergie et en consommables. En outre, ils sont significativement pertinents en termes de durabilité comparativement aux méthodes conventionnelles culture-dépendantes, qui requièrent l’isolement des microorganismes ou l’observation sous microscope avec clé de détermination.

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Valorisation Les applications proposées et menées à HEPIA relèvent du domaine de l’environnement, de l’écologie ou de l’agronomie. Les entreprises peuvent donc bénéficier d’un champ très étendu de prestations, comme par exemple : analyse du microbiote des produits de la ruche (gelée royale, miel, pain d’abeille, pollen), de la sève de bouleau fraîche et fermentée, du microbiote des intestins humains artificiels, du microbiote des sols après traitement à la vapeur de haute intensité, monitoring de la macrofaune ou suivi de certaines espèces dans des étangs d’altitudes, ou encore analyse du régime alimentaire d’espèces vertébrées.

Equipement particulier Légendes 1 - Analyse de régime alimentaire à partir d’ADN de selles par métabarcoding (Projet Cistude / J-F. Rubin). 2 - Analyse du microbiote des produits de la ruche et de fleurs par métagénomique (Projet NewNordic / F. Lefort). 3 - Analyse et suivi du microbiote des sols par métatranscriptomique (Projet Stop aux invasives / P. Prunier). visuels : © HEPIA / Charlotte Ducotterd et Julien Crovadore

L’institut Terre Nature Environnement (inTNE) d’HEPIA dispose d’équipements sophistiqués, en l’occurrence des séquenceurs d’ADN de 3e génération permettant d’effectuer des travaux de séquençage et de méta-séquençage de l’ADN dans une multitude de domaines thématiques. HEPIA dispose donc d’une plate-forme de métagénomique et métatranscriptomique appliquée, constituée d’un nanoséquenceur Minion MK1b (Oxford Nanopore Technologies) et d’un séquenceur de masse parallèle MiniSeq (Illumina), localisés dans les laboratoires du groupe Plantes et Pathogènes.

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inTNE NOTHRIPS Lutte microbiologique contre Frankliniella occidentalis par dispositif d’auto-inoculation Corentin Descombes et François Lefort

Les dégâts annuellement provoqués sur les cultures mondiales par les Thysanoptères sont de l’ordre de plusieurs milliards de francs. Frankliniella occidentalis est l’espèce la plus nuisible : en effet, elle cause des dommages directs en se nourrissant sur les plantes et des dommages indirects plus importants via la transmission de virus. De plus, ce thrips développe rapidement des tolérances aux produits phytosanitaires. L’objectif de ce travail vise la création d’un dispositif de lutte biologique contre F. occidentalis par auto-inoculation de souches fongiques entomopathogènes.

Points forts Le but du projet consiste en l’élaboration d’un piège d’auto-inoculation combinant un attractant de F. occidentalis et un champignon entomopathogène. Un insecte, attiré dans le piège en ressortira chargé de spores et les disséminera auprès de ses congénères. Ainsi, toute la population d’insectes sera infestée via ses contacts sociaux. De ce fait, comparativement aux méthodes classiques de lutte, on attend potentiellement une amélioration de 90% de l’efficacité et une réduction de 40% des coûts d’application actuels.

Descriptif

Cadavre d’un adulte de Frankliniella occidentalis mort par infection fongique.

