Les offres de thèses #DigitAg 2021

 

#DigitAg propose des thèses pour des sujets de recherche interdisciplinaires, cofinancées avec ses établissements membres

Le plus : les doctorants bénéficieront aussi d’une aide pour financer leurs travaux (équipement, colloques…).

Les sujets affichés ont été sélectionnés par #DigitAg qui les co-financent
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Sujets sélectionnés pour 2021  :

 

Mathématiques et leurs applications + Sciences de la Vie et de l’Environnement

Combiner les approches participatives et la modélisation sous contraintes pour concevoir des dispositifs de design agroécologique

Mots-clé : transition agroécologique, intelligence artificielle, simulation, co-conception, évaluation participative, verger, maraîchage

  • Contact: Stéphane de Tourdonnet – De-Tourdonnet[AT]supagro.fr
  • Directeur de thèse: Stéphane de Tourdonnet, Innovation, Institut Agro
  • Encadrants: Vismara Philippe, Mistea, Institut Agro
  • Unités d’accueil: Innovation, Institut Agro – Montpellier SupAgro
  • Co-financement: Institut Agro-Montpellier Supagro
  • #DigitAg: Axe 2 : Innovations en agriculture numérique, Axe 6 : Modélisation et simulation (systèmes de production agricole), Challenge 1 : Le challenge agroécologique, Challenge 3 : La protection des cultures,Challenge 5 : Les services de conseil agricole,Challenge 6 : La gestion des territoires agricoles

Répondre aux enjeux de l’agriculture dans un contexte de changements globaux, d’érosion de la biodiversité et d’épuisement des ressources fossiles impose un profond renouvellement des systèmes agricoles. L’agroécologie propose de fonder la conception des systèmes agricoles sur la valorisation des fonctionnalités écologiques. Cela nécessite de réintroduire de la biodiversité dans les agrosystèmes, d’adapter les pratiques au contexte local, de combiner des connaissances (scientifiques, expertes, opérationnelles). Les expériences d’agroécologie à travers le monde ont montré qu’accroître la complexité de l’agrosystème permet d’accroitre sa résilience, de diminuer la dépendance aux intrants de synthèse, de fournir des services écosystémiques et d’améliorer ainsi ses performances. Mais ces expériences ont également montré la difficulté de concevoir ces agrosystèmes complexes : le design agroécologique demeure un obstacle majeur pour les acteurs de la transition agroécologique, par manque d’outils et de démarches adaptés. Ce défi pour les chercheurs en agronomie interpelle aussi la recherche en intelligence artificielle pour la conception de tels outils. L’objectif de cette thèse est d’articuler des concepts et méthodes issus de ces deux champs disciplinaires pour outiller cette étape du design agroécologique par (i) des modèles de raisonnement sous contraintes permettant d’explorer la combinatoire des arrangements spatio-temporels des éléments de l’agrosystème, (ii) un dispositif de design participatif utilisant les modèles comme objet intermédiaire, permettant d’expliciter les contraintes, de combiner les connaissances et de stimuler la créativité pour co-concevoir le design de fermes agroécologiques. Elle sera mise en œuvre sur cinq situations de design de vergers maraîchers, en collaboration avec des instituts de recherche et d’enseignement supérieur (Institut Agro, INRAE, Ecole du paysage), des agriculteurs, des associations (GRAB, Domaine du possible), des entreprises du secteur privé (Potagers & compagnie) et des collectivités territoriales. Cette diversité de situations permettra d’accroître la généricité des connaissances produites et facilitera, avec l’approche participative, le transfert des outils co-construits aux acteurs de la transition agroécologique.

Développement d’une méthode mathématique à partir de données issues de capteurs de proximités pour la détection précoce de pathologies chez les animaux d’élevage

thèse pourvue

Mots-clés : Équation différentielles stochastiques – estimation non paramétrique – modèle individu-centré – bien-être animal – capteurs

  • Contact: Cloez Bertrand – cloez[AT]inrae.fr
  • Directeur de thèse: Bertrand Cloez, Mistea, Inrae/Nadine Hilgert, Mistea, Inrae
  • Encadrants: JB Menassol, Selmet, Institut Agro
  • Unités d’accueil:Mistea, Inrae
  • Co-financement: Inrae
  • #DigitAg: Axe 6 : Modélisation et simulation (systèmes de production agricole), Axe 2 : Innovations en agriculture numérique,Axe 3 : Capteurs, acquisition et gestion de données, Challenge 4 : Des productions animales durables

