Les particules fines et ultrafines issues du trafic routier sont parmi les polluants les plus nocifs pour la santé. Elles sont aussi les plus difficiles à mesurer à l’échelle d’un quartier. À Paris, un projet de sciences participatives montre comment des citoyennes et des citoyens, en prélevant l’écorce des platanes qui peuplent la ville, peuvent compléter les dispositifs officiels et produire des données utiles à l’action publique.

Dans les grandes villes, la pollution de l’air est surveillée par des stations fixes, par exemple celles d’Airparif en Île-de-France, qui permettent le suivi assez fin de différents types de polluants et de modéliser les tendances générales. Ces stations sont encore trop peu nombreuses pour rendre compte de l’exposition réelle des populations, rue par rue.

Cette limite est particulièrement problématique pour la fraction inorganique des particules fines (de dimensions inférieurs à 2,5 micromètres) et ultrafines (plus petites que 0,1 micromètre). Par « fraction inorganique », on entend les particules minérales ne contenant pas de carbone. Elles sont d’origine soit primaire (érosion des sols, particules métalliques liées à l’usure des plaquettes de frein…), soit secondaire, formées à partir d’autres polluants gazeux. Ces particules sont étroitement liées au trafic routier et associées à des effets sanitaires majeurs. Or, à l’heure actuelle, une seule station de mesure fixe est opérationnelle dans Paris.

Pourtant, la mesure devrait guider l’action : urbanisme, aménagements cyclables, piétonisation ou régulation du trafic reposent sur des données souvent trop parcellaires pour éclairer des décisions locales.

Notre recherche, publiée dans la revue Community Science, s’appuie sur un constat simple : les arbres enregistrent la pollution de leur environnement immédiat. Les particules issues du trafic se déposent sur l’écorce, qui agit comme un capteur passif intégrant la pollution sur plusieurs mois. Cela en fait un indicateur pertinent pour évaluer une exposition chronique.

L’écorce des platanes, révélatrice de pollution

Dans le cadre du projet Ecorc’Air, des volontaires collectent, chaque printemps, au moment de l’exfoliation annuelle, des fragments d’écorce de platanes, arbre omniprésent le long des rues – et notamment au sein de la capitale parisienne, qui abrite plus de 40 000 platanes.

Ces échantillons sont ensuite transmis en laboratoire, où ils sont analysés. La mesure d’une propriété physique particulière de l’échantillon, la susceptibilité magnétique, permet d’estimer la quantité de particules métalliques déposées. Ces dernières sont directement liées aux émissions du trafic automobile.

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Sur plusieurs milliers d’échantillons collectés depuis 2016, nous montrons que ce signal magnétique est fortement corrélé à la présence de métaux, dont certains peuvent se révéler toxiques en fonction de leur nature et des doses inhalées. Le protocole mis en place, très accessible même sans connaissances préalables, permet de cartographier la pollution à une échelle très fine, de l’ordre de quelques dizaines de mètres.

Grâce à cet échantillonnage massif, rendu possible par la participation citoyenne, plusieurs observations ont pu être faites :

• d’abord, il existe des « points noirs » persistants. Certaines zones parisiennes présentent des niveaux élevés et récurrents de pollution en particules métalliques depuis le début du suivi : il s’agit des quais à forte circulation (la voie Georges-Pompidou sur sa portion carrossable, par exemple), des abords du périphérique et des axes congestionnés. À l’inverse, les parcs et les espaces éloignés du trafic affichent des niveaux relativement faibles. Ces cartes permettent d’identifier des priorités d’intervention, là où les stations de surveillance classiques ne suffisent pas.

• Ensuite, la pollution décroît rapidement avec la distance. Nos données montrent une diminution nette de la contamination en particules dès que l’on s’éloigne de la chaussée, surtout dans les premiers mètres. Cela confirme l’importance du choix de l’implantation des trottoirs et des pistes cyclables vis-à-vis des barrières naturelles (haies ou arbustes) et des zones de repos (espaces où l’on trouve par exemple des bancs).

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Quand les voitures font écran

L’un des résultats les plus frappants concerne l’organisation très concrète de l’espace public. Sur plusieurs grands axes parisiens, notamment le boulevard Saint-Germain, nous avons comparé les niveaux de pollution enregistrés par les arbres selon la configuration de la voie la plus proche : circulation automobile générale (configuration notée A sur le schéma ci-dessous), voie bus-taxi (C), voie partagée bus-vélo-taxi (D) ou présence d’une file de stationnement entre la chaussée et le trottoir (B).

