Les infrastructures de recherche au sein d'INRAE

Les activités de recherche d’INRAE couvrent une grande diversité de thématiques qui font appel à de nombreux domaines technologiques. Développer des Infrastructures de recherche (IR) dans tous ces domaines représente un des défis à relever pour l'Institut. INRAE coordonne déjà des IR dans les domaines appartenant à son périmètre spécifique, tels que : l’expérimentation agronomique dans son acceptation la plus large, le phénotypage des plantes, la métabolique, la forêt, les ressources biologiques ou les biotechnologies. L’institut envisage aussi de coordonner des IR dans le domaine du sol et des sciences alimentaires. En parallèle, INRAE soutient des IR génériques ou partagées par plusieurs institutions dans les domaines de la génomique, la bio-informatique, l’écologie expérimentale, la biodiversité, l’observation d’écosystèmes ou du système terre, les données, la télédétection, ….

Environnement

ICOS (Integrated Carbon Observation System-Système Intégré d'Observation du Carbone)

Logo ICOS

ICOS est une infrastructure de recherche européenne distribuée, constituée de réseaux organisés de mesure du cycle des gaz à effet de serre dans l’atmosphère, les continents et les océans. ICOS est spécifiquement dédiée à la mesure des flux et des concentrations en dioxyde de carbone (écosystèmes, fuels fossiles et cimenteries), méthane (gaz naturel, agriculture et élevage), et oxyde nitreux (agriculture, fuels fossiles et feux) de 2016 à 2035.

ICOS Europe comprend 130 stations organisées en 3 réseaux : un réseau « écosystèmes, un réseau océanique, un réseau atmosphérique.

ICOS France, miroir français d’ICOS Europe, est une infrastructure nationale multipartenaire comprenant trois membres fondateurs : le CEA, le CNRS et INRAE qui coordonne l’IR actuellement, et de nombreux contributeurs, notamment universitaires. Elle comprend 19 stations écosystèmes, 11 stations atmosphériques et une 1 station océanique. INRAE-ICOS est spécifiquement consacré aux écosystèmes terrestres et se concentre principalement sur :

  • la trajectoire à long terme de la biogéochimie du carbone et des GES dans les agro-écosystèmes et les forêts
  • l’impact des pratiques de gestion et des facteurs environnementaux sur le bilan des GES à la surface des terres, à différentes échelles temporelles et spatiales.

INRAE-ICOS joue un rôle central dans le réseau des stations « écosystèmes » d’ICOS qui surveillent à la fois le métabolisme du carbone des sols et de la végétation, ainsi que le fonctionnement des producteurs primaires des écosystèmes terrestres. Ces données ont une place stratégique dans le contexte de changements environnementaux rapides des écosystèmes anthropisés (agriculture et sylviculture).

ICOS est un « Landmark » de la Road Map de ESFRI et constitue un Très Grand Instrument de Recherche (TGIR) de la stratégie nationale de recherche française.

IR LIFE (RI for research in Living in Freshwaters and Estuaries)

L’IR LIFE est une infrastructure distribuée coordonnée par INRAE, qui a pour objectif de mettre à disposition d’une large communauté scientifique, des compétences, des outils, des données et des moyens adaptés à des enjeux s’articulant autour de l’étude, de la gestion et de la conservation de la biodiversité dans les milieux aquatiques continentaux.  Dans un contexte grandissant de changements environnementaux globaux et locaux, (surexploitation, pollution des eaux, dégradation des habitats, modification des débits, espèces invasives…), LIFE a pour mission d’identifier les rôles respectifs et interactifs des différentes pressions anthropiques (locales et globales) impactant la biodiversité afin d’éclairer les décisions des gestionnaires des populations et des milieux et de participer à leur acceptation sociétale. Les milieux ciblés sont à la fois les plans d’eau (lacs ou étangs) et les cours d’eau (du chevelu amont aux estuaires). LIFE affiche des services et compétences sur les poissons mais aussi sur l’ensemble de la biocénose : communautés microbiennes, végétaux (micro/macrophytes), zooplancton, invertébrés.

L’IR LIFE est composé de 4 entités : U3E, ECP, OLA, EABX. LIFE est, par ses entités, une composante de l’IR nationale AnaEE et de l’IR européenne intégrée AQUACOSM. Life a bénéficié de financements du programme "Investissements d'Avenir via AnaEE.