Les productions animales sont un des secteurs agricoles présentant une hétérogénéité de déploiement opérationnel des TIC. L’élevage de ruminants est un bon exemple de ce contraste avec des filières comme les bovins laitiers bien fournies et des filières avec un niveau en équipements numériques commerciaux plus modestes, comme les ovins allaitants. Si les capteurs et outils associés ne font pas défaut, il s’agit davantage de la pertinence et fiabilité des informations qui en sont issues grâce à des algorithmes suffisamment précis et prédictifs qui doivent encore être développés. L’usage de ces nouveaux capteurs crée le besoin de nouvelles méthodologies, comme la modélisation des interactions sociales à partir de données spatio-temporelles en incluant des inférences statistiques avancées, pour produire des informations prédictives plus précises et en temps réel. Nous proposons de travailler sur une approche interdisciplinaire, faisant appel à la modélisation mathématique, à la statistique inférentielle et à l’étude des comportements sociaux.

L’objectif de la thèse est d’adapter ces approches sur les données de déplacements de ruminants (bovins et ovins), afin d’identifier des ruptures dans la structure sociale d’un groupe d’animaux d’élevages qui pourraient être des indicateurs précoces de pathologies individuelles. Pour cela, le doctorant mettra en place de nouveaux estimateurs statistiques non-paramétriques pour un nouveau modèle de processus de diffusion en interactions (basée sur des modèles existants) qui permettront de produire des algorithmes spécifiques de clustering et/ou de détection de ruptures.

Sciences pour l’Ingénieur + Sciences de la Vie et de l’Environnement

Inversion de modèle à partir de données agricoles crowdsourcées : application à l’estimation de paramètres culturaux en viticulture.

thèse pourvue

Mots-clé : Crowdsourcing, état hydrique, inversion de modèle, vigne

  • Contact: TISSEYRE Bruno – tisseyre[AT]supagro.fr
  • Directeur de thèse: Tisseyre Bruno, Itap, Intitut Agro/Simoneau Thierry, Lepse, Inrae
  • Encadrants: Pichon Léo, Itap, Institut Agro
  • Unités d’accueil:Itap, Institut Agro-Montpellier SupAgro
  • Co-financement: Montpellier Supagro
  • #DigitAg: Axe 5 : Fouille de données, analyse de données, extraction de connaissances, Axe 3 : Capteurs, acquisition et gestion de données, Challenge 5 : Les services de conseil agricole, Challenge 6 : La gestion des territoires agricoles

Ce sujet de thèse de doctorat se positionne dans la suite des travaux de recherche réalisés dans le cadre du projet ApeX-Vigne. Une thèse précédente a permis d’initier un projet de crowdsourcing en agriculture et plus spécifiquement en Viticulture. Ce projet est basée sur l’utilisation d’une application mobile libre et gratuite permettant aux professionnels de faire des observations standardisées, datées et géoréférencées du statut hydrique des parcelles de vigne. Depuis 2018, Apex-Vigne permet de générer chaque année une base de données conséquentes (env. 7000 mesures) à l’échelle régionale. L’objectif de la thèse visera à valoriser le caractère massif des données collectées afin d’estimer des paramètres culturaux difficiles à mesurer (réserve utile du sol par exemple) mais indispensables à l’implémentation et à l’étalonnage de modèles d’aide à la décision basés sur le bilan hydrique pour le pilotage de l’irrigation. La thèse envisagera plusieurs échelles d’application : parcelle, domaine, région. L’originalité de la démarche proposée est d’intégrer des observations crowdsourcées dans une approche d’inversion de modèle de bilan hydrique. Le caractère novateur de la thèse réside dans le type de données considérées : imprécises, asynchrones, hétérotopes, massives. Notre démarche fait l’hypothèse que l’imperfection des données de crowdsourcing sera largement compensée par le volume de données disponibles. La démarche envisagée repose sur 3 étapes de travail, chacun présentant une originalité : i) l’élaboration d’une fonction de transfert permettant de relier les observations crowdsourcées à une grandeur de sortie (GS) classique d’un modèle de bilan hydrique, ii) la consolidation spatiale de la GS, cette étape fait l’hypothèse que la GS est auto-corrélée spatialement, c’est à ce niveau que l’imperfection des données sera prise en compte par des approches géostatistiques, iii) l’inversion de modèle proprement dite, sur la base des estimations de GS et des données climatiques du millésime, la thèse visera à inverser un modèle de bilan hydrique afin de produire des estimations sur les paramètres culturaux. La thèse se focalisera dans un premier temps sur l’estimation d’un paramètre difficile d’accès : la réserve utile du sol.