L’ordre des Thysanoptères est constitué de plus de 6’077 espèces de thrips dont environ 2% sont des prédateurs de grandes cultures, de la sylviculture, des cultures vivrières et ornementales. Les espèces les plus nuisibles à l’échelle mondiale semblent être Thrips tabaci et Frankliniella occidentalis. Cette dernière est effectivement présente sur plus de 250 espèces végétales réparties dans 60 familles cultivées. Leur caractère piqueur-broyeur transmet des virus aux végétaux, notamment 8 espèces de Tospovirus. Ces maladies virales engendrent des pertes économiques conséquentes ; pas moins de 100 millions d’USD dans le monde pour la transmission par T. tabaci du Iris yellow spot virus sur la culture d’Iris. De plus, les thrips peuvent produire plusieurs générations annuelles, dont le nombre pourrait encore augmenter du fait du réchauffement climatique. Cette caractéristique, couplée à une capacité de détoxification enzymatique développée favorise le développement rapide de tolérances aux produits phytosanitaires. Par conséquent, l’innovation proposée constitue en un dispositif d’autoinoculation sur des individus adultes de F. occidentalis d’une souche fongique, qui sera propagée lors de contacts entre congénères, notamment lors du processus d’accouplement. L’attraction dans le piège sera réalisée à l’aide d’une phéromone synthétisée par Charles Chappuis, Professeur HES à CHANGINS, ou d’une kairomone. Le champignon à large spectre fera de ce piège une conception modulable pour d’autres nuisibles. Une amélioration de 90% de l’efficacité du biopesticide et une économie de 40% des coûts d’application est attendue par rapport aux méthodes classiques de pulvérisation, tout en préservant l’entomofaune utile.

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Valorisation La recherche sera valorisée au travers de publications scientifiques, de présentations lors de conférences et via la formation d’étudiants. Sans équivalent actuel sur le marché, un biopesticide à base d’organismes fongiques accompagné d’un dispositif d’auto-inoculation ultra-spécifique sera proposé à la profession. Plus simple et économique, cette solution sans résidu sera synonyme de gains pour les producteurs. En outre, 9 souches supplémentaires de champignons entomophages de la collection HEPIA seront caractérisées pour leur capacité à infecter cette espèce de thrips.

Equipement particulier

Légendes 1 - Dispositif d’élevage de masse de Frankliniella occidentalis 2 - Dispositif d’élevage de collection de Frankliniella occidentalis 3 - Taux moyen de mortalité observé sur Frankliniella occidentalis 7 jours après les traitements fongiques visuels : © HEPIA / Corentin Descombes

Les laboratoires de biologie moléculaire ont été mobilisés pour la culture in vitro des champignons entomopathogènes. L’identification des insectes a été réalisée par amplification PCR et séquençage. Les élevages de thrips et les tests d’efficacité in vitro des champignons entomopathogènes ont été réalisés en chambres climatiques. Des olfactomètres ont été construits pour les tests d’attraction. Finalement, l’étroite collaboration avec le professeur Charles Chappuis de CHANGINS pour la synthèse de la phéromone d’agrégation, la construction des olfactomètres et les tests de cinétique de relargage des composés attractifs, a été indispensable.

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inTNE NOVaD Lutte microbiologique contre Varroa destructor, parasite des abeilles Corentin Descombes et François Lefort

Le déclin des colonies d’Apis mellifera entre 1970 et 2010 causant 60% de perte du cheptel en Europe et aux USA est décrit comme syndrome appelé Syndrome d’effondrement des colonies (SEC). Celui-ci serait lié à de multiples facteurs synergiques, dont l’acarien parasite Varroa destructor. De plus, les traitements actuels peuvent entraîner la contamination chimique de produits de la ruche et le développement de résistances chez l’acarien. L’objectif de ce travail est de développer la lutte contre le Varroa destructor à l’aide de souches de champignons acaricides.

Points forts L’objectif du projet est de développer un traitement durable, biologique et peu coûteux contre le Varroa destructor à l’aide de champignons acaricides. Les champignons entomopathogènes présentent un risque réduit d’apparition de résistance chez les ravageurs et un risque de toxicité réduit envers les abeilles, l’apiculteur et le consommateur. Ils constituent donc de bonnes alternatives aux produits actuels à base de molécules organiques ou de synthèse.