AnaEE  (Analyse et Expérimentation sur les Ecosystèmes terrestres et aquatiques)

Logo ANAEE

AnaEE France est portée principalement par INRAE, le CNRS, l’Université Grenoble Alpes. Cette IR propose un ensemble de services pour réaliser des expériences sur les écosystèmes en offrant :

  • des dispositifs permettant la manipulation de ces écosystèmes
  • des méthodes innovantes pour caractériser le milieu
  • l’accès à des plateformes de modélisation.

AnaEE INRAE regroupe des dispositifs d’expérimentation à long terme « in natura », U3E (LIFE), et une dizaine de site instrumentés coordonnés dans 3 réseaux : ACBB, PRO et des sites forestiers via le GIP ECOFOR. Pour augmenter les capacités d'observation du milieu, AnaEE-France offre des plateformes analytiques et des instruments mobiles pouvant être déployés sur le terrain, au sein d'INRAE : BiochemEnv, Genosol et des plateformes mobiles. Afin de promouvoir la réutilisation des données, elle s’est engagée dans une démarche d’ouverture des données produites au sein de l’infrastructure selon les principes FAIR et de valorisation de ces données en les couplant avec les plateformes de modélisation.

AnaEE-France offre un point d’accès unique et standardisé aux services et mène des actions sur l'harmonisation et la standardisation des méthodes, des mesures et des métadonnées. AnaEE a bénéficié de financements du programme "Investissements d'Avenir.

IN-SYLVA (RI for Adaptive Forest Management)

Logo In Sylva

L’IR IN-SYLVA France est inscrite sur Feuille de Route Nationale des infrastructures  et est coordonnée par INRAE, en partenariat avec 5 autres organismes de recherche, développement et gestion forestière : CIRAD, CNPF, FCBA, ONCFS, ONF.

C’est une infrastructure de recherche distribuée dédiée à l’adaptation des forêts aux changements globaux et à l’innovation sylvicole. Elle a pour objectif de favoriser une vision intégrée de la gestion des forêts gérées pour répondre aux questions de transitions écologiques et énergétiques en prenant en compte la diversité des écosystèmes. Son originalité est de coupler les leviers sylvicoles, biogéochimiques, génétiques et économiques. Cette infrastructure de recherche s’appuie sur l’expérimentation forestière in-situ accompagnée de technologies in lab et in silico. Ainsi, IN-SYLVA dispose de réseaux expérimentaux nécessaires au phénotypage à grande échelle, de plateformes analytiques en écologie fonctionnelle, biogéochimie, xylosciences, génétique dédiées aux mesures à haut-débit d’échantillons ainsi que de systèmes d’information et d’analyses pour la valorisation des données. IN-SYLVA INRAE regroupe les actifs de INRAE concernés (observations et expérimentation, plateformes mobiles, plateforme de phénotypage) au sein d’IN-SYLVA France.

IN-SYLVA vise à favoriser les projets de recherche sur la gestion durable des forêts, grâce au développement d’un portail d’accès à ces services et, via une charte, aux ressources distribuées. Elle promeut la formation académique et permanente pour la gestion durable des forêts. Ses activités l’amènent à développer des interactions avec les IR ICOS, AnaEE, Phenome-Emphasis et Rare.

OZCAR et RZA 

OZCAR et RZA sont des infrastructures dédiées à l’observation de la zone critique et de bassins versants, coordonnés par le CNRS INSU et le CNRS InEE respectivement. Elles constituent dans leur association le miroir français du projet ESFRI e-LTER. Par ailleurs, certains sites de ces infrastructures distribuées contribuent à l’infrastructure intégrée européenne advanced eLTER.  Ces infrastructures distribuées visent à apporter des données d’observation sur une large palette de de site in natura distribuée sur toute la France, en matière de biodiversité, bio-géochimie et d’hydrologie, parfois associé à des caractérisations des pratiques anthropiques (RZA).

