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In response to the sustainability issues that agriculture faces in advanced economies, agroecology has gained increasing relevance in scientific, political, and social debates. This has promoted discussion about transitions to agroecology, which represents a significant advancement. Accordingly, it has become a growing field of research. We reviewed the literature on and in support of farm transitions to agroecology in advanced economies in order to identify key research challenges and suggest innovative research paths. Our findings can be summarized as follows: (1) Research that supports exploration and definition of desired futures, whether based on future-oriented modeling or expert-based foresight approaches, should more explicitly include the farm level. It should stimulate the creativity and design ability of farmers and other stakeholders, and also address issues of representation and power among them. (2) Research that creates awareness and assesses farms before, during or after transition requires more holistic and dynamic assessment frameworks. These frameworks need to be more flexible to adapt to the diversity of global and local challenges. Their assessment should explicitly include uncertainty due to the feedback loops and emergent properties of transitions. (3) Research that analyzes and supports farms during transition should focus more on the dynamics of change processes by valuing what happens on the farms. Research should especially give more credence to on-farm experiments conducted by farmers and develop new tools and methods (e.g., for strategic monitoring) to support these transitions. This is the first review of scientific studies of farm transitions to agroecology. Overall, the review indicates that these transitions challenge the system boundaries, temporal horizons, and sustainability dimensions that agricultural researchers usually consider. In this context, farm transitions to agroecology require changes in the current organization and funding of research in order to encourage longer term and more adaptive configurations.

CONTEXT: Agricultural intensification is a major cause of biodiversity loss. Biodiversity conservation and restoration generally involve human intervention. In comparison, rewilding, a radically different approach to address the erosion of biodiversity, aims to increase the ability of ecological processes to act with little or no human intervention, and thus to enhance biodiversity and the supply of ecosystem services. OBJECTIVE: In this review and call to explore the potential of rewilding for agriculture, in particular for livestock systems, we identified effects of agroecological livestock systems on biodiversity and analysed similarities, differences and complementarities between the agroecological transition and the rewilding of livestock systems. METHODS: We researched literature in the Web of Science Core Collection that focussed on biodiversity, livestock, agriculture, rewilding and interactions among them. RESULTS AND CONCLUSIONS: Agricultural rewilding is an emerging form of land use that we conceptually position between agroecology and rewilding. It combines restoration of ecological processes with some degree of agricultural production, most often of animals. Over time, human land-use has aimed to increase plant and animal output, which has degraded the ecological integrity of ecosystems. This process of dewilding accelerated with the advent of agriculture. In recent decades, certain agricultural landscapes and farms have evolved in the opposite direction, decreasing material human inputs and improving ecological integrity. This evolution takes three forms: agroecological transition, agricultural rewilding and rewilding. Of these, the first and third concern relatively large areas. A selection of 11 agricultural rewilding projects established for at least 5 years in the United Kingdom had areas of 121-4402 ha. The projects targeted 48 key species/breeds, 23 of which were ecosystem engineers: 18 grazers, 4 pig breeds and beavers. The main actions to enhance rewilding were extensive grazing and habitat restoration. The main economic activities were meat or animal sales, tourism and education programmes. Agricultural rewilding may provide a multifunctional model to which livestock farms may transition to respond better to societal demands. SIGNIFICANCE: Agricultural rewilding offers a new and inspiring prospect for livestock systems and poses research questions about its relation to agroecology and rewilding, its implementation, its potential for plant production and its value for livestock farmers. The forms it can take remain to be explored, and the potential influence of these forms on biodiversity, ecosystem services and environmental impacts needs to be characterised. Exploring the forms that agricultural rewilding may take requires close collaboration among ecologists, animal scientists and agronomists.