Sciences Humaines et Sociales

Comment la digitalisation rebat les cartes entre incertitude et dépendances ; Une analyse comparée France/Italie des stratégies des agriculteurs

thèse pourvue

Mots-clé : Théorie de la dépendance des ressources, digitalisation, signalisation, qualité phytosanitaire, circuit court, France, Italie

  • Contact: MIONE Anne – mione[AT]umontpellier.fr
  • Directeur de thèse: MIONE Anne, MRM, Université de Montpellier
  • Encadrants: Aubert Magali, MOISA, Inrae / DeMarie Federica, CREA – National Council for Agricultural and Economic Research – Agricultural Policies and Bioeconomy- Italy
  • Unités d’accueil: MRM, Université de Montpellier
  • Co-financement: Université de Montpellier
  • #DigitAg: Axe 1 : Impact des technologies de l’information et de la communication sur le monde rural, Axe 2 : Innovations en agriculture numérique, Challenge 7 : Intégration de l’agriculture dans les chaînes de valeur, Challenge 3 : La protection des cultures

Le projet vise à analyser le rôle des outils numériques sur le renforcement des relations producteurs-consommateurs et sur la valorisation de pratiques plus respectueuses de l’environnement. Il s’inscrit dans la stratégie européenne « de la ferme à la table » du pacte vert pour l’Europe qui vise à offrir une consommation saine aux consommateurs par le renforcement de pratiques alternatives.

La digitalisation, notamment via les sites internet et les plateformes collectives, peut être une opportunité pour les agriculteurs de réduire le nombre d’intermédiaires, de mieux présenter la qualité des produits et de davantage valoriser la spécificité de leur production pour obtenir une meilleure rémunération. Pour autant, la digitalisation ne garantit pas la stabilité contractuelle des circuits traditionnels. La question se pose donc des stratégies à mener afin de réduire l’incertitude et de gérer les dépendances aux acteurs de la filière.

D’un point de vue théorique, ce travail doctoral s’appuie sur la théorie de la dépendance aux ressources (Pfeffer et Salancik, 1978). Notre thèse est que la digitalisation permet, à l’agriculteur, de reprendre le contrôle des ressources de l’environnement dont il dépend, notamment vis-à-vis des consommateurs. La digitalisation renforce sa relation commerciale et valorise ses efforts productifs.

D’un point de vue empirique, nous mobilisons des données longitudinales exhaustives de l’ensemble des exploitations agricoles françaises et italiennes (Recensement Agricole et enquête structure). Nous connaissons le niveau de digitalisation des producteurs, les certifications adoptées et leur mode de commercialisation. En termes méthodologiques, ce projet repose sur l’analyse de modèles à triples équations simultanées et de modèles d’appariement de type matching. La France et l’Italie sont soumises aux mêmes exigences en termes de réduction des produits phytosanitaires mais les agriculteurs ont des stratégies commerciales et productives différentes. Ces données seront complétées par des enquêtes qualitatives pour apprécier les motivations de ces stratégies et comment la digitalisation modifie la perception des agriculteurs quant à leur dépendance aux consommateurs, aux distributeurs, aux fournisseurs et aux complémenteurs.

Sciences Humaines et Sociales + Sciences de la Vie et de l’Environnement

Les coopératives : vecteurs de la transition numérique de l’agriculture ?