Bien que les actifs de type « infrastructures d’observations in natura » ne soient pas encore labelisés par INRAE, l’établissement est un acteur important dans le Réseau de Zones Ateliers (7 Zones ateliers) et est impliqué comme partenaires dans 9 Observatoires de l’Univers (qui contribuent à différents titres à l’IR OZCAR. Le positionnement d'INRAE dans ces IR et les organisations associées,  sera amené à évoluer avec la consolidation de la prochaine feuille de route nationale 2020.

Theia et PNDB, Dinamis

Logo Theia

INRAE contribue à l'animation de Theia, qui constitue un des 4 pôles de l’IR Data terra, une Infrastructure nationale de donnée consacrée au « Système Terre ». Les 3 autres pôles sont Odatis, Aeris et Form@ter.

INRAE est impliqué avec 14 partenaires dans la suite de l’Equipex GeoSud qui est devenu Dinamis (Dispositif Institutionnel National d’Approvisionnement Mutualisé en Imagerie Satellitaire ) et qui va progressivement centraliser l’accès aux images satellitaires à haute et très haute résolution spatiale pour de nombreux utilisateurs en France hors activités commerciales. Dinamis est un service transversal de l’IR Data terra. INRAE souhaite maintenir des compétences opérationnelles en télédétection ainsi que des moyens pour exploiter les données spatiales, au service de recherches sur les sols, la gestion de l’eau, l'hydrologie et l’hydraulique continentales, la dynamique des écosystèmes forestiers et des agroécosystèmes dans un contexte de changements globaux et d’agroécologie, la biodiversité, les habitats et les paysages, l’agriculture numérique, …

Les données de biodiversité d'INRAE alimentent également l’Infrastructure nationale de donnée « Pôle national de données de biodiversité ».

L’association conventionnée d'INRAE à ces infrastructures est en cours de discussion.

Ressources, agronomie, phénotypage

RARe (INRAE networks of Agricultural and Environmental Biological Resources Centers)

Logo AgroBRC

RARe est une infrastructure nationale, distribuée et multi-organismes qui a pour objectif de préserver et de caractériser les ressources biologiques et génétiques d’espèces animales, végétales, microbiennes, et de l’environnement, pour contribuer à l’évolution des systèmes agricoles en réponse aux changements globaux. RARe est coordonné par INRAE en partenariat avec le CIRAD et l’IRD. RARe a pour mission :

  • de gérer et de valoriser ses collections en les rendant accessibles à la communauté scientifique internationale et aux filières concernées
  • de constituer une plate-forme d'exploration de la biodiversité à des fins de recherche et d'innovation

RARe est constituée de 5 piliers rassemblant des Centres de ressources biologiques (33 CRB, dont 29 piloté par INRAE, dont 21 sont labellisés IBISA), qui conservent les ressources génétiques, génomiques et biologiques assemblées et caractérisées par la recherche dans 5 domaines différents :

  • les espèces animales domestiques (animaux d’élevage et animaux de compagnie) : grande diversité de tissus de mammifères, oiseaux, poissons, coquillages (20 espèces) utilisés pour la recherche sur la sélection animale et les modèles biomédicaux (RARe Pilier animal). CRB Anim a bénéficié de financements du programme "Investissements d'Avenir.
  • les ressources génétiques végétales : plantes modèles ou cultivées  (50 genres) afin de valoriser leur diversité et de développer de nouvelles variétés pour l’adaptation à de de nouvelles conditions environnementales, à de nouveaux itinéraires techniques et à de nouvelles priorités économiques (RARe Pilier plantes et CNRGV)
  • les arbres forestiers : collections organisées d'arbres sur pied, d’échantillons de tissus ou d'ADN, ou des cultures cellulaires de feuillus (7 espèces), de résineux (7 espèces) (RARe Pilier forêt)
  • les micro-organismes : bactéries associées aux plantes, bactéries pathogènes, levures et champignons filamenteux, micro-organismes d’intérêt agronomique ou agro-alimentaire (RARe Pilier microbien constitué du CIRM,  lui-même inclus dans un projet Esfri MIRRI).
  • les ressources biologiques et/ou génomiques environnementales : échantillons de sols, sédiments, eaux, consortia microbiens, issus d’écosystèmes cultivés ou naturels, ainsi que les ressources animales et végétales utiles aux recherches en environnement (RARe Pilier environnement)

Phenome-Emphasis (INRAE plant phenomic Infrastructure)

Logo Phénome-Emphasis

Phenome-Emphasis est une infrastructure nationale coordonnée par INRAE.  Elle constitue le miroir français d’Emphasis (projet européen ESFRI) et de EPPN2020 (integrated infrastructure). INRAE est le principal contributeur académique à cette IR qui fournit à la communauté scientifique une infrastructure de phénotypage haut débit des plantes et une série de méthodes capables de caractériser des panels de génotypes de différentes espèces (les principales espèces agronomiques) sous divers scénarios environnementaux associés aux changements globaux, avec des débits compatibles avec les analyses génétiques.