The environmental effects of agriculture and food are much discussed, with competing claims concerning the impacts of conventional and organic farming. Life cycle assessment (LCA) is the method most widely used to assess environmental impacts of agricultural products. Current LCA methodology and studies tend to favour high-input intensive agricultural systems and misrepresent less intensive agroecological systems such as organic agriculture. LCA assesses agroecological systems inadequately for three reasons: (1) a lack of operational indicators for three key environmental issues; (2) a narrow perspective on functions of agricultural systems; and (3) inconsistent modelling of indirect effects. Transitioning agriculture toward greater sustainability is vital. This Perspective argues for more-holistic consideration of organic agriculture in life cycle assessments, widely used to analyse environmental impacts.

Purpose Despite the farm being considered by many as the most suitable level of decision-making and strategic management in agriculture, there is an increasing interest in evaluating agricultural management strategies at the regional level. Recent initiatives attempted to aggregate and generalise farm-level lifecycle inventory (LCI) data and lifecycle impact assessment (LCIA) results to describe the environmental performance of agricultural regions. This article describes our development and application of a regional statistics-based approach for constructing virtual representative farms (VRFs), representing dominant farm types for a given region, as a tool for comparing alternative regional agricultural strategies in contexts of insufficient farm (e.g. LCI) data. Methods Based on statistical sources, we constructed VRFs of the dominant farm types in the largely agricultural region of Brittany, France. Environmental impacts of different agricultural management strategies were estimated at the regional level by modelling the strategies as changes in VRF-based LCIs, calculating LCIAs and extrapolating their mean per-ha impacts to the total land use in the region. Based on this assessment, performed using a regional lifecycle assessment framework, we analysed relative environmental impacts of each management strategy on the region. A strategy-comparison table was built to allow decision makers to understand the potential regional environmental consequences of implementing each strategy. Results and discussion Once VRFs impact assessment results were extrapolated to the regional level, all strategies show environmental impacts per ha similar to those of the baseline, with differences ranging from −15 to +6%. The scenario featuring centralised fodder drying by 50% of cattle farms (50FOD) is the only one featuring surpluses for all products, due to associated cattle diet adjustments including reduced maize silage intake and partial substitution of concentrate feeds. The scenario featuring grass specialisation by all cattle farms (100GRA) shows a large deficit of grassland products, suggesting that a region-wide extensification strategy would not be self-sufficient. Conclusions The method developed enables comparing environmental consequences of region-wide implementation of agricultural strategies, yet, for our case study, it is particularly difficult to identify a “best” one. Nonetheless, the method serves as an initial step for preselecting strategies to investigate at a more detailed level. Prioritisation of a given strategy would likely be based on the environmental pressures considered most pressing by regional decision makers.

L'outil EDEN estime les impacts environnementaux ainsi que des impacts économiques et sociaux. Il a permis de faire des comparaisons entre les 47 fermes laitières pris en exemple dans l'étude confirmant sa pertinence à identifier les caractéristiques des fermes ayant le plus d'impact sur l'environnement.

Rapport de l’Expertise scientifique collective réalisée par l’INRA à la demande des ministères en charge de l'Ecologie et de l'Agriculture, et de l'Ademe; Rôles, impacts et services issus des élevages en Europe. Rapport final

Environ. Sci. Technol.ISI Document Delivery No.: CR5WTTimes Cited: 0Cited Reference Count: 50Liao, Wenjie van der Werf, Hayo M. G. Salmon-Monviola, JordyEuropean Union Marie-Curie FP7 COFUND People Program through AgreenSkills fellowship [267196]W.L. received support from the European Union Marie-Curie FP7 COFUND People Program through the award of an AgreenSkills fellowship (grant agreement no. 267196).Amer chemical socWashington; One of the major challenges in environmental life cycle assessment (LCA) of crop production is the nonlinearity between nitrogen (N) fertilizer inputs and onsite N emissions resulting from complex biogeochemical processes. A few studies have addressed this nonlinearity by combining process-based N simulation models with LCA, but none accounted for nitrate (NO3-) flows across fields. In this study, we present a new method, TNT2-LCA, that couples the topography-based simulation of nitrogen transfer and transformation (TNT2) model with LCA, and compare the new method with a current LCA method based on a French life cycle inventory database. Application of the two methods to a case study of crop production in a catchment in France showed that, compared to the current method, TNT2-LCA allows delineation of more appropriate temporal limits when developing data for on-site N emissions associated with specific crops in this catchment. It also improves estimates of NO3- emissions by better consideration of agricultural practices, soil-climatic conditions, and spatial interactions of NO3- flows across fields, and by providing predicted crop yield. The new method presented in this study provides improved LCA of crop production at the catchment scale.

