Animation scientifique

Bilan d’activité de l’axe RISC-e “Réseau Interdisciplinaire sur les Systèmes Complexes en Environnement”

·              Introduction

RISC-e est un réseau scientifique né de la volonté d’un groupe de chercheurs de l’OSUR et de certaines unités rennaises de collaborer sur la thématique générale des systèmes complexes, avec une focalisation particulière sur les systèmes environnementaux. Pourquoi les “systèmes complexes ”? Parce qu’il s’agit d’une évolution scientifique importante qui vise à comprendre, jusqu’à la modélisation, des systèmes dont la dynamique résulte d’un très grand nombre d’interactions complexes. Il s’agit aussi d’une nouvelle démarche scientifique qui associe des chercheurs de différentes cultures : ceux qui connaissent les systèmes d’étude qu’il soit géologique, biologique ou environnemental, et ceux qui pratiquent la théorie ou la modélisation.

La plupart des problématiques environnementales tombent dans cette définition de “système complexe” car elles renvoient à des interactions complexes entre composants de toutes sortes, physiques, biologiques et/ou sociaux (sensu lato) et leur dynamique ne peut pas se déduire trivialement des interactions élémentaires. Le chaos, les fractales, les attracteurs étranges sont des théories qui ont souvent été motivées par des systèmes environnementaux, les séismes, la topographie, l’écologie, etc. Quelques grandes questions traversent ces problématiques, par exemple :

  • La mesure de l’hétérogénéité des milieux, sa contribution à leur dynamique ;
  • La caractérisation des sous-systèmes critiques sur le comportement macroscopiques ;
  • L’émergence d’organisations spatio-temporelles, ou à l’inverse les dynamiques catastrophiques ;
  • La phénoménologie « mésoscopique » (échelle de la modélisation spatialisée) ;
  • La prédiction (modélisation inverse, le cas des systèmes peu contraints, …) ;
  • Les modèles d’incertitude

Le réseau RISC-e – recherches interdisciplinaires sur les systèmes complexes en environnement – a été créé en 2009 suite à un appel d’offres de l’Université Européenne de Bretagne. Il regroupe plus de 180 chercheurs, doctorants et techniciens, appartenant à 24 équipes de recherche de 14 UMR. Il a une fonction d'animation de la recherche pour faire émerger la science des systèmes complexes, avec une spécialité particulière sur l'environnement. Les deux grands objectifs de RISC?e sont (i) de promouvoir l'interdisciplinarité, et (ii) de développer et structurer les approches d'imageries des systèmes complexes et de modélisation (théorique, numérique et expérimentale) des systèmes complexes.

RISC-e fait maintenant partie du RNSC (http://rnsc.fr/tiki-index.php) – Réseau National des Systèmes Complexes – qui est un Groupement d'Intérêt Scientifique (GIS) regroupant des grands organismes de recherche (CNRS, CEMAGREF, CIRAD, IFREMER, INRA, INRIA, INSERM, IRD) et des représentants des universités et des grandes écoles (CPU, CGE). La mission du RNSC est de rassembler tous les acteurs qui souhaitent contribuer au développement de la science des systèmes complexes (http://rnsc.fr/complexsystems.fr) au-delà des barrières institutionnelles, disciplinaires et géographiques. Le RNSC est impliqué dans plusieurs projets qui ont été soumis aux appels d'offres InAv avec un certain succès.

Dans ce contexte national, le réseau RISC-e a une spécificité à la fois géographique (l'Ouest) et thématique (l'environnement). Il est étroitement lié aux initiatives prises dans le domaine de l'environnement, et notamment celles qui impliquent l'Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR), même si le RTR déborde largement le cadre de l'OSUR vers la physique, l'informatique, les mathématiques, l'imagerie médicale.

Le réseau RISC-e est organisé autour de 5 axes thématiques qui sont chacun animés par un groupe de chercheurs. Les responsables d’axes font partie du comité de direction du réseau.