Phenome-Emphasis dispose de 11 installations réparties sur neuf sites en France :

  • 4 plateformes en conditions contrôlées pour une analyse détaillée des systèmes racinaires ou foliaires dans des gammes de scénarios climatiques avec des pressions biotiques contrastées, avec des débits allant jusque 2400 plantes par expérience
  • 2 plateformes fortement équipées au champ avec des abris anti-pluie et un dispositif d’enrichissement en CO2, avec des débits d'environ 800 microparcelles
  • 3 champs équipés pour les analyses génétiques haut débit en conditions naturelles, avec des débits de milliers de microparcelles
  • 2 plateformes omiques qui peuvent faire des analyses de métabolites et de structure avec un débit compatible avec les autres plateformes

Phenome-Emphasis dispose aussi de  deux programmes méthodologiques nationaux, qui développent des outils d’imagerie 3D ou fonctionnelle pour analyser des plantes en conditions contrôlées et des couverts au champ (robots en serre, phénomobiles et drones).

Un système d'information commun à toute l'infrastructure a été développé puis déployé dans les différents sites. Des outils d'analyse d'image, de modélisation et des applications statistiques sont interfacées au système d'information.

Phenome-Emphasis développe des projets en collaboration avec des compagnies semencières privées, des PME françaises permettant de développer des méthodes et techniques associées à l'infrastructure. L’IR a été financée dans le cadre du PIA jusqu'à 2024.

EMERG’IN

Logo Emerg'in

INRAE coordonne l’infrastructure de recherche nationale EMERG’IN et en est le premier contributeur. EMERG’IN est une IR distribuée pour la lutte contre les maladies infectieuses animales émergentes ou zoonotiques par l'exploration in vivo.

Au sein d'INRAE, Emerg’INRAE est composée de trois ISC (Infrastructures scientifiques collectives) et plateformes expérimentales dédiées aux expérimentations sur animaux de toutes tailles en milieu confiné et pouvant accueillir des agents pathogènes de niveaux 2 et 3, ainsi que d'une plateforme analytique spécialisée en anatomie pathologique vétérinaire. Cette organisation fournit à la communauté scientifique et aux partenaires privés une offre intégrée allant de :

  • l’aide à la définition du protocole et sa mise en place (documents règlementaires)
  • la production d’animaux (modèles, ferme) avec des statuts sanitaires contrôlés (EOPS, sans flore (rongeurs, cailles , poulets), à flore définies etc.)
  • une large gamme d’agents pathogènes et l’expertise associée des chercheurs en infectiologie
  • la réalisation de protocoles expérimentaux sur les animaux y compris sur des animaux de la faune sauvage dans des conditions de sécurité optimales ;
  • la possibilité d’imager les processus infectieux in vivo
  • l’analyse des résultats et échantillons par des experts en infectiologie, en imagerie et en anatomie pathologique
  • le stockage des données récoltées et l’aide si nécessaire à la valorisation des résultats

Emerg’INRAE souhaite développer son partenariat dans le domaine de la médecine vétérinaire de précision (capteurs, télémétrie). Emerg’INRAE réalise des expérimentations pour évaluer des vaccins innovants, des kits de diagnostic, des marqueurs prédictifs, de nouveaux traitements antimicrobiens, des compléments alimentaires modulant les réponses immunes ou à effet direct sur les pathogènes, l’effet des modulations du microbiote sur le développement de maladies infectieuses etc.

Emerg’INRAE entretient des liens privilégiés avec les projets d’infrastructures intégrées Européennes VetBioNet et Aquaexel, qui sont toutes les deux coordonnées par INRAE.