Dans les systèmes de production de viande bovine, les effets sur l’environnement sont principalement liés à l’entretien du troupeau allaitant. Une analyse de cycle de vie a été réalisée. Elle a montré que pendant la phase d’engraissement, la nature de la ration module les effets sur l’environnement, en particulier les émissions de gaz à effet de serre. Toutefois, l’amélioration des performances environnementales du système dans sa totalité nécessite d’opérer simultanément plusieurs changements dans la conduite des animaux. L’élevage contribue à certaines atteintes à l’environnement, comme les émissions de gaz à effet de serre (GES) qui constituent actuellement une préoccupation majeure. Il est donc indispensable d’analyser les causes de ces atteintes et de proposer des solutions pour les réduire. Dans ce but, les impacts des systèmes d’élevage de bovins à viande ont été évalués par analyse de cycle de vie en collaboration avec l’unité Sas. Dans une première étude, trois systèmes d’engraissement de taurillons ont été comparés : à base d’ensilage de maïs, à base de foin et d’aliment concentré, et composé presque exclusivement de concentré. Ce dernier système produit beaucoup moins de méthane entérique que les deux autres, mais la différence s’atténue quand on considère l’ensemble des GES. Ce système est le plus consommateur d’énergie et présente le plus fort risque d’eutrophisation. Le régime à base d’ensilage de maïs est le moins consommateur d’énergie, et le système foin – concentré présente le plus faible risque d’eutrophisation. Une seconde étude a analysé les effets de l’ensemble du système d’élevage bovin viande sur l’environnement. La phase d’élevage (vache allaitante et son veau, génisse de renouvellement, « atelier naisseur ») contribue à environ 90% des émissions totales de GES et du risque d’eutrophisation, et à 83% de la consommation d’énergie. La contribution principale aux émissions de GES est la production de méthane entérique, le risque d’eutrophisation est en premier lieu lié à l’utilisation de fourrages (pâturés ou conservés). Huit propositions pour améliorer les performances environnementales du système ont été analysées. Aucune d’elles, appliquée seule, n’a d’effet important. L’application simultanée de plusieurs changements de conduite du système (vêlage à 2 ans, optimisation de l’utilisation de l’herbe, diminution de la fertilisation azotée, enrichissement de la ration en oméga 3, remplacement du tourteau de soja par du tourteau de colza) permet une réduction de l’ordre de 15% des impacts environnementaux.

absent

Among its many wonders, France is famous for its food. The eighth edition of the “International Conference on Life Cycle Assessment in the Agri-Food Sector” was held there for the first time in 2012. The LCA Food conferences are the world’s premier scientific forum on LCA in the agri-food sector. The previous conferences took place in Belgium (1996, 1998), Sweden (2001, 2007), Denmark (2003), Switzerland (2008) and Italy (2010). LCA Food 2012 took place in Saint Malo (western France) from 1–4 October. It was organised by INRA, the French National Institute for Agricultural Research, with the support of ADEME, the French Environment and Energy Management Agency. It was supported by ten sponsors (see conferencewebsite) and our indefatigable INRA colleagues of the organising committee. The 23-person international scientific committee reviewed 362 abstracts and 110 six-page papers.