Les différences observées sont nettes. Les arbres situés au plus près des voies de circulation automobile présentent systématiquement les valeurs de susceptibilité magnétique les plus élevées. À l’inverse, lorsqu’un élément (haie naturelle, véhicule stationné) sépare la chaussée du trottoir, les niveaux mesurés dans l’écorce sont significativement plus faibles. Cette diminution est suffisamment marquée pour être statistiquement robuste sur l’ensemble des données collectées en 2020 et 2021.

Cette observation suggère que les véhicules en stationnement jouent un double rôle. D’un côté, ils augmentent la distance entre la source d’émission et les piétons et piétonnes et, de l’autre, ils constituent un obstacle physique à la projection directe des particules métalliques issues du trafic vers les trottoirs. Cet effet de « paravent » réduit l’exposition des piétons et piétonnes de manière comparable à celle obtenue en s’éloignant de plusieurs mètres de la chaussée.

Notre point n’est pas ici de promouvoir la généralisation de places de stationnement le long des rues, qui favoriserait les déplacements en voiture, mais de pointer l’intérêt de penser une réelle séparation entre la chaussée et les piétons et piétonnes. À l’inverse, les voies partagées avec les bus et les taxis, souvent présentées comme favorables aux mobilités actives, restent associées à des niveaux élevés de pollution particulaire.

Ces résultats, intuitifs en apparence, sont pourtant rarement objectivés par des données à haute résolution spatiale. Ils montrent que des choix d’aménagement très concrets – plans de stationnement, élargissement des trottoirs, séparation réelle des pistes cyclables, séparation spatiale des zones piétonnes et du trafic routier, projets de végétalisation… – ont des effets mesurables sur l’exposition quotidienne des populations.

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Les sciences participatives changent la donne

Un tel niveau de détail n’aurait pas été possible sans la participation massive de volontaires. Les réseaux de surveillance réglementaires, indispensables pour suivre les tendances de fond, reposent sur un nombre limité de stations fixes. À Paris, comme dans la plupart des grandes villes, celles-ci sont trop espacées pour rendre compte des contrastes fins liés à la morphologie des rues, à l’intensité locale du trafic ou aux choix d’aménagement.

Le projet Ecorc’Air repose sur une logique différente : multiplier les points de mesure simples, robustes et comparables dans le temps. En mobilisant des bénévoles pour collecter des échantillons d’écorce de platanes à hauteur de respiration, il a été possible de constituer, année après année, une base de données accessible de plusieurs milliers de points, couvrant des quartiers entiers et permettant des comparaisons temporelles.

Résultats collectés par le projet Ecorc’Air entre 2016 et 2025

Cette approche présente un second avantage souvent sous-estimé : elle transforme la production de données en objet de dialogue. Les lieux de prélèvement ne sont pas ciblés uniquement par les équipes de recherche, mais également par les volontaires et les collectivités, en fonction de leur expertise sur leurs lieux de vie, de leur perception des nuisances, de leurs usages quotidiens ou de leurs questionnements sur des projets urbains en cours. Ce croisement entre savoirs scientifiques et expériences locales enrichit l’interprétation des données et renforce leur légitimité sociale.

Les entretiens menés par l’équipe scientifique dans le cadre du projet montrent d’ailleurs que les motivations à participer sont diverses. Certaines personnes s’engagent par curiosité scientifique, d’autres par inquiétude pour leur cadre de vie ou simple souhait d’amélioration de leur environnement. Du côté des collectivités, l’intérêt tient autant à la production de données environnementales qu’à la capacité à instaurer un lien avec les habitants et habitantes autour d’enjeux environnementaux et sanitaires majeurs. Les sciences participatives ne sont donc pas seulement un outil de mesure : elles deviennent un dispositif d’intermédiation entre science, population et action publique.

Pour les pouvoirs publics, la leçon est claire : il existe aujourd’hui des moyens complémentaires peu coûteux et éprouvés permettant de documenter l’exposition réelle des populations à la pollution liée au trafic. Sans se substituer aux réseaux officiels, ces démarches permettent d’identifier des zones à enjeu, d’évaluer l’impact d’aménagements urbains et de suivre des évolutions dans le temps à une échelle pertinente pour l’action locale.