  • Axe transverse 1 : Imageries, signaux et mesures dans les systèmes complexes
  • Axe transverse 2 : Modèles, Prédictions et Incertitudes sur les Systèmes Complexes
  • Axe transverse 3 : Systèmes Expérimentaux Complexes
  • Axe transverse 4 : Transports complexes
  • Axe transverse 5 : Évolution, adaptation, sélection

Pour être parfaitement honnête, toutes les thématiques n’ont pas été forcément très actives au sein du réseau mais des recherches très intéressantes existent dans ces domaines au sein de l’OSUR ou de ses partenaires. Il est impossible de résumer toutes les activités qui ont eu lieu dans ces domaines et que les chercheurs ont plébiscitées en demandant la création d’une véritable unité de recherche interdisciplinaire basée sur RISC-e. Nous avons décrit deux actions emblématiques de l’activité du réseau : l’école thématique interdisciplinaire organisée annuellement depuis 2009, et le soutien au projet scientifique entre chercheurs rennais et brestois sur le continuum terre-mer.

·              Ecole thématique interdisciplinaires de Rennes sur les systèmes complexes

L’École Interdisciplinaire de Rennes sur les Systèmes Complexes a pour objectif de présenter aux étudiants de master, doctorants, chercheurs et techniciens de toutes disciplines les recherches les plus récentes sur la manière d’appréhender les systèmes complexes. Elle est structurée autour d’exposés réalisés par des chercheurs de renom de toutes disciplines – mathématiques, physique, géologie, écologie, biologie, sociologie, économie, entre autres – et de temps de discussion pour permettre les échanges entre participants.

Le comité d’organisation a fait un effort particulier pour ouvrir l’école aux étudiants des masters de l’université européenne de Bretagne, quelle que soit leur discipline. Elle est reconnue comme cours d’école doctorale et fait partie intégrante du cursus de la spécialité de master “Systèmes Complexes Naturels et Industriels” (SCNI) de l’université de Rennes I. L’école est structurée en demi-journées thématiques afin de faciliter la participation des étudiants. Il est explicitement demandé aux conférenciers de rendre leurs présentations accessibles à des étudiants de diverses origines.

Près de quatre-vingt conférences ont été organisées lors des 6 premières écoles sur des thèmes aussi variés que la dynamique des dunes, l’embryogenèse, les marchés financiers, le champ magnétique terrestre, les dynamiques urbaines, le cerveau … et bien d’autres sujets passionnants ! La liste des 6 thèmes qui ont été traités donne une bonne idée du challenge intellectuel que nous avons essayé de relever :

  • 2009 : Événements extrêmes et émergence de la complexité
  • 2010 : l’auto-organisation et l’émergence
  • 2011 : Expérimenter, Simuler, Comprendre
  • 2012 : les réseaux
  • 2013 : Stochasticité dans les systèmes complexes : désordre, hasard, incertitudes
  • 2014 : Stabilité, résilience, évolution

La liste des conférences est donnée en annexe. Le dernier mot sur cette école revient à un de nos étudiants qui a écrit spontanément cette lettre

·              Projets scientifiques : continuum Terre-Mer

Ce thème de recherche avait été initié par un programme interdisciplinaire du CNRS (PEPS) sur le continuum terre-mer. Le réseau RISC-e a travaillé sur le volet 1 (sur 3) sur “Modélisation des processus de dispersion des flux de matière entre le continent et l’océan

Le cadre général du projet est la compréhension, caractérisation et modélisation des flux de matière qui transitent entre le continent, le littoral et l’océan. Il s’agit d’un processus complexe où les éléments physiques (sédiments), chimiques et biologiques, sont créés, transportés et transformés dans leur passage du continent à l’océan. Cette problématique connue internationalement sous l’appellation “source-to-sink” pour les sédiments va bien au-delà du transport solide et concerne aussi des éléments biologiques ou dissous.

Une rencontre scientifique a eu lieu le 21 janvier 2014 à Plouzané dans les locaux de l’IUEM. Elle a réuni 15 chercheurs de différentes disciplines (physique, informatique, géophysique, hydrologie, biogéochimie, écologie, océanographie) et institutions sur la question de la modélisation des transferts dans le continuum terre-mer. Cette réunion a fait émerger les questions scientifiques prioritaires qui ont ensuite fait l'objet d'un appel à projet.

