Laboratoire interdisciplinaire des énergies de demain
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Décloisonner l’approche des plantes avec une démarche multi-scalaire de la sensibilité : de la cellule à la perception des chercheurs.
Titre :
Décloisonner l’approche des plantes avec une démarche multi-scalaire de la sensibilité : de la
cellule à la perception des chercheurs.
Résumé :
Malgré une effervescence des découvertes biologiques autour de la sensibilité des végétaux au
XIXe siècle, le sujet a été quasiment absent des publications pendant le XXe siècle jusqu’au
début du XXIe et il offre aujourd’hui un terrain de controverse (Baluška et al., 2004 ; Brenner
et al., 2006 ; Stahlberg, 2006 ; Alpi et al., 2007 ; Taiz et al., 2019). Afin de synthétiser les
connaissances qui sont disponibles de manière éparse dans la littérature scientifique
concernant la sensibilité des plantes, nous conduirons une analyse bibliographique en
mobilisant plusieurs champs disciplinaires et notamment la biologie, la philosophie, la
géographie et la sociologie. Comprendre quels sont les sujets qui ont amenés ces
questionnements permettrai de commencer à faire émerger les différentes définitions des
termes associés à la sensibilité des plantes comme éveil, conscience, sensibilités définies par
rapport à des capacités humaines (auditives, olfactives, touchés, …). Retrouver les moments
charnières au cours de l’histoire de la pensée scientifique autour de la sensibilité des végétaux
est également nécessaire afin de comprendre les outils qui ont participé à la transformation de
l’appréhension de la plante, les individus pionniers sur la question ainsi que les disciplines
motrices. Afin d’explorer les différentes perceptions de la sensibilité des plantes, il est
nécessaire tout d’abord d’identifier les approches construites par les sciences humaines, les
sciences biologiques et la médecine. Cette question est abordée par deux entrées : l’une sur
l’altération de la sensibilité des plantes par les anesthésiques, l’autre, en étudiant comment les
scientifiques perçoivent la sensibilité des plantes.
Les sciences sociales ont longtemps regardé le foncier – notamment le foncier agricole – comme un aspect crucial à partir duquel penser l’organisation de la production, les mécanismes de partage de la richesse et les rapports de domination dans les espaces ruraux. La terre était alors une ressource dont les divers usages faisaient régulièrement l’objet de négociation et un patrimoine qui se transmettait d’une génération à l’autre. Ainsi, dans les sources et les enquêtes, elle apparaissait avant tout sous sa valeur économique et symbolique, même si les conditions de sa fertilité étaient bien connues par les contemporains qui savaient en lire les signes. Si les alertes n’ont pas manqué, au XXe siècle surtout, la terre s’est trouvée réduite à un simple support que l’agriculture industrielle imaginait pouvoir maîtriser, au moyen d’innovations techniques, chimiques et biologiques. Mis au second plan dans un monde qui promettait de s’émanciper des contraintes matérielles, la réflexion sur cette valeur revient aujourd’hui sur le devant de la scène portée par l’urgence de phénomènes tels l’accaparement foncier, l’artificialisation des paysages ou la dégradation des sols sous l’effet du changement climatique. Un regard interdisciplinaire est désormais nécessaire pour interroger la valeur des terres dans toute sa complexité aussi bien socio-économique que biologique.
Céline Pessis (historienne, AgroParisTech)
La vie des sols durant les « Trente Glorieuses » : savoirs, ignorance et mobilisations socio-environnementales
Comment la vie des sols fut-elle invisibilisée dans les savoirs et les pratiques agricoles au sortir de la Seconde Guerre mondiale ? Quels acteurs, quelles disciplines scientifiques, quelles politiques tentèrent de lutter contre cet oubli de la dimension organique et vivante des sols ? Cette intervention propose un cheminement historique aux côtés des microbiologistes, des agriculteurs, des médecins, protecteurs de la nature, hygiénistes, voire aménageurs, qui s’élevèrent pour la protection et la reconnaissance de la vie des sols durant la période des dites « Trente Glorieuses ». À travers l’étude des difficultés rencontrées, de la marginalisation de ces acteurs et de leurs savoirs, elle entend alimenter une réflexion sur la faiblesse de notre outillage conceptuel et pratique actuel.