Les résultats obtenus à Paris montrent que certaines zones restent durablement exposées, malgré une baisse globale des concentrations mesurées à l’échelle de la ville. Ils suggèrent également que des choix d’aménagement apparemment secondaires – emplacement des pistes cyclables, organisation du stationnement, largeur des trottoirs… – peuvent avoir des effets significatifs pour ce qui est de l’exposition aux particules inorganiques des passants et passantes.

Dans un contexte où les recommandations sanitaires internationales sont de plus en plus strictes et où la demande sociale de transparence environnementale s’accroît, ces données fines constituent un appui précieux à la décision. Elles permettent de dépasser les débats trop généraux sur la pollution pour entrer dans une logique d’action ciblée concrète, territorialisée et discutée, en concertation avec les usagers et usagères.

À terme, l’enjeu n’est pas seulement de mieux mesurer, mais de mieux décider. Les sciences participatives, intégrées aux politiques publiques, peuvent contribuer à combler un angle mort majeur de la gouvernance environnementale : celui de l’exposition quotidienne, réelle, vécue, à l’échelle de la rue. À Paris, mais aussi dans d’autres villes européennes, l’intérêt pour ce type de démarches grandit. L’enjeu n’est plus seulement de mesurer, mais de transformer ces données en leviers d’action, à l’échelle des quartiers.

Sivry Yann a reçu des financements de l'Agence Nationale pour la Recherche, du CNRS et de la Fondation Université Paris Cité.

Aude Isambert a reçu des financements du CPT (Centre des Politiques de la Terre) de l'Université Paris Cité (StratEx-IdEx).

Claire Carvallo a reçu des financements du CNRS.

Laure Turcati a reçu des financements à travers le réseau Science Ensemble du label SAPS de Sorbonne Université et de l’Etat au titre de France 2030 dans le cadre du projet SOUND porté par l’Alliance Sorbonne Université.

Christine Franke ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.

Paris a perdu trois décibels en dix ans grâce à des mesures efficaces contre la pollution sonore. Mais le bruit de la circulation oblige encore et toujours les oiseaux à chanter plus haut.

En 1962, la biologiste Rachel Carson nous mettait en garde dans le Printemps silencieux. Cet ouvrage, devenu depuis une référence majeure, alertait sur le monde muet et sans oiseau qui nous guettait du fait de l’impact incontrôlé des activités humaines.

Quarante ans plus tard, des biologistes ont mis en évidence un effet frappant de la pollution sonore sur le chant des oiseaux. Ils ont découvert que les bruits à basse fréquence de la circulation obligeaient les oiseaux à chanter à des fréquences plus élevées dans les villes européennes. Ainsi, les oiseaux d’un parc bruyant situé au pied de la tour Eiffel chantent à une fréquence supérieure de 400 hertz (Hz) à celle de leurs congénères vivant dans les forêts calmes de la banlieue parisienne.

L’étude que j’ai publiée dans la revue scientifique Ornithological Applications avec mon collègue Hans Slabbekoorn de l’Université de Leyde, montre cependant que Paris est un exemple de réussite dans la lutte contre la pollution sonore.

Pourtant, même si Paris est devenu plus calme, les oiseaux n’ont pas retrouvé leurs tonalités de chant naturelles. Nos recherches montrent que les mésanges charbonnières de Paris continuent de chanter à des fréquences plus aiguës que les oiseaux des zones sauvages situées en dehors de la ville.

Il parait donc essentiel de redoubler d’efforts en matière de réduction du bruit dans les zones urbaines du monde entier afin de permettre aux oiseaux sauvages de communiquer à leurs fréquences sonores naturelles.

Les effets dévastateurs du bruit

De fait, les activités humaines inondent le monde des divers bruits. Les bruits des voitures, des avions, des bateaux et des activités industrielles produisent ainsi un grondement constant qui affecte les animaux sauvages, les oiseaux et les insectes. Nous négligeons souvent la pollution sonore en tant que problème de conservation, alors qu’elle peut avoir des effets dévastateurs sur la faune sauvage à une époque d’urbanisation croissante.

Le bruit de la circulation perturbe par exemple la capacité des oiseaux et des grenouilles à attirer des partenaires. Le bruit des bateaux entraîne lui une diminution de la communication vocale chez les baleines. Enfin, le bruit de la circulation influence par exemple les interactions prédateur-proie entre les papillons de nuit et les chauves-souris.

