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Numéro 23 Juin 2018 Compétences de la communauté scientifique en région Occitan

Numéro 23 Juin 2018 Compétences de la communauté scientifique en région Occitanie SYSTÈMES COMPLEXES de la biologie aux territoires Systèmes complexes 2 Implanté en Occitanie, Agropolis International réunit un ensemble exceptionnel d’organismes et d’institutions impliqués dans les sciences vertes. Fondée par les établissements régionaux de recherche et d’enseignement supérieur, avec le soutien de l’État et des collectivités territoriales, l’association Agropolis International est, depuis son origine, un espace de travail dédié au collectif. Ainsi, Agropolis International met en lien les différents acteurs investis dans les domaines de l’Agriculture, l’Alimentation, l’Environnement et la Biodiversité : • Les institutions de la communauté scientifique régionale • Les organismes de recherche étrangers et internationaux • Les collectivités territoriales • Des acteurs du transfert, de l’innovation, du développement économique • Des structures de la société civile En rassemblant un aussi grand nombre d’institutions et en s’appuyant sur une communauté scientifique d’une telle importance, Agropolis International est devenu le premier pôle de France en agro-environnement, orienté vers les problématiques de la Méditerranée et les pays du Sud. Espace d’échanges et de dialogues, de formation et de capitalisation des savoirs, laboratoire d’idées, structure d’appui aux projets collectifs et de promotion à l’international, lieu d’accueil de structures et d’événements… Agropolis International décline et adapte son savoir-faire acquis depuis plus de 30 ans, dans les grandes missions que lui confient ses membres. La communauté scientifique Agropolis International est structurée en grands domaines thématiques correspondant aux grands enjeux scientifiques, technologiques et économiques du développement. Les thématiques de recherche et d’enseignement de la communauté d’Agropolis International : • Agronomie, plantes cultivées et systèmes de cultures, agro-écosystèmes • Alimentation, nutrition, santé • Biodiversité et écosystèmes aquatiques • Biodiversité et écosystèmes terrestres • Eau, ressources et gestion • Économie, sociétés et développement durable • Écotechnologies • Interaction hôte-parasites et maladies infectieuses • Modélisations, information géographique, biostatistiques • Production et santé animales • Ressources génétiques et biologie intégrative des plantes • Une filière emblématique : la vigne et le vin Quelques chiffres de la communauté scientifique Occitanie Est : • 27 institutions d’enseignement supérieur et de recherche • 35 infrastructures de recherche ouvertes interinstitutionnelles et interdisciplinaires • 150 parcours de formation • 2 700 chercheurs et enseignants répartis dans 74 unités de recherche • 300 chercheurs expatriés dans 50 pays • 5 000 étudiants français et internationaux • 1 000 chercheurs internationaux accueillis AGROPOLIS international agriculture • alimentation • biodiversité • environnement sommaire Systèmes complexes de la biologie aux territoires 4 Avant-propos 70 Les structures fédératives de recherche en lien avec les systèmes complexes 72 Thématiques couvertes par les structures de recherche 76 Les formations dans le domaine des « systèmes complexes » en Occitanie 78 Liste des acronymes et abréviations 55 Mode d’utilisation de l’approche « systèmes complexes » Usage des observatoires 57 Aide à la décision multicritère 60 Nouveaux modèles pour la décision 68 Participation et concertation 64 Compétences de recherche en région Occitanie sur les « systèmes complexes » Le 1er janvier 2016, les anciennes régions Languedoc- Roussillon et Midi-Pyrénées fusionnaient pour devenir la nouvelle région Occitanie / Pyrénées- Méditerranée (réforme territoriale de 2015). Aussi, ce numéro de la série les dossiers d’Agropolis International présente des acteurs scientifiques conduisant des activités de recherche en lien avec les systèmes complexes et, pour la première fois, sur l’ensemble de cette nouvelle région. Cette communauté scientifique regroupe 44 équipes de recherche (unités de recherche, de service, équipes d’accueil et de projet, observatoires). Plusieurs structures fédératives animent et coordonnent les activités scientifiques de ces équipes : un institut, six « laboratoires d’excellence » (LabEx), un « équipement d’excellence » (EquipEx) et un « Institut Convergences ». Enfin, plusieurs infrastructures de recherche et des centres de données et de calculs, d’envergure nationale et européenne, existent également en Occitanie et constituent des dispositifs essentiels au traitement des systèmes complexes. Ce dossier, initié en 2013 par Fabien Boulier et finalisé par Isabelle Amsallem (Agropolis International), vise à mieux faire (re)connaître la communauté montpelliéraine des systèmes complexes dans le cadre du Réseau national des systèmes complexes (RNSC). Depuis, l’ouverture à la communauté toulousaine a fait de cet ensemble Occitanie un des dispositifs significatifs dans le domaine aux niveaux national et européen ! Agropolis International est bien ici dans ses fonctions de mise en valeur des compétences scientifiques de cette nouvelle région dans un domaine qui est clairement sorti d’une certaine marginalité initiale. Il devient