Battle Karimi (biologiste, Novasol Experts)
L’écologie microbienne des sols, de la production de connaissances au diagnostic opérationnel de la qualité des sols
Les sols constituent la 3ème frontière biotique. Ils abritent environ 15 tonnes d’organismes vivants à l’hectare dont 1/3 sont des microorganismes. Malgré l’implication centrale de ce patrimoine biologique dans le fonctionnement des sols et les services écosystémiques qui en découlent, il souffrait d’un manque important de connaissances jusque dans les années 2000. A cette période, la mise en place d’un programme de suivi de la qualité des sols de France – le Réseau de Mesures de la Qualité des Sols – et le développement des méthodes de biologie moléculaire ont permis d’intensifier les recherches sur les microorganismes du sol à grande échelle. De nombreuses connaissances sur l’écologie des microorganismes du sol ont alors été produites telles que leur distribution spatiale, les facteurs qui déterminent ces distributions et la hiérarchie des filtres environnementaux. L’ensemble de ces connaissances ont permis de produire un atlas français des bactéries du sol, ouvrage naturaliste à destination du grand public. Elles ont également permis de construire des bioindicateurs de la qualité écologique des sols et des référentiels nationaux d’interprétation qui sont désormais déployés et utilisés au terrain pour évaluer l’impact des usages et des pratiques de gestion des sols. Ces outils de diagnostic opérationnel constituent une innovation mobilisée pour apprécier la durabilité environnementale des activités humaines.
Qualité des sols et réglementation foncière agricole en France
Depuis une décennie, la concentration foncière a été réinscrite à l’agenda social et politique français, notamment à l’occasion d’appropriations massives de terres par des acteurs non-agricoles. L’horizon d’une réforme foncière nationale anime de nombreuses organisations des secteurs agricole, juridique, de l’environnement et de l’action publique. À l’inverse de ce qu’ont promu deux principaux réseaux d’acteurs proches de la gauche paysanne, les débats et réalisations se sont jusqu’à présent développés en séparant les enjeux de partage du foncier (contrôle des marchés, mise à jour du bail rural, fiscalité) et de protection fonctionnelle des sols (artificialisation). Toutefois, à une échelle plus locale, mais de façon relativement silencieuse, une réglementation foncière (encadrement des fermages) établit depuis des décennies une corrélation entre qualité des sols et valeur de la terre, selon des modalités spatialement très variables qui révèlent des conceptions situées du foncier agricole.
Débat final animé par Roselyne Ferrari (biologiste, LIED, Université Paris Cité) et Niccolò Mignemi (historien, CNRS, LIED)
La Cité des sciences et de l’industrie, l’Université Paris Cité et les laboratoires LIED et LADYSS organisent un atelier s’adressant aux étudiant·es, professionnel·les et tous publics sur les plantes actrices de la ville de demain qui se tiendra du 4 au dimanche 9 juillet 2023.
Proposition : il s’agit de considérer les plantes comme étant des composantes de la ville à part entière et non comme un simple objet urbain. Par leurs sensibilités, elles interagissent avec l’environnement. Elles sont de véritables actrices de l’écosystème urbain. Elles jouent sur la qualité des milieux, structurent les paysages, agissent sur le climat et le bien être des vivants. De fait, elles font autant à la ville que la ville leur fait. L’objectif est de poursuivre les projets sur la “Ville d’avenir” de la Cité des sciences et de l’industrie en réfléchissant aux plantes qui s’adaptent aux contraintes exercées par la ville dans les espaces interstitiels des abords du musée.
3 axes de réflexion :
– La sensibilité des plantes à leurs environnements
– Les relations et interactions entre les plantes et les citadines et citadins
– La place des espaces interstitiels dans la trame verte
Organisation : l’atelier réunit une vingtaine de participant·es travaillant en équipe, formée par les organisateurs·trices de maximum 5 personnes.