Depuis que l’on a découvert que, dans les villes européennes, les bruits de circulation à basse fréquence poussaient les oiseaux à chanter à des fréquences plus élevées, ce phénomène a également été observé chez diverses populations d’oiseaux à travers le monde.

Dans les prairies canadiennes, les bruants des prés émettent ainsi des chants plus aigus à proximité des pompes à pétrole bruyantes. Les rouges-gorges familiers chantent eux des mélodies plus aiguës en présence du bruit des éoliennes. On sait également que les zostérops à dos gris d’Australie produisent des chants et des cris plus aigus dans les zones urbaines bruyantes par rapport aux zones rurales.

Or, tous ces changements réduisent la capacité des oiseaux à défendre leurs territoires de reproduction et à attirer des partenaires.

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Se battre pour une ville plus calme

Paris est l’une des plus grandes et des plus densément peuplées d’Europe, mais les Parisiens ont mis au point des stratégies innovantes pour lutter contre la pollution sonore.

La ville a transformé de nombreuses voies de circulation en pistes cyclables et a posé des revêtements antibruit sur les axes routiers principaux.

Des radars sonores infligent également des amendes aux véhicules trop bruyants. Un observatoire régional appelé Bruitparif surveille enfin le bruit dans toute la ville et supervise les efforts de réduction du bruit.

Toutes ces actions visent à rendre la ville plus calme, tant pour les habitants que pour la faune. Ces efforts contre le bruit soulèvent cependant la question suivante : peut-on réduire le niveau de pollution sonore afin de minimiser son impact sur le chant des oiseaux ?

Un frein au vacarme

En 2023, je me suis rendu à Paris pour enregistrer le chant de la mésange charbonnière, un oiseau commun des jardins européens.

J’ai utilisé des microphones et des enregistreurs numériques pour enregistrer les oiseaux dans les rues, sur les places et dans les parcs de toute la ville. J’ai suivi les traces de mon collaborateur, Hans Slabbekoorn, le biologiste qui avait été le premier à enregistrer les mésanges charbonnières à Paris en 2003.

En comparant le bruit de fond au chant des oiseaux, nous avons constaté que les mésanges charbonnières émettaient des chants plus aigus dans les environnements bruyants. En chantant à un ton plus aigu, elles évitent ainsi que leur chant ne soit masqué par les bruits de circulation à basse fréquence.

Nous avons également analysé les données sur le bruit recueillies dans tout Paris par Bruitparif. Nous avons ainsi constaté que Paris est en passe de gagner la bataille contre la pollution sonore et que la ville est devenue plus calme ces dernières années.

En effet, Paris est aujourd’hui environ trois décibels plus calme qu’il y a dix ans. Comme l’échelle des décibels est logarithmique, une baisse de trois décibels représente une réduction importante de l’intensité sonore. Mais malgré ces progrès, les mésanges charbonnières de Paris continuent de chanter à des fréquences plus aiguës que celles des oiseaux vivant dans les zones sauvages en dehors de la ville.

Les oiseaux peuvent changer de chant

Il y a toutefois des raisons d’être optimiste. Des recherches menées dans d’autres villes ont montré que lorsque l’environnement devient moins bruyant, les oiseaux retrouvent leur tonalité naturelle.

Ainsi, le calme observé dans les rues pendant les confinements liés au Covid-19 a offert une occasion rare d’étudier les oiseaux dans un monde plus silencieux. Des biologistes de San Francisco (Californie) ont comme cela constaté que le paysage sonore urbain était devenu environ sept décibels plus silencieux pendant les confinements – des niveaux rarement observés depuis les années 1950.

Ce calme ambiant a permis aux oiseaux de modifier leur chant. À San Francisco, les bruants à couronne blanche ont réagi en chantant des mélodies plus graves et plus douces.

De nombreuses espèces d’oiseaux ont ainsi tiré profit de cet apaisement qui a régné pendant la période de confinement. Dans le cadre d’une étude portant sur 47 espèces d’oiseaux chanteurs en Amérique du Nord, notre équipe de recherche a constaté que les espèces dont le chant couvre une large gamme de fréquences – c’est-à-dire les sons les moins sensibles aux effets du bruit à basse fréquence – ont étendu leur aire de répartition pendant cette période de calme.

Ces résultats montrent que la pollution sonore affecte diverses espèces d’oiseaux, même celles dont le chant semble pourtant bien adapté aux environnements bruyants.