Descriptif

Un varroa mort d’une infection par la souche de Metarizium anisopliae 33.1

Entre 1995 et 2010, la production de miel en Europe a diminué de moitié; cette réduction étant corrélée aux baisses d’effectifs d’Apis mellifera durant la même période. Le déclin des colonies entre 1970 et 2000 a principalement été attribué au Varroa destructor, qui affaiblit les colonies et les rend plus sensibles à d’autres facteurs comme les pesticides. En effet, depuis son apparition en Europe, la survie d’une colonie sans traitement est estimée à trois ans. A partir de 1990, l’apparition du Syndrome d’effondrement des colonies (SEC) a engendré un second déclin principalement lié aux pesticides, aux pathogènes et aux parasites. Le parasite est donc une cause majeure responsable de la disparition de l’abeille mellifère. De plus, les traitements pratiqués dans les colonies peuvent entraîner le développement de résistances chez le varroa et contaminer les différents milieux rencontrés dans la ruche (cire, miel, pollen, gelée royale, propolis). Afin d’obtenir une souche de champignon entomopathogène permettant de réduire la population de V. destructor de 80% à 85% sans effets secondaires, des souches de champignons ont été sélectionnées dans la collection d’HEPIA et d’autres ont été recherchées par bioprospection sur des cadavres de varroas prélevés dans plusieurs ruchers genevois. Ces souches de champignon ont ensuite été caractérisées en fonction de leur capacité de croissance en conditions apicoles. Puis, elles ont été appliquées sur des varroas femelles adultes et sur des abeilles au stade L1 et adultes ce qui a permis de déterminer leur pathogénie envers les varroas et leur innocuité vis-à-vis de l’abeille. Trois meilleures souches candidates ont été sélectionnées à ce jour pour être testées en condition semi contrôlée dans des colonies in situ avec l’objectif de bientôt pouvoir proposer un traitement contre le varroa qui soit fiable, biologique et facile d’application.

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Valorisation Ce projet innove fortement par l’intégration d’un micro-organisme dans une colonie d’Apis mellifera et par les opportunités dégagées. La recherche continuera via des publications scientifiques et présentations lors de congrès de même que via la formation d’étudiants. Finalement, un produit commercial sera proposé à la profession, en collaboration avec une entreprise européenne du secteur.

Equipement particulier Menés depuis 2019, ces travaux successifs ont nécessité la mise à disposition de 50 colonies d’Apis mellifera et de tout l’équipement nécessaire à la culture in vitro de micro-organismes, à l’isolement et à la culture en condition stérile de micro-organismes issus de l’environnement. L’identification des micro-organismes isolés a été réalisée par amplification PCR et séquençage. Finalement, les tests in vitro de pathogénie sur V. destructor et sur les différents stades de développement d’A. mellifera ont été réalisés en chambres climatiques. Légendes 1 - Maintien in vitro de Varroa destructor pour application des souches fongiques. 2 - Maintien in vitro d’abeilles adultes pour application des souches fongiques 3 - Taux moyen de mortalité observé sur Varroa destructor 7 jours après traitement visuels : © HEPIA / Corentin Descombes

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inTNE Cultures in vitro Conservation et multiplication in vitro d’un nouvel hybride Suisse d’Hemerocallis sp. Bastien Cochard et François Lefort

Dans le cadre de divers partenariats, le groupe Plante et Pathogènes développe plusieurs programmes de culture in vitro pour différentes espèces végétales. Récemment, un protocole fut développé en vue de la production et la commercialisation de deux nouveaux cultivars suisses de lys d’un jour (hémérocalle, Hemerocallis sp.), par organogenèse directe à partir d’explants de hampes florales. Le succès de ce protocole assure un taux de multiplication élevé et une conservation à long terme de ces nouveaux hybrides.

Points forts Le processus de multiplication développé permet d’augmenter considérablement le taux de multiplication de ces nouveaux cultivars. En effet, une plante cultivée en terre donne moins d’une dizaine de rejets par an, alors qu’en utilisant le processus de culture in vitro nouvellement développé, il est possible de produire entre 10 et 50 jeunes plantes après 2 à 3 mois de culture à partir d’une seule plante.