Nous avons concentré nos efforts sur 2 des processus-clés qui contribuent à la dispersion des flux de matière, et sur réflexion plus théorique qui permettra de faire le lien entre les différentes approches.

  • La dispersion des particules (solides ou biologiques) dans et par les rivières et les estuaires. Les particules créées par l’érosion sont transportées par les rivières du continent vers l’océan par des déplacements rapides, plus ou moins longs, dans la colonne d’eau entrecoupés de périodes où le grain sédimentaire repose sur le sol ou est piégé dans la couche sédimentaire. L’objectif du projet est de développer une analyse des processus de dispersion dans les différents systèmes qui constituent le transfert terre-mer : versant, réseau fluvial, estuaire (en mettant en exergue le rôle des cycles de marée), côtier.
  • Le piégeage des sédiments par la végétation est un mécanisme essentiel de ces systèmes, aussi bien pour le réseau hydrographique que pour les estuaires ou les baies (Allmendinger et al., 2005; Camporeale et al., 2013; Fagherazzi et al., 2012). La stabilisation des berges ou la “poldérisation” des baies sont des conséquences visibles de ce processus. Les mécanismes de ce couplage restent encore mal décrits et mal pris en compte dans les modèles de transfert de sédiment. Ce type de processus ne peut s’aborder que dans une démarche très interdisciplinaire car il associe des processus écologiques (colonisation du sol par les espèces) et sédimentologiques.
  • De nouveaux cadres théoriques pour les modèles de dispersion. Les modèles classiques d’advection/dispersion ne permettent pas de décrire la très forte diversité des temps de transfert. De nouveaux cadres théoriques ont été développés principalement en physique statistique et en hydrogéologie, qui décrivent beaucoup mieux les distributions des temps longs. A notre connaissance, ces modèles n’ont pas encore été appliqués sur le continuum terre-mer. Ce travail théorique concerne aussi bien la dispersion induite dans les masses d’eau, notamment via la turbulence, comme les échanges eau/sol.

La liste des actions financées dans le cadre du PEPS est donnée dans le tableau joint.

Projets

Responsable

Sujet

Réunion scientifique à Brest

Philippe Davy (GR)

Modélisation des processus de dispersion des flux de matière entre le continent et l’océan

Projet ALTER-Dune

Nicolas le Dantec (LDO)

Etude de la dynamique de dunes modèles sous écoulement alternatif

Mesure de la matière en suspension

France Floc'h (LDO)

Développements, intercomparaison et validation de modèles d’inversion de la rétrodiffusion acoustiques et optiques, pour la mesure de la matière en suspension dans la colonne d’eau

Couplage végétation / hydraulique

Dimitri Lague (GR)

Quantification in-situ et modélisation numérique du piégeage sédimentaire lié aux plantes pionnières en Baie du Mt St Michel

Droit, Environnement et Sociétés

L’étude des dynamiques complexes entre les systèmes environnementaux et les activités humaines s’est poursuivie via l’approfondissement des rapprochements interdisciplinaires. Le partenariat tissé entre l’OSUR et les membres de l’axe Droit de l’environnement et du développement durable de l’UMR IODE 6262 CNRS s’est renforcé et diversifié. Il a contribué à favorisé l’analyse les interactions entre le droit et les données scientifiques et techniques dans le domaine des ressources naturelles, de la biodiversité et des paysages. La qualité des assises scientifiques du droit interroge souvent. Les réflexions se sont focalisées sur le processus d’intégration de notions issues des sciences de l’environnement dans le champ juridique (services écosystémiques, fonctionnalités/connectivités, écopaysages, résilience, complexité…). Face à l’émergence de nouveaux risques environnementaux, à la persistance de dégradations environnementales (eau, biodiversité, sols) et à la variabilité spatio-temporelle des changements environnementaux, la construction et la mise en oeuvre des encadrements juridiques des activités socio-économiques en faveur d’un développement soutenable militent clairement en faveur des échanges interdisciplinaires. L’OSUR offre ainsi un espace opportun pour mener à bien ces travaux sur des objets d’étude transversaux. Les actions de la thématique Droit, environnement et société de l’OSUR se sont matérialisées et élargies de différentes manières :