À l’écoute du futur

Nos études menées à Paris montrent qu’une réduction de trois décibels n’est pas suffisante pour permettre aux oiseaux de retrouver leurs fréquences de chant naturelles. Des efforts supplémentaires de réduction du bruit seront donc nécessaires pour que nous puissions partager l’espace sonore de manière adéquate avec nos amis à plumes.

Paris nous offre également une leçon porteuse d’espoir dans la lutte contre la pollution sonore. Les villes peuvent réduire le bruit en encourageant le vélo et les modes de transport plus silencieux. Les politiques publiques jouent également un rôle important, comme l’illustre l’agence Bruitparif à Paris.

Si nous mesurons la pollution sonore, nous pouvons nous efforcer de la réduire, d’améliorer notre propre bien-être et de créer un espace permettant aux oiseaux sauvages de communiquer à leurs fréquences sonores naturelles.

Dan Mennill a reçu des financements de la Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada

Peut-on généraliser l’agroécologie sans perdre en productivité ? Des travaux menés depuis plus de dix ans permettent de répondre par l’affirmative. Ils identifient trois leviers garantissant des rendements suffisants sans engrais chimiques.

L’agriculture biologique est souvent critiquée pour ses rendements plus faibles que ceux de l’agriculture dite conventionnelle. Un irréductible écart de rendement d’environ 30 % en moyenne la condamnerait à n’être qu’une solution de niche pour classes aisées. Nos travaux depuis dix ans montrent que non. Pour comprendre pourquoi, un petit détour par le cycle de l’azote et son histoire s’impose.

Le cycle de l’azote en bref

L’azote est un élément indispensable à toute vie sur terre : il est, après l’eau et le carbone, l’élément le plus abondant dans les organismes vivants, particulièrement dans les protéines et le matériel génétique. Mais dans les sols et les environnements aquatiques (hors organismes vivants), on le trouve en beaucoup plus petites quantités, essentiellement sous forme de nitrate et d’ammonium, les deux formes directement utilisables par les plantes. La rareté de l’azote dans les sols explique que cet élément a longtemps été le principal facteur limitant de la croissance des plantes en agriculture.

Pourtant l’azote constitue 78 % de l’atmosphère, mais il s’y trouve sous forme de diazote, un gaz inerte et pratiquement inutilisable par les plantes à une exception notable : celles des légumineuses (lentilles, haricots, pois, luzerne, trèfle…) qui sont capables d’assimiler ce diazote atmosphérique et de le rendre ainsi disponible dans les sols pour les autres plantes qui leur succèdent.

Un détour historique : de la rareté structurante à l’abondance destructrice de l’azote

La limitation en azote a longtemps été contenue par un couplage étroit entre production et consommation. Ainsi, les urines et les excréments riches en azote du bétail et, dans une moindre mesure, des populations humaines ont permis d’apporter des engrais organiques aux sols sous forme de fumier et de lisier. En Europe, tout au long des 18^e, 19^e et début du XX^e siècle, l’introduction des légumineuses dans les rotations de cultures a également permis une double intensification organique : ces plantes enrichissaient les sols en azote et produisait également du fourrage permettant ainsi une hausse de la densité de cheptel, et partant, des apports de fumier.

Au début du XX^e siècle et plus encore après la Seconde Guerre mondiale, une invention vient révolutionner tout cela. C’est l’invention du procédé Haber-Bosch (1909/1913), qui permet de synthétiser des engrais minéraux (nitrate et ammonium) à partir du diazote de l’air. Ce procédé sert d’abord pour la fabrication d’explosifs pendant les deux guerres mondiales, puis pour faire des engrais industriels qui permettent de s’affranchir de la complémentarité entre élevage et culture. C’est ce qui advient dans les pays industriels du Nord et, plus récemment dans une partie des pays des Suds ayant connu la « révolution verte », qui ont ainsi pu massivement augmenter leur production alimentaire avec la généralisation des engrais chimiques.

Cette évolution a cependant plusieurs revers. Elle entraîne une perte d’efficience d’utilisation de l’azote car plus on apporte de l’azote, moins la fraction utilisée par les plantes est importante et plus les pertes vers l’environnement sont grandes. La production d’engrais est par ailleurs très gourmande en énergie et s’accompagne d’émissions de gaz à effet de serre.

