Une bourse ERC pour explorer le potentiel des cultures orphelines

Le projet OrphanCrops étudiera simultanément des centaines d’espèces cultivées, en utilisant les approches comparatives propres à l’écologie dans l’objectif d’identifier les espèces à la fois plus adaptées aux climats futurs et capables d’apporter des fonctionnalités intéressantes à l’agriculture européenne. La sélection à grande échelle de grandes cultures telles que le blé, le maïs ou le riz a permis d'augmenter fortement les rendements, mais a aussi homogénéisé l'agriculture mondiale, ainsi que les travaux de recherche et de sélection. Or plusieurs milliers d'espèces sont ou ont été cultivées à travers le monde, un patrimoine si peu documenté qu'aucun recensement mondial n'en dresse la liste ! Ce sont ces espèces oubliées, les cultures orphelines, qui intéressent la chercheuse INRAE Lucie Mahaut. L'hypothèse derrière OrphanCrops : moins homogénéisées par la sélection, les cultures orphelines pourraient posséder des combinaisons de traits originales, capables d'apporter de nouvelles fonctions aux agroécosystèmes et d'en améliorer la robustesse. Une question d'autant plus pressante que le changement climatique fragilise les grandes cultures. Le sorgho progresse par exemple face au maïs, avec une demande hydrique plus faible et une meilleure adaptation aux nouvelles conditions climatiques.

Comment définir une culture orpheline ? « C'est une expression très répandue, mais il n'existe pas réellement de définition, objective ou quantitative des cultures orphelines », constate Lucie Mahaut. Une espèce jugée orpheline en Occident peut être un aliment courant pour les populations qui la cultivent, c'est le cas du fonio ou du teff, bien identifiés en Afrique subsaharienne mais peu documentés par la recherche occidentale. 

Elle propose d'y répondre en créant grâce à cette bourse une infrastructure scientifique : un indice quantitatif d'intensité de recherche, basé sur l'analyse automatisée de la littérature scientifique. Cet indice placera les espèces cultivées sur un gradient allant des grandes cultures très étudiées aux espèces les plus négligées, qu'il s'agisse d'espèces emblématiques comme la cameline, le fonio ou le pois bambara, ou d'espèces moins connues comme certains chénopodes. L'indice servira de premier filtre afin d'identifier les espèces les moins connues qu’il pourrait être intéressant d’étudier plus en détail.

3 échelles, du mondial au champ expérimental 

Une fois les espèces méconnues identifiées grâce à cet indice, OrphanCrops explorera leur potentiel à 3 échelles différentes : une base de données mondiale de traits fonctionnels, une modélisation des niches agroécologiques à l'échelle régionale, puis une expérimentation en collection au champ.

À l'échelle mondiale, ce sont 2 outils que construira le projet de la chercheuse : l’indice de recherche et une base de données de traits fonctionnels propres à plusieurs centaines d'espèces cultivées. Les traits sont les caractéristiques biologiques d'une plante, tels que son usage de l'eau et des nutriments, sa croissance, ou encore sa réponse aux conditions environnementales. En comparant ces traits, cette base permettra pour la première fois de rapprocher cultures orphelines et grandes cultures avec une approche commune « fondée sur leurs caractéristiques biologiques plutôt que sur leur importance économique ou leur appartenance taxonomique ».

Cette comparaison dépasse le cadre agronomique, offrant aussi à Lucie Mahaut, qui cherche avant tout à « faire le rapprochement entre écologie et agronomie », l'occasion de questionner les théories écologiques elles-mêmes. « Est-ce que les espèces cultivées ont les mêmes traits fonctionnels, les mêmes diversités fonctionnelles que les espèces non cultivées ? Si jamais ce n'est pas le cas, ça peut remettre en question certaines théories et concepts en écologie », résume-t-elle. 

La chercheuse étudiera ensuite les conditions climatiques, pédologiques (le type de sol) et socio-économiques dans lesquelles elles peuvent être cultivées, afin d'identifier les espèces adaptées aux futures conditions agroécologiques européennes. Un concept au cœur de sa démarche et développé dans un précédent travail sur les décalages entre la distribution mondiale des grandes cultures et leur optimum climatique, distingué en 2023 par le prix Jeune chercheur de la Société française d'écologie et d'évolution (SFE). « Pour estimer parmi les cultures les plus adaptées aux conditions climatiques futures celles aptes à apporter de nouvelles fonctionnalités intéressantes pour l’agriculture européenne, j'aurai recours à un indicateur encore peu utilisé en agroécologie, la marginalité, ou distinctivité, fonctionnelle », explique Lucie Mahaut. Il permettra de quantifier, espèce par espèce, cet écart par rapport aux cultures déjà en place.