Mots-clé: Coopératives agricoles – Transition numérique – Agroécologie – Innovation – Gouvernance

  • Contact: Leïla Temri – leila.temri [AT] supagro.fr
  • Directeur de thèse: Leïla Temri, UMR Moisa, Institut Agro
  • Encadrants: Louis-Antoine Saïsset, UMR Moisa, Institut Agro – Léo Garcia, UMR AbSyS, Institut Agro – Léo Pichon, UMR Itap, Institut Agro
  • Unités d’accueil: UMR Moisa
  • Co-financement: Institut Agro – Montpellier SupAgro
  • #DigitAg: Axe 1 : Impact des technologies de l’information et de la communication sur le monde rural, Axe 2 : Innovations en agriculture numérique, Challenge 1 : Le challenge agroécologique

Depuis plusieurs années, les outils numériques se développent dans l’agriculture, et certains auteurs y voient un moyen de soutenir sa Transition Agroécologique. Cependant, la compatibilité entre certains outils numériques et les approches agroécologiques fait encore débat. Par ailleurs, en France, les coopératives représentent une part importante de l’activité agricole et agroalimentaire. En particulier, au niveau national, 75% des agriculteurs dépendent d’une coopérative. En Occitanie, ce sont 9 agriculteurs sur 10 qui adhèrent à une coopérative, ce qui fait des coopératives des acteurs incontournables de la transition numérique. Les coopératives se caractérisent par une grande diversité de tailles et de structures, malgré une tendance de fond à la concentration. La question centrale de cette thèse est ainsi la suivante : quels modèles d’agriculture les coopératives agricoles promeuvent-elles à travers leurs choix numériques ? Elle se décompose en deux sous-questions : 1) Quels facteurs influencent les choix d’outils numériques dans les coopératives agricoles : taille ? filière ? gouvernance ? On se focalisera particulièrement sur ce dernier facteur. 2) Quels modèles d’agriculture ces choix promeuvent-ils : agroécologie ? agriculture de précision ? intensification ? labels (HVE, AB…) ? D’un point de vue théorique, plusieurs champs seront mobilisés : théories de l’innovation, théories de la gouvernance etc… Notamment la question de la représentation des coopératives, intermédiaire entre l’amont et l’aval des filières, en tant qu’acteur de la transition numérique est posée, ainsi que l’influence des différentes dimensions de la gouvernance. D’un point de vue méthodologique, deux filières régionales importantes seront ciblées : vin et fruits et légumes (maraîchage, arboriculture..). La caractérisation agronomique des systèmes de production fera appel aux travaux en agronomie de l’UMR ABSys.

Sciences Humaines et Sociales + Sciences pour l’Ingénieur

Accompagner les transformations d’un agroécosystème pour une gestion durable des communs. Le cas des relations entre gestion de l’eau, risques sanitaires et pratiques de production de quinoa sur l’Altiplano Bolivien

thèse pourvue

Mots-clé : Modèle multi-agent, Modélisation participative, Simulation interactive, Equité sociale, Quinoa, Eau, Communs

  • Contact: Pierre Bommel – bommel [AT] cirad.fr
  • Directeur de thèse: Pierre Bommel, UMR Sens, Cirad
  • Encadrants: Pierre Bommel, UMR Sens, Cirad – William’s Daré, UMR Sens, Cirad – Emeline Hassenforder, UMR G-eau, Cirad
  • Unités d’accueil: UMR Sens
  • Co-financement: Agropolis Fondation
  • #DigitAg: Axe 6 : Modélisation et simulation (systèmes de production agricole), Axe 1 : Impact des technologies de l’information et de la communication sur le monde rural, Axe 2 : Innovations en agriculture numérique, Axe 4 : Système d’information, stockage et transfert de données, Challenge 6 : La gestion des territoires agricoles, Challenge 1 : Le challenge agroécologique, Challenge 8 : Développement agricole au Sud