Enfin, l’utilisation d’engrais permet le développement de systèmes d’élevage intensifs et de cultures découplés et spécialisés. À l’échelle globale, il en résulte que 40 % des terres arables cultivées (à l’exclusion des prairies naturelles, savanes, steppes et autres espaces agricoles semi-naturelles) sont consacrées à l’alimentation du bétail. De plus, les territoires ultraspécialisés dans l’élevage ou les grandes cultures engendrent des excédents structurels d’azote. Ces excédents de fumier et lisier contaminent les systèmes aquatiques en nitrate (problèmes de potabilisation de l’eau, de biodiversité, d’eutrophisation) et augmentent les émissions d’ammoniac (avec des effets néfastes sur le système respiratoire) et de protoxyde d’azote (puissant gaz à effet de serre, environ 300 fois plus actif que le dioxyde de carbone). L’agriculture à l’échelle globale est ainsi aujourd’hui à l’origine d’environ un tiers des émissions de gaz à effet de serre et constitue le premier facteur de perturbation des cycles biogéochimiques de l’azote et du phosphore.

L’agriculture biologique : retour vers le futur ?

C’est dans ce contexte que, depuis les années 1970, et plus encore depuis le début des années 2000, l’agriculture biologique est apparue comme contre-modèle à cette agriculture chimique, basée sur les énergies fossiles et l’industrialisation de l’agriculture.

Dans son cahier des charges, l’agriculture biologique bannit les fertilisants chimiques et les pesticides. Baisse des rendements et retour vers le passé donc ?

Loin s’en faut. Car l’agriculture biologique s’appuie sur une connaissance approfondie du fonctionnement des écosystèmes. Elle repose sur des rotations longues (en Europe elles durent en moyenne de cinq à huit ans pour un cycle complet), intégrant plusieurs légumineuses dans le cycle de culture. Plus encore, nos travaux ont montré que, pour des apports totaux d’azote équivalents, les systèmes agricoles biologiques produisent autant, à l’échelle de la rotation de culture, que les systèmes conventionnels. Cela montre donc que l’agriculture biologique peut être intensifiée écologiquement. Mais comment et dans quel contexte ?

Quels leviers pour une transition agro-écologique ?

Nos travaux de recherches ont identifié, testé et validé trois leviers principaux pour nourrir la population en 2050 à différentes échelles, sans augmenter la surface des terres cultivées. Tous sont liés de près ou de loin au cycle de l’azote. C’est là que la vision systémique de l’agroécologie peut être salutaire, en élargissant la réflexion à l’ensemble du système agro-alimentaire.

Le premier levier consiste en une diminution de 16 % des apports protéiques journaliers, en accord avec les recommandations de santé. Selon ces mêmes recommandations, une réduction de 50 % de la consommation de viande et de produits laitiers est explorée avec une augmentation de la part des produits végétaux. Nous avons parfois testé des options plus radicales, végan ou végétarienne à titre exploratoire.

Le deuxième levier réside dans la reconnexion des systèmes d’élevage et de culture, s’affranchissant de l’importation d’aliments pour animaux. Cette reconnexion facilite le recyclage des fumiers et effluents d’élevage vers les terres cultivées réduisant ainsi la dépendance aux engrais azotés de synthèse. Une option supplémentaire, explorée dans certains scénarios, concerne le recyclage des urines humaines, renforçant encore la circularité des flux de nutriments.

Enfin, le troisième levier implique des rotations longues intégrant des légumineuses fixatrices d’azote et l’absence de recours aux engrais azotés et des fertilisants phosphorés minéraux.

L’exploration de différentes combinaisons possibles des trois principaux leviers de changement que nous avons envisagés, met en évidence le rôle prépondérant du régime alimentaire comme condition de mise en œuvre et de succès des deux autres leviers.

Plus la demande en produits animaux est réduite plus les marges de manœuvre pour déployer des systèmes agroécologiques sont élevées. Les modifications de régime alimentaire permettent, en effet, de diminuer les besoins de la population humaine et surtout ceux du cheptel. La reconnexion de l’élevage et des cultures conduit à répondre localement aux besoins du cheptel. L’immense majorité des territoires en France et en Europe pourraient ainsi être auto-suffisants tant pour la consommation humaine qu’animale.

Des bénéfices environnementaux immédiats, et partout

Dans tous les contextes où ces scénarios ont été développés, à l’échelle globale en Europe, en France, en Autriche, ou en Chine, nos résultats montrent une réduction de moitié des pollutions aquatiques et atmosphériques par l’azote, ainsi que des émissions de gaz à effet de serre.