The MEANS platform (Multi-critEria AssessmeNt of Sustainability), launched in 2012, will allow researchteams of INRA, the French National Institute for Agricultural Research, to perform multi-criteriasustainability assessment of agri-food systems. The main objective of the platform is to develop andprovide multi-criteria assessment tools and associated databases. MEANS is under development. Theplatform has been designed as a computer model of the shared structure of multi-criteria assessmentmethods. Thus the platform is able to provide several multi-criteria assessment methods. At first, theMEANS software is designed for environmental assessment within the methodological framework of LifeCycle Assessment (LCA), applied to agri-food systems. When performing an LCA, several types ofmodels can be used (simulation of farmer practices, models of pollutant emissions, methods for impactassessment). Data describing the systems or data used in calculations of indicators are provided in thedatabase associated to the software. INRA resources for multi-criteria assessment (assessmentmethods, simulation models, data) will be made available through the platform.; La plateforme MEANS (MulticritEria AssessmeNt of Sustainability), lancée en 2012, va permettre auxéquipes de recherche INRA de réaliser des analyses multicritères de la durabilité des systèmes deproduction agricole et de transformation des produits. La principale mission de MEANS est de créer etmettre à disposition des outils de calcul et des bases de données nécessaires à la réalisationd’analyses multicritères. La plateforme est en développement. L’architecture de la plateforme estconstruite comme une traduction informatique de la démarche commune aux méthodes d’analysemulticritère, ce qui lui permet d’héberger plusieurs méthodes d’analyse multicritère. Dans un premiertemps, l’outil logiciel de la plateforme est développé pour mettre en oeuvre des analyses relevant ducadre méthodologique de l’Analyse du Cycle de Vie (ACV) appliquée aux systèmes agricoles et agroalimentaires.L’ACV permet de valoriser différents niveaux de modèles (simulateur d’itinérairetechnique, modèles de calcul des flux de polluants, méthodes d’analyse d’impact). Des bases dedonnées associées aux outils fourniront des informations décrivant les systèmes et des donnéesnécessaires aux calculs des indicateurs. A terme, la plateforme MEANS permettra de capitaliser lesressources de l’INRA pour l’analyse multicritère (méthodes d’analyse, modèles de simulation, données).

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Avec la prise de conscience de la menace liée aux émissions de CO2, les matériaux biosourcés sont de plus en plus utilisés dans le bâtiment en remplacement des matériaux courants. Les matériaux biosourcés sont des produits qui, au-delà de leurs intérêts fonctionnels, sont susceptibles d’offrir des avantages environnementaux en limitant l’utilisation de ressources fossiles non renouvelables et en réduisant le bilan des émissions de gaz à effet de serre par absorption du CO2 nécessaire à la croissance des plantes. Le comportement d’un matériau de construction peut être étudié à différentes échelles imbriquées (échelle du matériau, de l’élément de construction et de l’objet construit) et pour différentes fonctions (l’isolation thermique ou phonique, ou encore la portance). Ce travail fait état des connaissances sur les matériaux biosourcés et des besoins pour permettre de comparer, en utilisant la méthode d’analyse de cycle de vie, leurs performances technologiques et environnementales à celles des matériaux classiques en prenant en compte les aspects multi-échelle et multi-fonctionnel. La méthodologie proposée pour la prise en compte de ces aspects dans la méthode ACV permet d’évaluer a priori les besoins en connaissances et le niveau de complexité d’une évaluation environnementale destinée à comparer des matériaux pour la construction.

International audience

Emission of greenhouse gas, developing management and animal farming systems to assist mitigation. Livestock and Global Climate Change 2008

Environmental impact assessment of salmonid feeds using life cycle assessment (LCA)