L’âge minimum pour participer est de 20 ans. Il se déroule à la Cité des sciences et de l’industrie, en salle de travail ou sur les espaces extérieurs directement concernés par les réflexions. Les encadrant·es : les partenaires seront présent·es pour l’encadrement et ainsi que l’équipe projet d’Universcience. Ils vous accompagneront lors de ces journées de réflexion collaborative, entre participant·es, favorisant l’échange et le partage de savoirs/connaissances.
Université Paris-Cité : Delphine Bonnin, François Bouteau, Céline Clauzel, Etienne Grésillon, Patrick Laurenti, Lucia Sylvain- Bonfanti
Les tensions internationales sur la ressource en eau peuvent se renforcer avec les changements climatiques. Comment les acteurs s’adaptent-ils, de l’échelle des foyers ou des régions, jusqu’à l’échelle internationale ? Que faire pour concilier les demandes contradictoires des individus, de l’agriculture, des industries et de la protection de l’environnement ?
Agnès Ducharne (hydrologue, CNRS, UMR 7619 METIS, Paris)
L’Anthropocène oblige à penser les ressources en eau dynamiquement, comme la résultante d’une offre liée au cycle de l’eau et d’une demande anthropique. Pour étayer ce point de vue, je présenterai d’abord les impacts du changement climatique sur les ressources en eau (global et France), en précisant les méthodes mises en œuvre (modélisation climatique et déclinaisons). J’aborderai ensuite la dépendance des ressources en eau aux usages et prélèvements, eux même soumis à la disponibilité en eau, et les conséquences en terme d’adaptation. Je m’appuierai notamment sur le cas du Marais Poitevin, qui subit une baisse des ressources en eau à cause des pompages agricoles depuis plusieurs décennies, ce qui a amené les irrigants locaux à imaginer la solution des retenues de substitution ou mégabassines.
Chloé Nicolas-Artero (géographe, Politecnico di Milano)
Le terme d’eaux non conventionnelles renvoie à la mobilisation de technologies alternatives pour utiliser des ressources non exploitées (ex : eau de mer) ou pour améliorer l’utilisation d’eaux conventionnelles (ex : recharge de nappes). Ces « eaux nouvelles » sont souvent présentées par les organisations internationales et les États comme une solution, souvent peu contestée, pour augmenter les disponibilités en eau dans les régions arides et semi-arides. Depuis les sustainability transition studies, nous proposons d’interroger les transitions hydriques engagées par cinq pays (Espagne, Italie, Égypte, Tunisie et Algérie) et ce, dans une approche dite Nord/Sud. Après avoir relativisé l’ampleur de ces transitions, nous comparerons successivement les barrières à la production des eaux dessalées (de mer et saumâtres), des eaux traitées et de la collecte des eaux de pluie ainsi que leurs effets spatiaux dans chacun des pays. Il s’agira ainsi de dessiner les premiers contours d’une géographie politique des eaux non conventionnelles comme stratégie d’adaptation face au réchauffement climatique dans le pourtour méditerranéen.
Débat final animé par Roselyne Ferrari (biologiste, LIED, Université Paris Cité) et Héloïse Nez (sociologue, LIED, Université Paris Cité)
Le point de bascule identifie un seuil au-delà duquel une modification à l’apparence minuscule peut amplifier ses conséquences et entraîner des changements en cascade. Mais comment l’identifier, en mesurer la portée et éventuellement anticiper son impact ? L’urgence de la crise climatique et les évènements extrêmes qui touchent désormais l’ensemble du globe nous encouragent à réinterroger cette notion. Pour nous aider, un historien du monde romain antique et une biologiste spécialiste de la biodiversité nous présenteront leurs approches, menées aux confins de leurs domaines disciplinaires.
14h00 Kyle Harper (historien, University of Oklahoma, Chaire 2023-2024 Avenir Commun Durable du Collège de France), Climate change and social collapse in history (and future?)