Descriptif

Fleurs des cultivars Gloire de Lullier (gauche) et Gilbert Albert (droite)

Le lys d’un jour, Hemerocallis sp. est une espèce originaire d’Asie de l’est, très connue comme plante ornementale. La diversité de couleurs et de formes des fleurs, la longue période de floraison, mais également la tolérance aux différentes conditions pédoclimatiques en font une plante de choix pour l’élaboration de massifs fleuris. La multiplication commerciale de cette espèce se heurte cependant à un taux de multiplication faible (division de touffes) nécessitant de nombreuses années avant de produire un stock suffisant de plantes. Face à cette problématique, de nombreux sélectionneurs utilisent la culture in vitro pour multiplier et distribuer leurs variétés. Notre groupe a développé un processus de culture in vitro dédié à la conservation et à la multiplication de deux nouveaux hybrides d’hémérocalle, créés en Suisse romande par l’hybrideur Jean-Paul Chanel : le cultivar Gilbert Albert, en référence au célèbre joaillier genevois du même nom et le cultivar Gloire de Lullier, en hommage au Centre de Lullier, héritier de l’école d’horticulture de Châtelaine. Cette méthode permet selon un protocole en quatre phases de régénérer des plantes à partir de hampes florales. Une fois désinfectés, les explants sont successivement transférés sur deux milieux de culture permettant de redifférencier les bourgeons floraux en bourgeons végétatifs qui formeront de nouvelles plantules. Ces dernières seront alors transférées sur un troisième milieu de culture, induisant l’apparition de cals de cellules indifférenciées à la base des explants sur lesquels de nouveaux bourgeons végétatifs se formeront par un processus appelé organogenèse directe. Les jeunes plantules régénérées et suffisamment développées seront alors excisées de l’explant mère puis à nouveau transférées sur un milieu de culture favorisant la rhizogenèse. Une fois enracinées, les plantules seront alors transférées sur un substrat de culture et acclimatées en serre.

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Valorisation Le développement de ce protocole de culture in vitro vise à produire de nombreux clones des cultivars d’hémérocalle Gilbert Albert et Gloire de Lullier afin d’en faciliter la diffusion et la commercialisation dans un délai court tandis qu’il faudrait de nombreuses années par division classique des rejets latéraux afin de disposer d’un stock de plantes suffisant, permettant d’assurer in fine sa commercialisation.

Equipement particulier

Légendes 1 - Plantes mères des cultivars d’hémérocalle 2 - Explants de hampe florale utilisés pour la mise en culture in vitro 3 - Plantule enracinée issue de culture in vitro et prête à être acclimatée 4 - Clones d’hémérocalle acclimatés en pot 5 - Cultures in vitro d’hémérocalles en chambre climatique 6 - Mise en culture des nouvelles plantes issues d’organogenèse in vitro visuels : © HEPIA / Bastien Cochard

Le groupe Plantes & Pathogènes dispose des équipements nécessaires à la culture in vitro végétale, • Laboratoire spécifiquement dédié à la culture in vitro • Autoclaves de haute capacité • Hottes à flux laminaire horizontale • Matériels spécifiques pour la culture in vitro de plantes • Parc de chambres climatiques modernes • Serres pour la phase d’acclimatation

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inTNE BIOTOP Bioprospection de levures indigènes sauvages pour la production de boissons fermentées Yannick Barth et François Lefort

Les levures sauvages non Saccharomyces ont longtemps été considérées comme responsables de la détérioration du vin, mais on sait aujourd’hui qu’une utilisation contrôlée de ces levures durant le processus de fermentation peut permettre d’améliorer et de diversifier les productions. L’objectif de ce projet est d’isoler et identifier génétiquement des levures sauvages provenant d’échantillons prélevés sur des parcelles viticoles et d’évaluer leur potentiel pour la production de boissons fermentées.

Points forts Ce projet a permis de mettre en évidence la biodiversité de levures sauvages présentes dans différentes parcelles viticoles en Suisse (GE, VD, VS, NE). Une collection d’environ 290 isolats de levures réparties dans une quinzaine de genres différents a été établie au cours de l’année 2021. Les levures sont conservées en laboratoire pour de futurs travaux en lien avec les boissons fermentées (bières, kéfirs, kombuchas), avec la start-up Bioprospect de l’incubateur HES Pulse, mais également pour d’autres applications biotechnologiques comme les biostimulants et les applications phytosanitaires en biocontrôle des pathogènes des plantes.