Cette thèse s’inscrit dans le projet Wasaca (Wastewater irrigation: a sustainable agriculture adaptation to climate changes over the Bolivian Altiplano?) financé par Agropolis Fundation. Dans le cadre du WP3 (“Engager les parties prenantes dans l’adoption de pratiques agricoles durables”), le sujet vise à mettre en place une démarche de modélisation participative dite d’accompagnement (ComMod) autour de la disponibilité des ressources en eau, liée aux questions environnementales et sanitaires, pour envisager collectivement des trajectoires durables aux horizons 2050 et 2100.
ComMod privilégie les jeux de rôle, ce qui limite l’exploration temporelle des simulations. Or l’originalité technique de la thèse repose sur l’utilisation de simulations hybrides en permettant aux participants d’interagir avec un simulateur informatique et de se projeter sur le temps long. Son objectif est de déterminer quelles sont les conditions nécessaires à la démarche de modélisation participative pour permettre une transformation durable de la gestion des communs, ici appliquée à un socio-agroécosystème spécialisé pour la production du quinoa. Une posture critique est proposée pour répondre aux enjeux d’équité sociale et prendre en compte les asymétries de pouvoir. En termes d’enjeux sur le dialogue sciences-société, la démarche facilitera les interactions entre les scientifiques et acteurs locaux, qui peuvent partager leurs connaissances, co-construire des scénarios et envisager collectivement des solutions ou des nouvelles formes d’organisation pour renforcer les gestions des communs. Des outils innovants seront mobilisés et développés pour aider à la gestion collective de ce territoire en favorisant la transparence de la démarche et des informations produites. La finalité sociétale est recherchée à travers l’appropriation de la démarche et des outils par les acteurs, ce qui garantira la pérennité du projet. Un travail de conception et de développement informatique ira de paire avec des travaux en sciences sociales qui nécessitent une forte implication sur le terrain et avec les organisations paysannes, ainsi que la participation des acteurs et des autres chercheurs du projet. Ceci place le doctorant de facto dans une approche volontairement interdisciplinaire.

Physique et Sciences de l’Univers + Sciences de la Vie et de l’Environnement

Étude et mise en œuvre d’une approche optique originale couplant la spectrométrie diffuse de polarisation et la méthode de Mueller pour le monitoring du végétal avec l’identification de traits phénotypiques fins : application au stress hydrique de la vigne

Mots-clé : phénotypage, spectrométrie, polarisation, matrice de Mueller, vigne, stress hydrique

  • Contact: Arnaud Ducanchez – arnaud.ducanchez [AT] supagro.fr
  • Directeur de thèse: Ryad Bendoula, UMR Itap, Inrae – Thierrey Simonneau, Lepse, Inrae
  • Encadrants: Arnaud Ducanchez, UMR Itap, Inrae
  • Unités d’accueil: Itap
  • Co-financement: Institut Agro – Montpellier SupAgro
  • #DigitAg: Axe 3 : Capteurs, acquisition et gestion de données, Axe 5 : Fouille de données, analyse de données, extraction de connaissances, Challenge 2 : Le phénotypage rapideDans un environnement global en mutation rapide, la capacité à produire du matériel végétal adapté à des conditions agronomiques diverses, changeantes et parfois extrêmes, est une priorité absolue. En particulier, l’agriculture doit s’interroger sur de possibles voies d’adaptation et de gestion de la ressource en eau pour un maintien d’une production agricole durable. Pour ce faire, l’un des leviers identifié est la création de nouvelles variétés, plus tolérantes aux stress abiotiques. Néanmoins, si les capacités de génotypage ont explosé ces dernières années, l’identification des mécanismes mis en jeu à travers le phénotypage reste très complexe. Ainsi, la capacité à produire de l’information de phénotypage pertinente reste le facteur limitant pour le progrès de la sélection variétale. Cependant, l’optique instrumentale, et en particulier les systèmes de mesures basés sur la spectrométrie visible et proche infrarouge, a démontré ces dernières années qu’elle offrait un potentiel indéniable pour répondre à ces attentes. Mais si certains paramètres d’expression du gène sont aujourd’hui accessibles, il y en a d’autres, primordiaux, qui ne sont pas encore mesurables directement. En particulier, la mesure de certains traits caractéristiques de réponse de la plante face à une contrainte hydrique. L’objectif de cette thèse sera donc d’étudier, de mettre en œuvre et d’évaluer une nouvelle approche optique originale qui combine la spectroscopie en lumière polarisée et la matrice de Mueller. Cette technique, plus fine et ciblée, permettra de mieux décrypter les spectres pour en extraire et sélectionner des traits et indicateurs prépondérants qui caractérisent les variétés et leur résistance au stress hydrique. Cette méthode sera testée sur différentes variétés de cépages soumises à différentes modalités de contraintes hydriques avec des mesures effectuées à l’échelle de la feuille pour s’affranchir d’un premier niveau de perturbation des spectres lié au couvert végétal.