14h45 Tatiana Giraud (biologiste, CNRS, Université Paris-Saclay, Académie des sciences), Effondrement de la biodiversité : quelles conséquences pour les sociétés humaines ?
15h30 Pause
16h00 Débat final animé par Mathieu Arnoux (historien, LIED, Université Paris Cité/EHESS) et José Halloy (physicien, Université Paris Cité, LIED)
A l’occasion du bicentenaire de la publication du mémoire de Sadi Carnot le LIED s’est associé à la réalisation du colloque Sadi Carnot’s Legacy. Ce colloque s’est déroulé dans les locaux de l’Ecole Polytechnique et a réuni une large communauté thématique autour des questions actuelles de la Thermodynamique. Lors de le soirée de gala un hommage musical a été rendu à Lazare Carnot, père de Sadi.
En effet, à la naissance de son fils en 1796, Lazare Carnot le prénomme Sadi, en hommage au poète persan Saadi, dont il est un grand admirateur.Poète à ses heures, Lazare publie également, aidé par son ami Prieur de la Côte-d’Or qui compose pour lui.
Figures emblématiques de la Révolution française, ils collaborent étroitement au sein du Comité de salut public.Carnot, surnommé « l’Organisateur de la Victoire », a apporté une contribution importante à la stratégie militaire, tandis que Prieur de la Côte-d’Or, également membre du Comité, s’est concentré sur les questions industrielles et la mobilisation des ressources.Les deux hommes sont restés proches tout au long de leur vie, même pendant l’exil que leur imposa le retour de la monarchie.
Prieur de la Côte d’Or a d’abord composé pour un ensemble piano-chant.Mais le fonds Prieur de la Côte d’Or, conservé aux archives de l’Ecole Polytechnique, a récemment révélé l’existence d’une version pour quatuor de cette œuvre.C’est cette version qui a été jouée pour la première fois lors du dîner de gala.
Les musiciennes:
Amélie Alu, chant
Beata Halska-Lemonnier et Millie Floutier : violons
Dans la continuité des workshops «Ville d’avenir» et dans le cadre d’une prochaine exposition sur la thématique du jardin, la Cité des sciences et de l’industrie propose un workshop en deux volets : la saison 2024 s’intéresse spécifiquement à «Les invisibles dans les jardins» et la saison 2025 portera son attention sur «Jardiner avec l’invisible».
L’objectif est de mettre en évidence ce qui ne se voit pas dans les jardins mais qui est pourtant fondamental. D’un point de vue biologique, l’ensemble des processus liés à la vie des plantes, les mouvements lents, la communication par les odeurs, la sensibilité au son, les interactions symbiotiques ne sont pas accessibles aux sens humains mais pourtant ils sont constitutifs du jardin. D’un point de vue sociétal, les modes, les découvertes horticoles, les classes sociales délimitent des paysages spécifiques, d’un point de vue culturel, le jardin est associé à des représentations profanes et sacrées associant l’ici-bas et l’au-delà.
Les axes de réflexion :
● La sensibilité, les communications et les mouvements des plantes,
● Les relations et interactions symbiotiques,
● Les modes, découvertes, les représentations qui font les jardins.
Cet atelier contribuera aux réflexions environnementales, sociétales telles que l’adaptation aux transitions écologiques, économiques et représentations sacrées et pratiques culturelles. Il se déroulera du lundi 4 novembre au samedi 9 novembre 2024 de 9h à 18h à la Cité des sciences et de l’industrie.
Programme :
● Travail en équipe,
● Présentation des travaux en cours de réflexion,
● Restitutions des travaux par les participants du worskhop,
● Rencontre avec des chercheurs.
Organisation :
Le workshop réunit des participants travaillant en équipe de maximum 5 personnes, formée par les organisateurs. L’âge minimum pour participer est de 20 ans. Il se déroule à la Cité des sciences et de l’industrie, en salle de travail ou sur les espaces extérieurs directement concernés par les réflexions.
Sujet : « Du local au global, croissance d’un réseau fongique branchant ». Sous la direction de Florence Leclerc et Éric Herbert.