Alimentation, Bioéconomie

PROBE (Platform for Profiling properties of food and biobased products)

Probe est une IR distribuée qui fournit des services intégrés pour les recherches sur la structure, les propriétés et les fonctionnalités (dont la sensorialité dans le cas des éliments) des matières premières, des produits en cours de transformation et des produits finis. De nombreuses  méthodes physicochimiques sont déployées à différentes échelles afin d’identifier l’impact des déterminants structuraux (composition, architecture) sur la qualité, les propriétés et la fonctionnalité des produits qu’ils soient à usage alimentaire (ex. vin, chocolat) ou à usage non alimentaires (ex. agromolécules et agromatériaux issus de la biomasse). PROBE s’appuie sur les compétences de 4 plateformes labellisées IBISA présentant une forte complémentarité en termes de molécules étudiées et d’approches ainsi que sur le plan du continuum « molécule/organisation supramoléculaire/organe/tissu/produit » :

  • BIBS : caractérisation structurale de biopolymères (polysaccharides, lipides, protéines), dans des systèmes biologiques (plantes, organes de plantes, cellules…) ou des systèmes synthétiques et modèles (aliments et matrices alimentaires).
  • ChemoSens : caractérisation physico-chimique et organoleptique des aliments, analyse des lipides dans les aliments et dans les tissus neurosensoriels
  • PFP : caractérisation des polyphénols issus des fruits, végétaux, aliments, produits transformés
  • AgroResonance : plateforme de RMN et d’IRM au service de l'agro-alimentaire, du végétal, de la nutrition et de la santé.

IBiSBA (Industrial Biotechnology Innovation and Synthetic Biology Acceleration)

Logo Ibisba

L’IR IBISBA est dédiée à la conception et au développement de catalyseurs biologiques (enzymes et microorganismes) et des procédés de bio-production correspondants pour proposer des solutions innovantes et durables aux grands enjeux industriels et sociétaux en lien avec la bioéconomie. Son objectif est d’identifier, de développer et d’assembler des technologies permettant d'utiliser le vivant pour :

  • développer des procédés manufacturés originaux
  • concevoir des produits ayant des performances peu ou pas atteignables via les voies de productions usuelles
  • anticiper la mise ne place de réglementation stricte notamment environnementale.

Pour cela, IBISBA s’appuie sur un réseau de partenaires académiques experts dans leur domaine de recherche, ses plateformes technologiques de pointe et ses partenaires industriels, ce qui permet l’élaboration de voies de production innovantes et durables jusqu’au stade préindustriel.

IBISBA vise à apporter des services pour lever les verrous tant biologiques que technologiques rencontrés lors ce type de développement, la résultante étant l’accélération de la valorisation des connaissances scientifiques et technologiques en produits et procédés industriels tout en facilitant l’interface entre recherche publique et recherche industrielle. Le concept original de IBISBA est développé au niveau national (IR nationale coordonnée par INRAE avec l’INSA et le CEA) au niveau européen comme « esfri project » (14 partenaires et 9 pays européens) et comme « integrated infrastructures », tous ces organisations et projets étant coordonnés par INRAE.

Au sein d'INRAE, IBISBA-INRAE s’appuie sur le démonstrateur pré industriel TWB, qui a été financé par programme "Investissements d'Avenir », et sur la plateforme d’ingénierie combinatoire et de criblage à haut débit (ICEO), composante de la plateforme intégrée de Criblage de Toulouse (PICT).

 

Les OMICS

IR Génomique

Logo France Génomique

L’objectif de cette IR est de fournir à la communauté scientifique publique et privée ainsi qu’aux acteurs socio-économiques, le plus haut niveau d’expertise et de compétences dans la production et l’analyse des données de génomique ainsi qu’un accompagnement des projets. Les ISC et sites d’INRAE Génomique font tous partie du premier ou second cercle de l’infrastructure nationale France Génomique et participent activement à sa dynamique.  Au niveau d'INRAE, l’IR traduit son engagement dans l’IR nationale en rassemblant et mutualisant les ressources de 4 plates-formes INRAE de génomique : GeT (Toulouse), Gentyane (Clermont-Ferrand), PGTB (Bordeaux), EPGV (Evry).