  1. a) Du point de vue institutionnel, les membres de l’axe Droit de l’environnement et développement durable de l’IODE sont parties prenantes de l’Equipe Droit de l’OSUR ; Nathalie Hervé-Fournereau (DR CNRS, responsable dudit axe) est membre du CoDir de l’OSUR et Alexandra Langlais (CR CNRS) est membre de la commission Recherche de l’OSUR. L’UMR IODE (au titre de son axe Droit de l’environnement) est partenaire du Dispositif partenarial en environnement et en écologie (CNRS InEE).
  2. b) En termes d’enseignement, la visibilité de la thématique Droit, environnement et sociétés a favorisé la création de modules “Droit de l’environnement” dans plusieurs masters I et II de l’OSUR (Masters GIBV / ERPUR; Master Hydro3) et d’un master Ecologie-Droit (Master Environnement- Droit) et également dans le cadre du campus numérique ENVAM (ENVironnement et Aménagement).
  3. c) Les recherches, l’encadrement de la recherche et la diffusion des résultats se sont réalisées dans différents cadres:
  • Séminaires et rencontres scientifiques

4 manifestations scientifiques internationales (Rennes) ont bénéficié du soutien financier de l’OSUR via la commission recherche et ont mobilisé notamment des membres de l’OSUR

  • 2011 Séminaire : Droit, Biodiversité et Equité: nouveaux enjeux, nouvelles approches ? Resp. N. Hervé-Fournereau, IODE, CEJM, OSUR.
  • 2012 Colloque Agriculture et Paiements pour services environnementaux: questionnements juridiques, Resp. A. Langlais, RTP Biodiscée CNRS, IODE-CEJM, OSUR
  • 2013 Colloque sur Services écosystémiques, territoire et pluralisme juridique: quelles gouvernances ? Réflexions pluridisciplinaires et approches comparées Union européenne et Amériques, Resp. N.Hervé-Fournereau, avec J. Ozwald (UMR LETG Rennes) et S. Lecler’h (idem), RTP Biodiscée, IODE, CEJM, OSUR,
  • 2014 Colloque Peuples autochtones et intégrations régionales: pour une durabilité repensée des ressources naturelles, de la biodiversité et services écosystémiques, 27 et 28/11/2014, coord N. Hervé-Fournereau et S. Theriault (Ottawa), RTP Biodiscée, CEJM de Rennes, OSUR, avec le parrainage de l’Académie internationale de droit de l’environnement de l’IUCN
  • Séminaires UMRs de l’OSUR

2012 : Séminaire Eaux de l’UMR Géosciences : présentation de la recherche doctorale d’A. Bodart sur la protection juridique des eaux souterraines

  • Programmes de recherches et séminaires
  • Programme DIVA Agriconnect Ministère de l’écologie 2011-2014 coordination F. Burel. ECOBIO. La partie juridique des recherches a été coordonnée par N Hervé-Fournereau et A. Langlais de l’IODE partenaire du programme. Cette recherche interdisciplinaire a permis le recrutement de deux stagiaires juristes. Un colloque programmé en octobre 2015 sous la responsabilité de N.Hervé-Fournereau, Alexandra Langlais et Véronique Inserguet-Brisset restituera les résultats de l’équipe des juristes en interaction avec les autres disciplines.
  • Défi émergent UR1 2012 sur les alternatives aux pesticides : mythe ou réalité ? Resp. A.Langlais. Séminaire Rennes 2012 "A la recherche d’une caractérisation de la qualité des sols : Regards disciplinaires croisés" en coordination avec le programme Normasol piloté par P. Billet de Lyon et Séminaire Paimpont 2013 en coordination avec le programme Alterphyto piloté par P. Billet de Lyon
  • Réseau Thématique Pluridisciplinaire Biodiscée Biodiversité, droit et services écosystémiques- InEE mai 2012-2015, coord. N.Hervé-Fournereau

