Analyse et conception de systèmes fourragers flexibles par modélisation systémique et simulation dynamique, Analysis and design of flexible grassland-based livestock systems by systemic modeling and dynamic simulation

THÈSE

En vue de l'obtention du

DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE

Délivré par l’Institut National Polytechnique de Toulouse
Discipline: Agronomie
Présentée et soutenue par
Guillaume Martin
Le 9 novembre 2009


ANALYSE ET CONCEPTION DE SYSTÈMES FOURRAGERS ANALYSE ET CONCEPTION DE SYSTÈMES FOURRAGERS
FLEXIBLES PAR MODÉLISATION SYSTÉMIQUE ET
SIMULATION DYNAMIQUE

JURY

Benoît Dedieu Directeur de recherche INRA SAD Rapporteur
Gilles Lemaire Directeur de recherche EA Rapporteur
Marc Tchamitchian Chargé de recherche HDR INRA SAD Rapporteur
Jean-Baptiste Coulon Directeur de recherche INRA PHASE Examinateur
Jean-Marc Meynard Directeur de recherche SAD Examinateur
Michel Duru Directeur de recherche INRA EA/SAD Codirecteur de thèse
Roger Martin-Clouaire Directeur de recherche INRA MIA Codirecteur de thèse


Ecole doctorale SEVAB
Unités de recherche :
UMR INRA/INPT-ENSAT 1248 AGrosystèmes et développement terrItoRial
UR INRA 875 Biométrie et Intelligence Artificielle
Directeurs de Thèse : Michel Duru & Roger Martin-Clouaire
1





THÈSE

En vue de l'obtention du

DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE

Délivré par l’Institut National Polytechnique de Toulouse
Discipline: Agronomie
Présentée et soutenue par
Guillaume Martin
Le 9 novembre 2009


ANALYSE ET CONCEPTION DE SYSTÈMES FOURRAGERS ANALYSE ET CONCEPTION DE SYSTÈMES FOURRAGERS
FLEXIBLES PAR MODÉLISATION SYSTÉMIQUE ET
SIMULATION DYNAMIQUE

JURY

Benoît Dedieu Directeur de recherche INRA SAD Rapporteur
Gilles Lemaire Directeur de recherche EA Rapporteur
Marc Tchamitchian Chargé de recherche HDR INRA SAD Rapporteur
Jean-Baptiste Coulon Directeur de recherche INRA PHASE Examinateur
Jean-Marc Meynard Directeur de recherche SAD Examinateur
Michel Duru Directeur de recherche INRA EA/SAD Codirecteur de thèse
Roger Martin-Clouaire Directeur de recherche MIA Codirecteur de thèse


Ecole doctorale SEVAB
Unités de recherche :
UMR INRA/INPT-ENSAT 1248 AGrosystèmes et développement terrItoRial
UR INRA 875 Biométrie et Intelligence Artificielle
Directeurs de Thèse : Michel Duru & Roger Martin-Clouaire



1 Remerciements

Au cours de ces presque trois années, nombreuses sont les personnes dont j’ai croisé la route.
Elles ont su, au travers de discussions régulières ou d’échanges plus ponctuels, partager
leurs connaissances, leurs savoirs-faire, leur enthousiasme, leur bonne humeur et faire de
cette thèse une vraie aventure collective. J’espère qu’elles y ont pris autant de plaisir que
moi.

Mes premiers et chaleureux remerciements s’adressent au quatuor le plus sollicité, le Chet
Baker des systèmes fourragers, le Walter Bonatti de la modélisation, le Maradona du C++ et
le John Travolta des suivis d’élevage.

Michel Duru et Roger Martin Clouaire, codirecteurs de thèse dans des styles très différents et
complémentaires, m’ont fait bénéficier d’un encadrement en « liberté surveillée » hautement
appréciable, me permettant d’aller au terme de mes différentes explorations et de mes divers
projets, non sans me guider au cours de discussions toujours éclairantes. C’est donc en
premier lieu pour vos qualités de formateurs à la recherche que je vous remercie. A cela
s’ajoutent de grandes qualités humaines matérialisées par une bonne dose d’humilité, de
perpétuels encouragements, et un enthousiasme, une ferveur et une pugnacité qui font que
chaque fois que le doute s’installe, un détour par vos bureaux permet d’en ressortir plus
convaincus et regonflés que jamais. Je vous en suis d’autant plus reconnaissant que vos
responsabilités, entre autres vos directions d’unités respectives, n’ont jamais empiété sur la
fréquence ni sur la qualité de nos échanges. J’espère que nous aurons l’occasion de
poursuivre ces interactions fécondes.
Il incombait à Jean-Pierre Rellier la lourde et ambitieuse tâche de m’initier aux joies de la
modélisation informatique. Merci pour ta patience au cours de ma longue et hésitante
initiation, également pour m’avoir aidé, de par ta riche expérience, à prendre du recul sur
3 mon travail. Enfin, je te remercie d’avoir été l’interlocuteur qui ne discute pas de foot avec la
pelouse comme clé d’entrée.
Dans ce travail de modélisation, Jean-Pierre Theau a assuré mon lien avec le terrain et bien
plus, me permettant de garder au moins un pied hors de l’élevage virtuel et informatisé. Je te
remercie Jean-Pierre pour avoir mis de côté tes réserves initiales sur ce type de démarche, et
m’avoir communiqué avec une grande gentillesse et une passion contagieuse ton regard
expert sur l’élevage et les prairies, pour m’avoir mis à disposition des années de récolte de
données, et pour nous avoir introduit et ainsi fait bénéficier de ton crédit auprès des
éleveurs.