Dans les domaines agricole végétal et animal, les secteurs de l’environnement, de l’agro-alimentaire, de la santé, de la pharmacie et des biotechnologies, les plateformes d’INRAE Génomique proposent une offre large dans 5 domaines d’applications complémentaires : séquençage de génomes de novo, étude du polymorphisme génétique, étude de l’expression, étude de la régulation de l’expression, métagénomique.

Les plateformes d’INRAE Génomique sont insérées dans un écosystème régional, dans lequel les 4 plateformes bénéficient d’une visibilité forte :

Des liens forts existent avec l’IR Bioinfomics, en particulier au travers de l'ISC Genotoul Bioinfo. France Génomique a bénéficié de financements du programme "Investissements d'Avenir.

BioinfOmics (Bioinformatics for Omics)

BioinfOmics fédère et coordonne l’offre de services de quatre plateformes INRAE avec des compétences en (bio)informatique et (bio)statistique : PF-URG, MIGALE,GenoToul-Bioinfo et Sigenae. C'est une organisation distribuée qui répond aux besoins en bioinformatique des sciences de la vie, dans un contexte de production massive de données et de science ouverte.  L’un des objectifs consiste à porter les défis de la bioinformatique dans les domaines de l’agriculture, de l’alimentation et de l’environnement pour une grande diversité d’espèces animales, de plantes et de microorganismes.

BioinfOmics constitue un acteur majeur au sein de l’IR nationale Institut Français de Bioinformatique (IFB) qui mutualise, soutient et coordonne le développement des plateformes de bioinformatique dépendant d’organismes publics de recherche.

L’offre de services de BioinfOmics intègre :

  • l’hébergement de comptes utilisateurs/projets via la mise à disposition d'une infrastructure informatique de calcul et stockage à l’échelle, environnée et dédiée, des logiciels et banques généralistes et spécialisées du domaine, un support aux utilisateurs.   
  • le développement et le déploiement de ressources innovantes telles que logiciels, banques de données et systèmes d’information.   
  • un accompagnement à la valorisation de données “omiques” par de nombreuses applications en génomique, en métagénomique autour des données issues du séquençage (assemblage et annotation de (méta)génomes, analyse de données (s)RNAseq, RNAseq de novo, methyl-seq,...), des services d’intégration de données en mobilisant des approches statistiques et/ou des environnements interopérables.
  • la diffusion d'un savoir-faire en bioinformatique à travers des cycles d’apprentissage, du tutorat, du conseil et de l'assistance aux utilisateurs.

BioinfOmic a bénéficié de financements du programme "Investissements d'Avenir via IFB.

MetaboHUB (INRAE RI in metabolomics & fluxomics)

Logo Metabohub

MetaboHUB est une infrastructure nationale de métabolomique et fluxomique créée en 2013 et coordonnée par INRAE qui en est le premier contributeur. Cette infrastructure a pour objectif de fournir des outils technologiques de pointe et des services aux équipes de recherche académiques et à des partenaires industriels dans les domaines de la santé, de la nutrition humaine et de l’alimentation de l'agriculture, de l'environnement des biotechnologies.

Au sein d'INRAE, l’infrastructure MetaboHUB INRAE rassemble les outils analytiques complémentaires (équipements, techniques analytiques, logiciels) et les compétences de 3 plateformes : PMP-Metabolome Bordeaux, PFEM à Clermont-Ferrand, MetaToul à Toulouse. A ces entités se rajoute la plateforme Métabolome de Paris-Saclay coordonnée par le CEA.

Un portail d'accès unique (MAMA) permet d’accéder aux services de Metabohub : analyse de matrices biologiques variées (plantes, micro-organismes, cellules humaines, tissus et biofluides animaux) par métabolomique et fluxomique, prise en charge d’un projet de la préparation des échantillons à l'acquisition de données et à leur traitement et leur interprétation.

MetaboHUB est un partenaire clé de la Métabolomique et Fluxomique au niveau européen et international : partenaire de l'e-infrastructure Européenne PhenoMeNal, participation à IBiSBA 1.0 pour le développement de la biotechnologie dans l’industrie, contribution à l’infrastructure Elixir poru les données de métabolomique, partenaire fondateur du consortium Européen pour la formation en métabolomique (EmTraG).

MetaboHub a bénéficié de financements du programme "Investissements d'Avenir.