Enfin, une collection expérimentale de 30 espèces orphelines composée de céréales, légumineuses et oléagineux sera constituée et testée au champ, pour comprendre pourquoi certaines d'entre elles pourraient mieux résister en cas de stress hydrique ou nutritionnel. Leur sélection reposera sur plusieurs critères combinés, à savoir le niveau de connaissance disponible, l'adéquation avec la niche climatique de la région de culture visée, et la disponibilité effective des graines.

« Ce qui est vraiment novateur dans ce projet, c’est qu’au lieu d’utiliser des approches classiques espèce par espèce, on va étudier simultanément des centaines d’espèces cultivées, en utilisant les approches comparatives propres à l'écologie et en mobilisant l’IA pour la collecte et l’analyse des données », constate la chercheuse. Ainsi, plutôt qu’étudier un cas isolé au coup par coup, la même grille d'analyse sera appliquée à des centaines d'espèces à la fois. L'ambition n'est donc pas de « trouver une nouvelle culture intéressante », précise la chercheuse, mais de construire une méthode reproductible pour comparer et hiérarchiser l'ensemble des espèces cultivées disponibles. 

Des ressources ouvertes pour la recherche et la sélection variétale 

Elle recrutera et dirigera pour cela une équipe dédiée, avec des spécialistes de l'agrobiodiversité, de la science des données, de la physiologie végétale et de la biologie évolutive. 

« L'impact attendu est à la fois fondamental et très concret pour l'avenir de l'agriculture », résume Lucie Mahaut. Grâce aux principes FAIR (findable, accessible, interoperable, reusable) appliqués à la base de données de traits, ces outils seront directement réutilisables par d'autres équipes, sans qu'elles aient à les reconstruire, pouvant ainsi servir à d'autres chercheurs, mais aussi aux sélectionneurs et aux instituts techniques.

À plus long terme, elle espère fournir des critères scientifiques permettant d'identifier les espèces qui pourraient être introduites ou développées dans des systèmes agricoles plus diversifiés et moins dépendants des intrants. 

« Cela pourrait contribuer à répondre à plusieurs défis en même temps : adaptation au changement climatique, réduction de la dépendance aux intrants, stabilité des rendements, diversification des cultures et sécurité alimentaire et nutritionnelle », souligne-t-elle.

Il ne s'agit pas non plus de remplacer les grandes cultures, mais bien d'« élargir le portefeuille de plantes disponibles et de mieux choisir celles qui peuvent compléter les cultures actuelles ». Un changement de regard qui pourrait avoir des conséquences durables, estime la chercheuse : « certaines espèces aujourd'hui considérées comme marginales pourraient devenir des ressources importantes pour l'agriculture de demain ». 

Qu’est-ce que l’ERC ?

Le Conseil européen de la recherche (ERC) finance des projets de recherche exploratoire sélectionnés sur le seul critère de l'excellence scientifique. Il soutient des recherches ambitieuses, à fort potentiel d'innovation, qui contribuent à faire émerger de nouvelles connaissances et à relever les grands défis scientifiques et sociétaux.

MINI-CV

Parcours professionnel

- Depuis 2025 - Chercheuse permanente INRAE, Centre d'écologie fonctionnelle et évolutive (CEFE), centre Occitanie-Montpellier.

- 2024 - Post-doctorante, université de Berne, Institut des sciences végétales (Suisse)

- 2022-2023 - Post-doctorante, Centre for the Synthesis and Analysis of Biodiversity (CESAB), Fondation pour la recherche sur la biodiversité, Montpellier

- 2019-2021 - Post-doctorante, université de Montpellier / CEFE

- 2018-2019 - Attachée temporaire d'enseignement et de recherche, université de Montpellier

Formation

- 2018 - Doctorat en écologie, UMR Agroécologie, université de Bourgogne Franche-Comté (directrice de thèse : Sabrina Gaba)

- 2014 - Master en écosystèmes anthropisés, université de Montpellier

Prix et distinctions

- 2023 - Prix Jeune c hercheur (post-doctorant) de la Société française d'écologie et d'évolution (SFE)

Direction de projets

- 2025-2027 - Direction du projet DOMEST'IA (domestication et connaissances relatives aux plantes cultivées), programme EXPLOR'AE

- 2023-2025 - Co-direction (avec C. Violle) du consortium international FREE2, Functional Rarity in Ecology & Evolution