PEPR SolsVivants : la recherche se penche sur nos sols

Pourquoi est-il essentiel de mieux comprendre la vie dans les sols ?

Philippe Hinsinger1 : Les sols sont, encore aujourd’hui, perçus comme un simple matériau inerte, supportant nos cultures ou nos infrastructures. Pourtant, ils hébergent une large part de la biodiversité terrestre – récemment établie à environ 60% – dont l’immense majorité nous reste inconnue, notamment parmi les microorganismes.  Or, toute cette vie joue un rôle déterminant dans la plupart des fonctions et services écosystémiques, telles que la régulation des cycles de l’eau, du carbone ou des nutriments ou du devenir des contaminants. Pour assurer ces fonctions et services de façon durable dans le contexte des menaces exercées par de multiples activités humaines, il est essentiel de comprendre plus finement comment la biodiversité du sol intervient et s’organise. 

Que savons-nous aujourd'hui du rôle des organismes du sol dans son fonctionnement et sa multifonctionnalité, et que reste-t-il à comprendre ?

Jérôme Mathieu2 : On sait aujourd'hui que les organismes du sol sont les moteurs de la plupart de ses fonctions. Bactéries et champignons décomposent la matière organique et recyclent les nutriments, tandis que les champignons mycorhiziens contribuent à nourrir les plantes. Vers de terre, fourmis ou termites creusent, mélangent et agrègent le sol, modifiant la circulation de l'eau et de l'air.

Mais ce constat reste largement corrélatif. On sait de mieux en mieux inventorier les organismes présents dans le sol, notamment grâce à l'ADN environnemental, mais on peine encore à prédire ce que fait un sol à partir de la liste de ses habitants. Deux sols aussi riches en espèces peuvent ainsi fonctionner très différemment.

Notre hypothèse est que le chaînon manquant réside dans les interactions biotiques. Les organismes du sol se mangent et communiquent entre eux, entrent en compétition ou coopèrent, modifiant ainsi leur propre habitat et celui des autres. Ces interactions ont rarement été étudiées ensemble. Il reste donc à comprendre comment ces interactions s’organisent en réseaux, répondent aux usages des sols et au changement climatique, et déterminent leurs fonctions.

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  Directeur de recherche INRAE à l’Unité Mixte de Recherche Eco&Sols et co-directeur du PEPR SolsVivants pour INRAE.

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  Enseignant-chercheur Sorbonne Université à l’Institut d’écologie et des sciences de l’environnement de Paris (CNRS/INRAE/IRD/Sorbonne Université/Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne) et co-directeur du PEPR SolsVivants pour le CNRS.

Quels sont les grands défis scientifiques auxquels SolsVivants souhaite répondre ? 

J.M. : Le PEPR1 SolsVivants s'est donné quatre défis. Le premier consiste à développer une approche en réseaux d'interactions couvrant l'ensemble des organismes du sol, des microorganismes à la macrofaune et aux racines. Le deuxième est d'intégrer ces organismes dans les modèles de fonctionnement des sols et des écosystèmes. Le troisième vise à confronter nos connaissances à la diversité réelle des sols, de leurs usages et de leurs modes de gestion. Le quatrième est de faire dialoguer les disciplines et les acteurs concernés.

Pour y répondre, le programme finance deux Projets Ciblés. Le premier décrit les réseaux d'interactions, en réunissant pour la première fois interactions trophiques et non trophiques2.  Le second étudie comment ces interactions pilotent la multifonctionnalité des sols, de leur structuration et des transferts d’eau aux cycles du carbone et des nutriments. Tous deux évaluent l'effet des activités humaines et s'appuient sur la modélisation.

Ces travaux sont menés dans six grands types d'écosystèmes : prairies de montagne, forêts et systèmes agroforestiers, agroécosystèmes tempérés, sols très anthropisés (urbains, friches industrielles) tempérés et tropicaux, écosystèmes tropicaux de Guyane et d'Outre-mer, et écosystèmes tropicaux d'Afrique de l'Ouest.

Le PEPR réunit des communautés scientifiques et des compétences très diverses. Pourquoi cette interdisciplinarité est-elle indispensable ?

P.H. : Les sols sont des systèmes vivants complexes et hétérogènes. Les comprendre impose donc de rassembler des disciplines scientifiques diversifiées telles que l’écologie, les différentes composantes des sciences du sol (biologie, chimie, physique, pédologie) et de l’environnement (biogéochimie, hydrologie), mais aussi des disciplines plus éloignées : agronomie, foresterie, voire sciences humaines et sociales. L’ambition du PEPR SolsVivants est justement de décloisonner ces différentes disciplines. Le copilotage scientifique, assuré par le CNRS et INRAE, contribuera aussi à rapprocher des communautés et des compétences scientifiques complémentaires.

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  Programme et équipements prioritaires de recherche, financé dans le cadre de France 2030.

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  Une interaction trophique désigne une relation alimentaire entre les êtres vivants d’un écosystème. À l’inverse, une interaction non trophique regroupe les relations écologiques sans lien alimentaire direct. 

À terme, qu'espérez-vous que SolsVivants apporte à notre connaissance des sols, dans la recherche comme dans la société ?

J.M : Pour la recherche, nous espérons un changement de regard sur les sols et la manière d’étudier leurs communautés vivantes. Le PEPR SolsVivants doit permettre de construire un cadre commun pour mieux intégrer le vivant dans notre compréhension des sols, tout en produisant des protocoles partagés et des jeux de données ouverts. Nous souhaitons enfin structurer la communauté et lui permettre de poursuivre ces travaux aux niveaux européen et international.

Pour la société, l'enjeu est considérable. La directive européenne sur la surveillance et la résilience des sols fixe un objectif de sols en bonne santé d'ici 2050, mais la manière de mesurer cette santé reste en débat. Nos résultats doivent contribuer à construire des indicateurs rendant compte de la diversité des activités biologiques dans les sols, et pas seulement de leurs propriétés physiques ou chimiques. Ils aideront à identifier les pratiques qui préservent ou restaurent les fonctions dont nous dépendons, éclairant ainsi les décisions des agriculteurs, forestiers, gestionnaires de territoires et pouvoirs publics. Comprendre les interactions dans les sols pour agir : c'est le sens même du PEPR SolsVivants.