Descriptif

Plusieurs colonies de levures sauvages sur milieu nutritif gélosé

L’environnement de la vigne est constitué d’un microbiote hétérogène composé de différents micro-organismes qui vont jouer un rôle essentiel dans la qualité du produit final. Parmi ces micro-organismes, les levures ont un rôle prédominant, car elles participent à la fermentation alcoolique, processus biochimique durant lequel les sucres sont transformés en éthanol, en dioxyde de carbone et en de nombreux sous-produits aromatiques. Au cours de la vinification dite « moderne », la fermentation alcoolique est généralement réalisée à l’aide de levures sèches actives (LSA) de souches sélectionnées de Saccharomyces cerevisiae. Cette pratique est cependant remise en question aujourd’hui, car les vins produits uniquement avec des LSA commerciales de S. cerevisiae manquent souvent de complexité et de certains traits œnologiques. La vinification dite « traditionnelle » relève pour sa part d’une fermentation spontanée du moût de raisin grâce à l’action de différents types de levures sauvages naturellement présentes sur la parcelle, dans le raisin ainsi que dans l’environnement de la cave et du chai. Cette méthode de vinification est peu pratiquée car elle comporte plusieurs risques, comme un arrêt précoce de la fermentation et/ou la production de métabolites indésirables rendant le produit final impropre à la vente et à la consommation. Cependant, lorsqu’elles sont utilisées de manière maitrisée, ces levures sauvages peuvent présenter de réelles propriétés innovantes et peuvent apporter de la diversité ainsi que de la complexité aux boissons fermentées. L’objectif de ce projet est donc de caractériser ces levures sauvages et de produire avec ces levures des levains sur-mesure, qui serviront à ensemencer les boissons des différents producteurs ce qui sécurisera ainsi également le processus de production. Une sélection de ces levures est par ailleurs en voie d’expérimentation en 2022 pour la protection de fruits à pépins en conservation contre les champignons agents de pourriture post-récolte.

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Valorisation Les résultats de bioprospection permettront également d’augmenter la connaissance relative à l’impact des modes de conduites agricoles (conventionnelle, raisonnée, biologique) sur la biodiversité. Des essais de micro-vinification et des analyses chimiques conduits à CHANGINS, en collaboration avec le Prof. Dr. Benoît Bach permettent de qualifier les profils métaboliques de ces levures. Il en est espéré un choix élargi de nouvelles souches de levures conférant des goûts et des arômes originaux pour les viticulteurs romands. La méthodologie expérimentée dans ce projet pourrait permettre le développement de prestations auprès des différents opérateurs, et l’assurance pour les producteurs de disposer d’un assortiment de levures spécifiques à leurs terroirs. À l’issue du projet, un débouché commercial pour une sélection de levures considérées comme d’intérêt est envisageable.

Equipement particulier Légendes 1 - Prélèvement de levures présentes sur les parois et le matériel d’une cave viticole 2 - Échantillon d’écorce de vigne 3 - Culture purifiée de levure, colonies homogènes 4 - Culture liquide; sédimentation de la levure au fond du tube (biomasse blanche) visuels : © HEPIA / Yannick Barth

Ce projet a requis l’utilisation d’équipements scientifiques de niveau de sécurité 2 afin d’isoler et cultiver les levures dans un environnement stérile ainsi qu’un équipement d’analyse génétique afin de pouvoir déterminer l’identité des souches de levures isolées.

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inTNE BIODIVITI Elaboration d’un mélange optimal pour l’enherbement des vergers et des vignobles Nicolas Delabays

Descriptif L’installation d’un couvert végétal dans les vignes et les vergers présente des avantages importants pour le sol et la biodiversité. Ces couvertures peuvent cependant générer une compétition pour les besoins en eau et en azote, avec des effets négatifs sur la culture. L’objectif de cette recherche appliquée est de cibler un ensemble d’espèces végétales qui permet de conserver les avantages d’un couvert tout en minimisant les possibles inconvénients. A cette fin, des mélanges pilotes ont été élaborés et testés dans un réseau de parcelles.