Résumé de la thèse:
“Afin d’explorer et exploiter le milieu qui les entoure, les champignons filamenteux forment un réseau d’hyphes, le mycélium. Dans cette étude, nous nous intéressons au champignon ascomycète Podospora anserina et en particulier à la croissance en deux dimensions de son réseau fongique à la fois simple et complexe. Complexe car le nombre d’hyphes et donc de connexions de ce réseau est colossale, empêchant un simple suivi manuel, et simple car seules trois règles permettent de définir la dynamique de ce réseau : la croissance est polarisée ; les hyphes peuvent brancher (apicalement ou latéralement) pour créer de nouvelles hyphes et deux hyphes peuvent fusionner lorsqu’elles se rencontrent. Une première partie de ce travail est consacrée à la reconstruction numérique du graphe dynamique associé à la croissance de réseaux fongiques imagés au préalable au laboratoire. Cette reconstruction permet d’obtenir un graphe unique avec l’identification des hyphes au cours du temps. Elle permet un suivi à la fois local avec notamment l’accès à la trajectoire de tous les apex individuellement tout en gardant l’information globale du contexte des hyphes (position par rapport au reste du thalle, proximité des hyphes voisines, etc.) et leurs connectivités les unes par rapport aux autres. Un critère basé sur le temps de latence avant branchement, totalement automatisé, permet également de catégoriser les hyphes suivant la nature de leur branchement (apical ou latéral). Cette distinction met également en avant les différences temporelle, dynamique et spatiale entre les deux types d’hyphes. Dans une deuxième partie nous nous intéressons à la croissance à l’échelle de l’hyphe. Une modélisation de la croissance de l’hyphe sans interaction avec le reste du thalle a été confrontée aux résultats expérimentaux. Une analyse de la courbure des hyphes a également été menée afin d’en extraire une estimation de la longueur de persistance. Les différentes interactions entre les hyphes ont été observées avec une analyse quantitative notamment dans le cas des branchements induits par les rencontres d’hyphes. Dans un troisième temps nous analysons cette fois les réseaux à l’échelle du thalle entier notamment à travers des représentations extraites de la théorie des graphes. La descendance des branches les unes par rapport aux autres est étudiée et permet de qualifier le réseau fongique de petit monde. Une autre analyse du réseau et en particulier des boucles formées par les reconnexions des hyphes est faite pour quantifier l’hétérogénéité de la densification du réseau. Dans une quatrième partie nous nous intéressons aux différences induites sur le réseau en fonction des conditions de culture, notamment lors de la variation de la concentration en dextrine dans le milieu de culture. Enfin, dans une dernière partie nous présentons les premiers travaux en microfluidique menés au laboratoire où la croissance des hyphes de P. anserina est analysée dans des conditions de contraintes mécaniques et d’isolement des hyphes les unes par rapport aux autres.”
Sous la direction de : Christophe Goupil et Gatien Verley
ED : 564 – PHYSIQUE EN ILE DE FRANCE
—— Résumé —–
À l’instar de l’étude des circuits électroniques, l’étude des systèmes complexes est souvent facilitée par leur décomposition en sous-systèmes plus simples. Deux sous-problèmes apparaissent alors : 1) l’étude de chaque sous-système séparément ; 2) l’émergence de nouveaux comportements lors de leur réassemblage. La théorie des circuits hors équilibre est la mieux comprise pour un unique couple de courant (électrique) et de force thermodynamique conjuguée (tension), comme c’est le cas en électronique. Chaque sous-système est alors décrit par une caractéristique courant-tension, résumée dans le concept d’impédance scalaire. La caractéristique courant-tension de l’ensemble du système est alors obtenue en utilisant les lois de conservation au sein et à l’interface de chaque sous-système (par exemple, les lois de Kirchoff).
