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Castor et Pollux, deux robots pour étudier l’impact de la sécheresse

Le changement climatique s’accompagne de sécheresses de plus en plus fréquentes. Pour étudier l’impact de la sécheresse sur le fonctionnement des arbres, il faut simuler des situations de manque d’eau en laboratoire. C’est le travail de Castor et Pollux, des « robots jardiniers » qui arrosent, pèsent et suivent à la trace des arbres pouvant atteindre deux mètres de hauteur.

Des peupliers étudiés grâce au robot Pollux dans une serre du centre Inra de Nancy-Lorraine à Champenoux.. © Inra, Marie-Béatrice Bogeat-Triboulot
Par Diane Hovhannessian
Mis à jour le 17/10/2013
Publié le 04/07/2013

Tous les arbres ne sont pas égaux face à la sécheresse : au sein d’une même espèce, certains individus sont génétiquement mieux préparés à résister au manque d’eau. Pour aider les forêts à mieux résister aux conditions climatiques futures, il faut donc privilégier les génotypes les plus adaptés. Encore faut-il pouvoir les identifier.

Depuis plusieurs années, les chercheurs du centre Inra de Nancy-Lorraine mènent des expériences sur la capacité d’adaptation des arbres au manque d’eau. En 2010, ils ont acquis un robot qui permet d’aller plus loin dans la simulation des sécheresses. Nommé Pollux en référence à l’émission « Le Manège enchanté », il transporte les plants régulièrement jusqu’à une station équipée d’une balance et d’une pompe péristaltique et contrôle précisément l’apport en eau de chaque plant étudié. Début 2013, il a été rejoint par Castor, son « frère jumeau ». Marie-Béatrice Bogeat-Triboulot, de l’unité Écologie et écophysiologie forestières (EEF), nous explique le travail de ces deux robots installés dans les serres de l’Inra à Champenoux (54).

Quel est l’apport de Pollux et Castor dans l’étude de la sécheresse ?

Il y a deux grands intérêts à disposer de tels outils. D’une part, l’apport en eau des plants que nous étudions est parfaitement contrôlé. Quand nous faisions les mêmes manipulations à la main, nous ne pouvions faire qu’un à deux arrosages par jour quand le robot peut en faire jusqu’à dix. L’humidité du sol dans les pots oscillait fortement entre deux arrosages, même les pots témoins qui étaient censés être constamment très humides. Un peuplier en pot peut perdre jusqu’à un litre et demi d’eau par jour alors que la réserve dans le pot est de 2 litres. L’automatisation du système réduit fortement ces oscillations de l’humidité du sol, proportionnellement à la fréquence d’arrosage. D’autre part, avant chaque arrosage l’automate pèse la plante et enregistre sa perte en eau : nous savons donc précisément, pour chaque plante, quelle quantité d’eau elle a transpiré (car les plantes transpirent aussi) au cours de la journée et de la nuit.

Concrètement, comment fonctionnent ces robots ?

Chaque robot peut prendre en charge 72 pots de 10 litres et 50 centimètres d’envergure. Avec les deux robots, chacun dans une serre, nous avons donc un potentiel d’étude de 144 pots simultanément, avec la possibilité d’appliquer des températures différentes dans les deux serres. Chaque pot est identifié par une étiquette RFID propre, ce qui permet  de gérer les plants individuellement. En parallèle, les ordinateurs enregistrent toutes les données.

L’intérêt par rapport à d’autres automates de ce type, comme à Dijon ou Montpellier, est déjà que les pots sont dimensionnés pour y planter et étudier de jeunes arbres allant jusqu’à deux mètres de hauteur. Certes nos robots sont prévus pour un nombre restreint d’échantillons, mais cela nous permet des arrosages plus fréquents et un meilleur contrôle de ceux-ci. Nous les utilisons pour réaliser des analyses fines de la croissance et du fonctionnement de la plante, son métabolisme, ses échanges gazeux avec l’air, alors que les robots similaires en France sont plutôt faits pour du phénotypage et de  la sélection de plants sur des critères plus « globaux ».

Pour quels types de projets sont sollicités Castor et Pollux ?

Nous venons de terminer une grosse expérience qui a réuni six équipes européennes (France, Espagne, Allemagne, Angleterre et Italie). Pendant cinq semaines nous avons fait pousser trois génotypes de peuplier noir dans des conditions contrôlées de sécheresse, pour pouvoir ensuite sélectionner celle qui résiste le mieux au manque d’eau. Cette expérience est menée dans le cadre d’un projet de recherche européen pour le  développement de plantes non alimentaires tolérantes à la sécheresse (projet Watbio). Il inclut l’étude de trois espèces intéressantes pour la production de biomasse : le peuplier, le miscanthus et la canne de Provence. Ce programme réunit 22 équipes européennes avec un budget de 10 millions d’euros.


Le manège de Pollux en images