Points forts Différents mélanges peuvent aujourd’hui être recommandés aux arboriculteurs et aux viticulteurs, en fonction de leurs objectifs prioritaires et des conditions pédoclimatiques de leurs parcelles. Ces mélanges permettent l’expression de la biodiversité requise et ne nécessite qu’un entretien limité : comparativement aux mélanges viticoles standards, nous estimons une réduction d’au moins 30% du nombre de coupes nécessaires à l’entretien du couvert.

Une des parcelles viticoles du réseau, ensemencée avec notre mélange de graines pilote. (Bernex, le 30 juin 2018)

Les caractéristiques principales du mélange végétal élaboré en vue d’un enherbement optimal des cultures spéciales au cours de ce travail sont : • d’une part, les espèces qui le composent doivent être peu vigoureuses, pour limiter le nombre de fauches nécessaires, minimiser les interférences avec la culture et permettre l’expression d’une flore diversifiée ; • d’autre part, elles se doivent d’être pérennes, et capables de limiter le développement des adventices indésirables. A cette fin, un premier mélange pilote, composé de 14 espèces, a été élaboré et testé durant la période 2017-2019, dans un réseau de parcelles. Parallèlement, des essais ciblés ont été effectués pour vérifier le potentiel d’espèces particulièrement prometteuses. Concernant la biodiversité, le niveau de qualité I a été garanti sur l’ensemble des parcelles du réseau, certaines ont même atteint le niveau de qualité II. Comparé aux mélanges viticoles standards, nous estimons que le nombre de coupes nécessaires à l’entretien du couvert sera réduit d’au moins 30%. Plusieurs espèces se sont avérées particulièrement intéressantes pour un enherbement optimal des inter-rangs : Achillea millefolium, Bromus tectorum, Clinopodium vulgare, Lotus corniculatus, Medicago lupulina, Poa compressa, Prunella vulgaris. Certaines d’entre elles, et plus particulièrement certains de leurs écotypes, présentent des caractéristiques (habitus nanisant ou traçant) permettant d’envisager leur utilisation pour la couverture sur le rang de culture (cavaillon). Aujourd’hui, outre des conseils documentés sur l’installation et la gestion de ces couverts, nous proposons 4 mélanges de base (de compositions et de proportions variables) à utiliser de manière différenciée en fonction des conditions pédoclimatiques (sec ou humide) et des priorités du producteur (agronomie et/ou biodiversité).

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inTNE Terres Vivantes Améliorer la qualité des sols : un projet réalisé pour et par les agriculteurs du Jura Ophélie Sauzet et Pascal Boivin

Descriptif Terres Vivantes (2019-2026) vise à développer la capacité de 90 agriculteurs volontaires (3000 ha de terres arables, JU et BE) à améliorer la qualité de leurs sols par une approche associant autodiagnostic, partage d’expériences et soutien de la recherche. Ce projet cherche ainsi à répondre aux deux premiers défis pour l’avenir posés par l’OFAG (Office Fédéral de l’Agriculture) : conserver la qualité des terres agricoles et développer une agriculture efficiente adaptée au lieu de production.

Points forts Les agriculteurs participent à la réalisation d’un diagnostic collectif de la qualité des sols et de ses facteurs explicatifs (pratiques agricoles et facteurs édaphiques). S’appuyant sur cette information et en collaboration avec les structures de conseil et la recherche, ils définissent leur propre projet d’amélioration de leurs sols. Pendant 6 ans, ils autoévalueront la qualité de leurs sols et donc l’efficacité de leurs choix, soutenus par la recherche. La recherche quantifiera et valorisera les transformations ainsi observées.