Les effets de la généralisation de l’agroécologie seraient donc bénéfiques pour l’environnement. La diminution de la fertilisation azotée s’accompagne aussi d’une hausse marquée de l’efficience d’utilisation de l’azote, c’est-à-dire de la fraction des apports effectivement utile à la production, qui passe de 59 à 76 % dans le cas européen.

À l’échelle globale, nos scénarios montrent que ces leviers sont efficaces partout et que ces changement ne mettent pas en danger la sécurité alimentaire mondiale. Avec un régime alimentaire équitable, sans inégalités alimentaires entre pays du monde, l’introduction des légumineuses et la reconnexion de l’élevage et des cultures, la plupart des régions du monde resteraient excédentaires sans engrais chimiques et pourraient largement subvenir aux besoins des régions déficitaires comme le Maghreb, le Japon, et le Moyen-Orient.

Points de vigilance

Nos simulations montrent toutefois des points de vigilance concernant par exemple le stockage du carbone organique. En effet, la diminution du cheptel et de la fertilisation azotée totale pourraient entraîner une réduction des effluents d’élevage, de la production agricole et, par conséquent, des apports de résidus de culture (pailles, racines), ce qui diminue le stockage du carbone organique des sols. Des travaux expérimentaux menés à l’Inrae ont toutefois montré un stockage du carbone organique significativement plus élevé dans des sols cultivés en agriculture biologique versus conventionnelle, ce qui indique que nous avons pu sous-estimer certains apports de matière organique, notamment racinaires, dans nos exercices de modélisation. Il n’en demeure pas moins une réduction de moitié des émissions de gaz à effet de serre et des pertes d’azote vers les systèmes aquatiques.

Une autre interrogation concerne une possible carence en phosphore, s’il l’on se passe d’engrais phosphoré et s’il est apporté seulement via le recyclage des fumiers ? A minima pour le cas de la France à l’échelle de ses territoires, il existe des stocks de phosphore dans les sols qui permettrait de se passer de tout apport d’engrais phosphoré industriel pendant au moins 50 ans. En effet, l’agriculture française a fait un usage disproportionné des fertilisants minéraux en phosphore (essentiellement importé du Maghreb – Maroc et Tunisie en tête) entre les années 1960 et 1990 conduisant à un enrichissement considérable des sols en phosphore. Cet héritage colonial offre donc des réserves utilisables le temps de mettre en œuvre les changements.

Pessimisme de l’intelligence, optimisme de la volonté

Nos travaux montrent ainsi que les systèmes agro-écologiques ont le potentiel technique pour concilier production alimentaire et forte amélioration des performances environnementales dans des contextes très variés. Alors pourquoi la transition agroécologique n’a-t-elle pas déjà eu lieu ?

Sans doute le problème se trouve-t-il ailleurs, notamment dans la logique socioéconomique des chaînes amont-aval dans lesquelles l’agriculture se trouve insérée, dans les conditions de travail et la rémunération des agriculteurs et dans le poids politique sur l’action publique qu’ont acquis les acteurs qui contrôlent ces secteurs.

Toutefois, ce contexte socioéconomique est aussi une incitation supplémentaire à insuffler de nouveaux espoirs, a fortiori dans la situation actuelle de guerre énergétique et de flambée du prix des intrants. C’est tout le sens à donner à l’exploration des futurs possibles par des approches scientifiques, laissant à l’imagination toute la place qu’elle mérite d’avoir.

Julia Le Noë a reçu des financements des projets SLAM-B (ANR-22-PEXF-0003), PREFALIM (ANR-23-PEXF-0004) du PEPR exploratoire FairCarboN et a bénéficié d'une aide de l’État gérée par l'Agence Nationale de la Recherche au titre de France 2030 portant la référence ANR. Elle a également bénéficié des financements du projet MOBIDYC (ANR-23-ERCB-0006-0) gérée par l'Agence Nationale de la Recherche.

Gilles Billen a reçu des financements du programme PIREN-Seine, un programme public de recherche sur la qualité de l'eau et l'agriculture dans le Bassin de la Seine (https://www.piren-seine.fr/).

Josette Garnier a reçu des financements du programme interdisciplinaire PIREN-Seine (https://www.piren-seine.fr/)