Le but de cette thèse est d’ouvrir la voie à la généralisation de l’électronique stationnaire aux machines thermodynamiques stationnaires hors équilibre présentant un nombre arbitraire de courants et de forces conjuguées soumis à différents couplages (par exemple, thermoélectriques). Pour ce faire, nous identifions des outils permettant le traitement des lois de conservation à l’intérieur d’un réseau complexe. Nous remplaçons la notion d’impédance scalaire par un objet matriciel, la matrice de conductance hors équilibre, qui prends en compte le couplage entre les différents types de courants traversant le système. On montre en particulier que la loi d’addition des résistances (resp. des conductances) pour des associations série (resp. parallèle) reste valide dans le cadre des machines thermodynamiques hors équilibre. Nous illustrons ce résultat général pour une large classe de systèmes (convertisseurs thermoélectriques, réseaux de réaction chimiques, modèle de conversion d’énergie avec processus de saut markoviens).
—– Abstract —–
As with the study of electronic circuits, the study of complex systems is often facilitated by breaking them down into simpler sub-systems. Two sub-problems then arise: 1) the study of each sub-system separately; 2) the emergence of new behaviours when they are reassembled. The theory of non-equilibrium circuits is best understood for a single pair of current (electric) and conjugate thermodynamic force (voltage), as is the case in electronics. Each subsystem is then described by a current-voltage characteristic, summarised in the concept of scalar impedance. The current-voltage characteristic of the whole system is then obtained using the conservation laws within and at the interface of each subsystem (for example, Kirchoff’s laws).
The aim of this thesis is to pave the way for the generalisation of stationary electronics to non-equilibrium stationary thermodynamic machines with an arbitrary number of currents and conjugate forces subject to different couplings (e.g. thermoelectric). To do this, we identify tools for treating conservation laws within a complex network. We replace the notion of scalar impedance by a matrix object, the non-equilibrium conductance matrix, which takes into account the coupling between the different types of currents flowing through the system. In particular, we show that the law of addition of resistances (resp. conductances) for series (resp. parallel) associations remains valid in the context of non-equilibrium thermodynamic machines. We illustrate this general result for a wide class of systems (thermoelectric converters, chemical reaction networks, energy conversion models with Markov jump processes).
Depuis quelques années, différents enjeux liés à la biologie, l’écologie, l’agriculture, le bien-être mettent le monde des plantes au centre de nombreux débats, dessinant un tournant végétal. Celui-ci reflète l’image de la prise de conscience par la société occidentale de la diversité et de l’importance du monde végétal. Pour se développer ce tournant végétal requiert des approches interdisciplinaires. L’objectif de ce colloque sera de créer la rencontre entre différents champs de recherche travaillant autour de la question du végétal : de la biogéographie à l’écologie, de l’histoire à la biologie en passant par l’anthropologie. Cette journée sera l’occasion de dépasser la traditionnelle vision utilitariste des plantes pour aborder leur possible agentivité. Autour de quatre tables-rondes nous aborderons l’histoire des pratiques du végétal, les sensibilités et le végétal, le débat sur la conscience des non-humain et enfin les plantes actrices du monde de demain.
La thèse est intitulée « Utilisation de revêtements innovants combinée à de l’arrosage urbain dans le cadre d’une stratégie de rafraîchissement » et concerne l’analyse thermique et microclimatique de revêtements innovants couplés à de l’arrosage urbain comme stratégie de rafraîchissement dans le cadre du projet européen Life Cool & Low Noise Asphalt. Trois revêtements innovants ont ainsi été développés et mis en œuvre dans trois rues de Paris (rues Frémicourt, Lecourbe et Courcelles) à l’automne 2018.
La thèse se découpe en 3 axes : une étude microclimatique in situ de l’impact de l’arrosage, du revêtement et du couple arrosage/revêtement. Une étude thermique in situ de l’impact de l’arrosage sur les températures et flux de chaleur à -5 cm dans la chaussée.
Enfin, en parallèle des expérimentations in situ, le comportement thermique de ces mêmes revêtements a été étudié en laboratoire avec et sans arrosage. L’étude de la radiosité ainsi que les échanges convectifs permettent de discuter des contributions microclimatiques diurne et nocturne de chaque échantillon.
Ci-dessous le lien zoom pour ceux qui souhaitent suivre à distance :