Journée de formation Terres Vivantes - 2019

La baisse constante de la teneur en matière organique des sols et la qualité médiocre de la structure influencent négativement les rendements. Les sols sont par ailleurs de moins en moins capables de tamponner les conditions climatiques extrêmes. L’objectif de Terres Vivantes est d’améliorer la qualité structurale et de diminuer la vulnérabilité des parcelles agricoles dans un processus participatif adapté à chaque exploitation. Les participants acquièrent des méthodes simples d’évaluation du sol et participent à l’évaluation scientifique de celui-ci tout en enregistrant leurs pratiques agricoles dans un carnet des champs électronique. Les risques et les investissements sont couverts financièrement par le projet ce qui permet aux agriculteurs de tester des combinaisons de mesures améliorantes pour le sol. D’un point de vue scientifique, l’objectif principal de cette étude interdisciplinaire est de déterminer in situ les effets à long terme des pratiques agricoles sur la qualité des sols, et de comprendre leurs déterminants. L’appui et le suivi par la recherche sont assurés par les partenaires scientifiques suivants : HEPIA (Groupe Sols & Substrats, P. Boivin) et Agroscope Reckenholz (Groupe fertilité et protection des sols, P. Weisskopf) pour la qualité structurale ; l’Université de Neuchâtel et EnviBioSoil pour la biologie des sols ; HAFL et UniNe Ethno pour les aspects sociologiques et organisationnels. Ce projet Terres Vivantes est soutenu par l’OFAG (Programme de protection des ressources LAgr Art. 77a & b) et par les cantons du Jura et de Berne et est mis en œuvre par la Fondation Rurale Interjurassienne (FRI).

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Valorisation Ce projet innove fortement car il vise à faire progresser les approches par accompagnement des agriculteurs pionniers (lighthouse farmers) et identifier ainsi les SICS (Soil improving cropping systems). La recherche sera valorisée sur l’ensemble de la chaîne de valeur : formations (agriculteurs, décideurs), publications scientifiques des connaissances acquises et de la méthodologie de recherche. Projet pour la Fondation Rurale Interjurassienne (FRI) : www.frij.ch/ PROJETS/Production-vegetale-et-environnement/Terres-vivantes

Équipement particulier

Légendes 1- P rélèvements HEPIA sur une parcelle de monitoring Terres Vivantes 2 - D émonstration d’un prélèvement d’échantillon de sol non remanié avec un préleveur HEPIA 3 - Analyse en laboratoire à Lullier des échantillons de sol non remaniés 4 - Réalisation d’un test bêche (VESS) par B. Wüthrich, agriculteur participant à Terres vivantes et conseiller FRI.

Deux parcelles dites de monitoring ont été sélectionnées en 2019 dans chacune des exploitations. Le test bêche (VESS) est utilisé pour évaluer la qualité structurale du sol. Le ratio matière organique sur argile est utilisé comme indicateur de vulnérabilité. Enfin, la teneur en air et en eau à -100 hPa ont été déterminées sur des échantillons de sol non remaniés pour déterminer l’indice de qualité de la structure. Les pratiques agricoles des dix dernières années ont été organisées selon 3 piliers : intensité végétale, organique et mécanique. L’imagerie drone encadrée par A. Dubois (Géomatique HEPIA) sert à mesurer l’intensité des couverts. Une analyse croisée de ces données permet d’identifier et de discuter les combinaisons de pratiques agricoles améliorantes.

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

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inTNE CONFORTO Des bassins aquatiques urbains multiusages pour un meilleur confort de vie Beat Oertli, Zsolt Vecsernyés, Reto Camponovo, Jean-Pascal Bourgeois, David Consuegra, Peter Gallinelli, Victor Guillot, Eliane Demierre, Samuel Roth, Marine Decrey, Ulysse Beytrison

Descriptif L’objectif du projet CONFORTO est de définir les caractéristiques d’un plan d’eau urbain « idéal », qui serait multi-usages et qui contribuerait au bien-être de la population. Pour atteindre cet objectif, une sélection de services écosystémiques seront quantifiés dans 10 étangs (Genève et Yverdon). Ces études de cas, associées aux informations déjà réunies dans d’autres villes permettront ainsi de pouvoir adapter des plans d’eau urbains déjà existants ou d’en créer de nouveaux, optimisés.