Le RTP a permis de promouvoir une réflexion critique et pluridisciplinaire sur la Biodiversité, le Droit et les Services écosystémiques. Son animation s’est appuyée sur un bureau composé de chercheurs de disciplines différentes (géographie, écologie (F. Burel et G. Pinay), philosophie, sociologie, économie, Ethnobiologie). Depuis sa création, 7 rencontres scientifiques se sont déroulées dont 2 à Rennes mobilisant 109 intervenants (11 nationalités) issus de 9 disciplines. Un site web (Biodiscee.univ-rennes1.fr) a été créé avec le soutien d’O. Troccaz de l’UMR ECOBIO. Une série de publications est en cours. Ses activités s’inscrivent aussi dans le cadre du DIPEE de Rennes. En 2014, la médaille de Bronze CNRS accordée à A. Langlais pour ses travaux sur les paiements pour services environnementaux et son implication active dans les activités du RTP.

  • Ecole thématique CNRS 2013

Une école thématique CNRS sur approche interdisciplinaire des TVB s’est tenue en septembre 2013 à Dinard sous la coordination de F. Burel. L’intégration de la dimension juridique des échanges a été coordonnée par N. Hervé-Fournereau et A. Langlais, membres du comité d’organisation et intervenantes.

  • Séminaire Interdisciplinaire CNRS 2013

A l’initiative de l’INEE et financé par la mission interdisciplinaire du CNRS, un séminaire résidentiel interdisciplinaire sur la Biodiversité, écologie, droit et économie s’est déroulé en avril 2013 à Oléron. Plusieurs membres de l’OSUR ont participé à ces échanges (N. Hervé-Fournereau membre du comité scientifique, F. Burel, G. Pinay, A. Langlais, E. Gaillard (IODE), Edgar Fernandez (IODE).

  • Encadrement d’étudiants et projet de thèse

Dans le cadre du programme de recherche DIVA II et Diva III, 3 étudiantes de Master II ont été recrutés et ont bénéficié d’un co-encadrement Droit et écologie des paysages (6 mois chacune).

Un projet de thèse sur Dynamique des paysages agricoles et Droit a été déposé en mars 2015 à l’université de Rennes 1 et vient de recevoir un financement; les auditions sont en cour. La co-direction de la thèse sera assurée par F. Burel (ECOBIO) et A. Langlais (IODE).

  • Cycle de conférences sur les Paysages (Formation de haut niveau) 2014/2015:

Droit et évolution des politiques des paysages N.Hervé-Fournereau

Fonctions et dynamiques du paysage : que peut en faire le droit ? exemple emblématique de la TVB A. Ménard (Stagiaire SAD).

Conférence sur Les paradoxes du droit de l’environnement : complexité, incertitudes et solidarité, N. Hervé-Fournereau et Gilles Pinay, Rennes 2014, 5ème anniversaire Master Environnement-Droit

Conférence dans le cadre de l’année internationale des sols: le sol dans tous ses états juridiques, A. Langlais, 2015, Espaces des sciences, Rennes.

  • Publications collectives

Prospectives InEE 2015 Droit, écologie et économie de la biodiversité (publication issue du séminaire résidentiel Oléron 2013) avec la contribution de G. Pinay (in chapitre Résilience coordonné par N. Hervé-Fournereau), d’E. Gaillard (chapitre résilience), d’Alexandra Langlais (chapitre modélisation).

Ouvrage collectif Mondes marins, voyage insolite au coeur des océans, coordination B. david, C. Ozouf et M. Trousselier, 2014 Cherche Midi Editions. (Chapitre 9 coordonné par N. Hervé-Fournereau avec notamment la contribution de MY Daire, UMR CreeAH).

Ouvrage collectif, Le développement durable à découvert, dir. A. Euzen, L. Eymard et F. Gaill, contributions membres de l’OSUR : (F. Burel, N. Hervé-Fournereau, E. Gaillard…)