de plus en plus nécessaire, aussi bien intellectuellement que du point de vue opérationnel, de ne pas commencer par chercher à réduire la complexité des phénomènes étudiés et qu’il faut se donner les moyens de les aborder dans la richesse des interactions d’un monde qui enchevêtre de plus en plus processus sociaux et naturels ! Sans être exhaustif, ce dossier a ainsi pour ambition d’offrir au lecteur un panorama de ces acteurs scientifiques régionaux à travers des exemples concrets d’activités qu’ils développent en lien avec les systèmes complexes selon trois grands champs thématiques : Collecte et gestion des données ; Compréhension et analyse des systèmes complexes ; Modes d’utilisation de l’approche « systèmes complexes ». Enfin, parmi les nombreuses formations dispensées en région Occitanie, diplômantes ou non, en lien avec les « systèmes complexes », seuls quelques exemples de formations consacrées spécifiquement à une meilleure maîtrise conceptuelle ou instrumentale des systèmes complexes, sont présentés. Toutefois, il existe un large choix de formations diplômantes (de bac+2 à bac+8) qui abordent le champ des « systèmes complexes ». La liste de ces formations est disponible sur le site d’Agropolis International (www.agropolis.fr/ formation) et de l’Université Fédérale de Toulouse Midi-Pyrénées (www.univ-toulouse.fr/formation/ formation-toutau-long-de-la-vie/trouver- uneformation). Bernard Hubert Conseiller du Président d’Agropolis International Systèmes complexes 3 7 Systèmes complexes, collecte et gestion des données Mise en sens des données 12 Mise à disposition : accessibilité et interopérabilité des données 19 Récolte des données 9 23 Compréhension et analyse des systèmes complexes Dynamique des populations 33 Dynamique des écosystèmes 40 Gestion des territoires 46 Dynamique des organismes 25 Photos de couverture : Méristème apical d’Arabidopsis thaliana © Jan Traas Simulation stochastique d’un manguier © F . Boudon/Cirad/Inria Distribution spatiale de la densité d’Aedes Albopictus dans l’île de La Réunion. © Annelise Tran/Cirad/Projet Alborun (ARS Océan Indien) Illustration issue de pixabay sous © CC0 public domain Systèmes complexes 4 Avant-propos epuis une trentaine d’années, les systèmes complexes sont devenus un champ de recherche qui traverse l’ensemble des disciplines. À la suite des pionniers durant les années 1980 — le Santa Fe Institute aux États- Unis et le centre de recherche animé par Ilya Prigogine à Bruxelles —, des centres de recherche sur les systèmes complexes sont apparus en Italie, en Espagne, au Royaume-Uni, en Pologne, en Hongrie et en France. Les chercheurs ont créé une association internationale (Complex Systems Society1), des revues spécialisées, et des conférences internationales se tiennent régulièrement. Le champ est particulièrement bien structuré en France avec des centres régionaux (Paris-Île-de-France, Rhône-Alpes, Toulouse, Rennes, Normandie) et des réseaux thématiques, l’ensemble étant intégré dans la structure d’animation et de réflexion du Réseau national des systèmes complexes (RNSC). Dans le domaine qui est celui d’Agropolis International, il nous est paru important de faire un inventaire raisonné des recherches qui touchent aux systèmes complexes en Occitanie, du vivant à l’environnement et la gestion des territoires, invoquant aussi bien la biologie que l’écologie, la géologie, l’hydrologie ou l’agronomie et les sciences humaines et sociales. Les approches sont souvent modélisatrices mais reposent aussi bien sur des données quantitatives que qualitatives. Mais qu’entend-on par systèmes complexes ? Dans un article paru dans Natures Sciences Sociétés2, il est fait mention du démon défini par Laplace en 18143 comme « une intelligence qui, à un instant donné, connaîtrait toutes les forces dont la nature est animée et la situation respective des êtres qui la compose embrasserait dans la même formule les mouvements des plus grands corps de l’univers et ceux du plus léger atome ; rien ne serait incertain pour elle, et l’avenir, comme le passé, serait présent à ses yeux ». Ce qui suppose de connaître la situation initiale de tous les êtres de l’univers — il s’agit du problème de la donnée — et de connaître toutes les lois de la nature — il s’agit du problème de la dynamique. La science contemporaine a détruit ce rêve d’un tel démon : par la physique quantique qui a introduit une incertitude irréductible qui rend impossible de connaître l’état de l’univers à un moment donné, par la théorie du chaos qui montre qu’une différence initiale infime peut engendrer des comportements complètement différents (l’effet du papillon qui provoquerait un cyclone ou pas), par le problème de l’interaction dynamique des échelles qui, dans bien des cas, rend le comportement global impossible à déduire des seules propriétés des entités élémentaires ; ce qu’on appelle l’émergence. Comprendre les défis de notre temps, notamment concernant l’adaptation aux changements globaux et la gestion à l’échelle de territoires, agir sur ces grands systèmes qui présentent des dynamiques d’interactions multi-échelles, des phénomènes de cascade, de rétroaction, et d’émergence nécessite de concevoir des outils nouveaux au croisement des uploads/Science et Technologie/ dossier-agropolis-quot-systemes-complexes-de-la-biologie-aux-territoires-quot-numero-23-juin-2018 1 .pdf