Etang du BIT (Bureau International du Travail) à Genève, construit sur le toit d’un parking

Les étangs urbains : un potentiel inexploité Les plans d’eau urbains sont souvent créés avec une motivation esthétique (parcs et jardins) ou fonctionnelle (rétention des eaux). Ils offrent toutefois potentiellement bien d’autres services. Un potentiel énorme est alors inexploité.

Points forts Les services écosystémiques offerts par les plans d’eau urbains peuvent apporter une contribution particulièrement utile. Déclin de la biodiversité, pollution de l’eau, émissions de carbone, inondations et îlots de chaleur urbains sont autant de défis auxquels les villes doivent faire face aujourd’hui. Un étang urbain multi-usages constitue un outil d’avenir parfaitement innovant pour l’adaptation de la ville du futur à l’urbanisation et aux changements climatiques.

Cinq services écosystémiques ciblés Parmi les nombreux services écosystémiques qu’un étang peut offrir, le projet CONFORTO en a ciblé 5 particulièrement importants dans le contexte urbain : 1. La rétention des eaux et ainsi la diminution du risque d’inondation. 2. L’épuration des eaux de ruissellement via la sédimentation ou les processus chimiques et biologiques. 3. Le piégeage du carbone atmosphérique via la production végétale. 4. L’apport de fraicheur afin de diminuer l’effet d’îlot de chaleur urbain. 5. Des habitats pour la biodiversité contribuant à l’infrastructure écologique. Ces cinq services écosystémiques seront quantifiés sur chacun des 10 étangs de l’étude. Les variables déterminantes permettant leur optimisation seront identifiées. Les « désagréments » pouvant découler des étangs urbains (sécurité, moustiques, nuisances sonores liées aux grenouilles rieuses, plantes invasives) seront aussi abordés dans ce projet afin de pouvoir les minimiser. Des étangs optimisés pour le confort de vie en milieu urbain Suite aux études de cas, un modèle de plan d’eau « optimal » sera proposé. Celui-ci sera adaptable en fonction des besoins et contraintes exprimés par les différents gestionnaires. De plus, des mesures de gestion permettant d’optimiser des plans d’eau déjà existants seront développées. Ces plans d’eau urbains pourraient en effet facilement être améliorés par la mise en place de mesures appropriées, souvent peu coûteuses.

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Valorisation Les résultats du projet CONFORTO visent à la sensibilisation des professionnels (architectes, urbanistes, ingénieurs, employés communaux et cantonaux) ainsi que de la population aux avantages des étangs urbains via : • Un site internet et un flyer. • Un outil d’aide à la décision. • Une journée de sensibilisation. • La création d’un étang pilote optimisé dans une ville de Suisse romande. • Participation au projet européen H2020 « PONDERFUL » avec 16 équipes internationales incluant le développement d’un étang pilote « clima-pond » optimisé pour la mitigation et l’adaptation aux changements climatiques.

Partenaires Légendes 1 - Etang d’une entreprise privée à Genève (la Pallanterie) 2 - Etang public de l’Avenue des Sciences à Yverdon 3 - Les cinq services écosystémiques 4 - Mesure du microclimat tel que ressenti par un sujet humain 5 - Echantillonnage de macro-invertébrés, indicateurs de la qualité écologique d’un étang 6 - Mesure des paramètres physicochimiques de l’eau

• Haute École d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud (HEIG-VD) • Haute École d’Ingénierie et d’Architecture de Fribourg (HEIA-FR) • Office cantonal de l’eau de Genève (OCEau)

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

Tél. +41 (0)22 558 50 10 rad.hepia@hesge.ch www.hesge.ch/hepia

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

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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Valorisation

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

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

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

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

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

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.

inTNE

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.

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

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

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.

Descriptif

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.

Valorisation

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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

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

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.

inTNE

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

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

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.

Fiche 1

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.

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.

Fiche 2

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.

Fiche 3

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

Fiche 4

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.

Légendes 1 2 3 4

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®.

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

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