Outre ce quatuor, je remercie les personnes sollicitées de façon plus ponctuelles mais dont la
contribution à ce travail a été très significative, toujours éclairante, parfois salvatrice.
Merci donc à Gérard Balent, Justine Carré, Pablo Cruz, Robert Faivre, Philippe Fleury, Sylvie
Granger, Laure Hossard, Etienne Josien, Claire Jouany, Sandra Lavorel et Marie-Angélina
Magne tous contributeurs et donc cosignataires d’au moins un des articles de cette thèse.
Mention particulière à l’un d’entre eux, Olivier Therond, pour tes conseils avisés, tes
encouragements et ton enthousiasme à l’égard de mon travail.
Je remercie également les membres de mon comité de thèse, Stéphane Ingrand, Etienne
Josien et Eric Pottier qui m’ont donné à deux reprises l’occasion d’exposer l’avancée de ma
thèse afin de s’assurer de son bon déroulement. Grâce à Eric Pottier, j’ai également eu
l’opportunité de présenter mes travaux à l’équipe Systèmes Fourragers de l’Institut de
l’Elevage dont je remercie les membres pour le temps qu’ils ont bien voulu m’accorder.
Ma thèse s’insérait dans plusieurs projets (ANR ADD TRANS, ANR VMC VALIDATE,
PSDR Climfourrel). Merci à leurs coordinateurs et participants pour les échanges éclairants
que nous avons eus. Je remercie également les organisateurs et participants des séminaires
Réflexives® et MODELISAD, des Ateliers Pratiques Recherche Participative, et de la mission
Systèmes Fourragers Innovants. J’ai pu, à travers ces diverses expériences, affiner ma
perception du métier de chercheur et ma compréhension des enjeux scientifiques de mon
domaine de recherche dans une ambiance conviviale et constructive. Je remercie enfin les
éleveurs impliqués dans ce travail, bien que je ne les aie que trop peu fréquentés, pour nos
interactions fructueuses et enthousiasmantes.
A cheval sur deux unités de recherche et donc deux équipes, j’ai pris le parti d’éviter la
schizophrénie en passant le plus clair de mon temps dans l’unité de ma discipline d’ancrage,
l’agronomie. Je remercie donc d’abord le personnel de l’UMR AGIR, tout particulièrement
l’équipe ORPHEE pour m’avoir placé dans une ambiance de travail aussi favorable, et les

4 équipes administrative et informatique pour avoir pris en charge mon aversion pour les
questions administratives et informatiques avec beaucoup de gentillesse et de bonne
humeur. Je n’oublie pas le personnel de l’UBIAT, et principalement l’équipe MAD. Merci en
particulier à Fred Garcia pour ton choix voici trois ans lors du concours ASC, et pour, lors de
ce concours, avoir eu ces quelques mots de réconfort qui m’avaient libéré. Enfin, un grand
merci à la communauté de doctorants et CDD de l’UMR AGIR (Lucie Claveouh, Gipsy
SGuillaume, Clémentine CAlline, Jérôme JDury, Laurent LBedou, Anaïs, Cécile Sesseau,
Toky, Pierre, Héloïse, Matthieu, et tous les autres) pour les bons moments passés ensemble.

Benoît Dedieu, Gilles Lemaire et Marc Tchamitchian m'ont fait l'honneur d'être les
rapporteurs de ce travail. Je suis très reconnaissant envers Jean-Baptiste Coulon et Jean-Marc
Meynard qui se sont joints à ce trio pour me faire partager leurs avis sur mon travail lors du
jury de soutenance de thèse. Cet après-midi en leur compagnie fut un moment agréable et
précieux. Merci encore d’en avoir été, et de m’avoir tous fait l’honneur de souligner le plaisir
que vo