In order to not exceed the environmental planetary boundaries and ensure a good life for future generations, the food systems have to be sustainable. This thesis proposes to assess the sustainability of dietary patterns by integrating environmental, economic or socio-cultural and nutrition indicators.This thesis is based on data from the NutriNet-Santé cohort and those collected in the BioNutriNet project. In particular, during the BioNutriNet project data on the environmental impacts of food production by distinguishing between organic and conventional production methods, as well as food prices by also distinguishing production methods and places of purchase were collected. We proposed three approaches to evaluate the sustainability of dietary patterns within the cohort: an approach based on greenhouse gas emissions related to the production of diets, a more exploratory approach leading to a typology and finally an a priori approach consisting of creating an index to assess the sustainability of French diets. In a second step, we assessed the associations between diets identified as sustainable and the risk of obesity, overweight, cancer and/or cardiovascular disease and with body weight gain. Finally, from the data, we proposed more or less conservative solutions for sustainable diets using optimization.We were able to identify different dietary patterns according to their sustainability. The approach chosen has little impact on the structure of the most sustainable diets. The proportion of food groups in these most sustainable diets were almost 50% fruit and vegetables, 15% starch, 10% dairy products, 3% meat and 2% fish, and 4% soybean products. The most important difference between the three approaches relies on the contribution of organic foods to diets. We have observed a decrease in the risk of obesity, overweight and cancer for those who adopted the most sustainable dietary patterns. Finally, solutions from the optimization showed that from the least to the most disruptive scenarios, the contributions of fruits, vegetables, starch and soybean increase while those of animal foods and fatty and sweet foods decrease. Trends were independent of the level of vegetal-based food in the initial diets. Several solutions could be found to meet environmental challenges, while remaining economically accessible and covering the main nutritional needs. The choice of scenarios will have to be discussed in the light of the effort that we want to make on food in relation to other areas.Finally, the work carried out during this thesis showed that it is possible to identify and propose diets on good nutritional quality and to meet in part to environmental and public health emergencies while trying to ensure their economic accessibility and acceptability. In the context of unsustainable food systems and an increasing prevalence of chronic diseases, these results may be of major interest to justify the integration of sustainability into agricultural and public health policies., Rendre les systèmes alimentaires durables est une nécessité pour ne pas dépasser les limites planétaires et garantir une vie dans de bonnes conditions aux prochaines générations. Cette thèse propose d’évaluer la durabilité de l’alimentation à une échelle individuelle en intégrant des indicateurs relatifs à l’environnement, l’économie ou le socio-culturel et la nutrition.Les travaux de cette thèse se basent sur les données de la cohorte NutriNet-Santé et celles recueillies lors du projet ANR-BioNutriNet. En particulier, le projet BioNutriNet a permis de recueillir des données sur les impacts environnementaux de la production de nombreux aliments en distinguant les modes de production biologique et conventionnel, ainsi que le prix des aliments en distinguant également les modes de production et les lieux d’achat. Nous avons proposé trois approches pour distinguer les comportements alimentaires selon leur durabilité au sein de notre cohorte : une approche se basant uniquement sur les émissions de gaz à effet de serre liées à la production des régimes alimentaires, une approche plus exploratoire donnant lieu à une typologie et enfin une approche a priori consistant à créer un indice d’évaluation de la durabilité des régimes alimentaires français. Dans un second temps, nous avons évalué les associations entre les régimes identifiés comme durables et les survenues d’obésité, de surpoids, de cancer et/ou de maladie cardiovasculaire et avec la prise de masse corporelle. Enfin, à partir des données, nous avons proposé des solutions plus ou moins conservatrices de régimes alimentaires durables en utilisant l’optimisation.Les résultats de ce travail montrent qu’au sein de la cohorte il est possible d’identifier des différences de comportements alimentaires selon leur durabilité. La structure de ces régimes plus durable ne diffère que très peu selon l’approche choisie. Les proportions en masse des groupes alimentaires dans les régimes alimentaires les plus durables sont d’environ 50% de fruits et légumes, 15% de féculents, 10% de produits laitiers, 3% de viande et 2% de poisson, 4% de soja. La différence la plus importante entre les trois approches concerne la contribution des aliments biologiques dans les régimes. On a observé une diminution du risque de survenue de l’obésité, du surpoids et des cancers pour les personnes adoptant les comportements alimentaires les plus durables selon nos indicateurs. Enfin, les solutions de l’optimisation montrent qu’en allant vers les scénarios les plus disruptifs, les contributions des fruits, légumes, féculents et sojas augmentent alors que celles des aliments d’origine animale et des aliments gras et sucrés ou salés diminuent. Ceci, peu importe le niveau de végétalisation des régimes de départ. Plusieurs solutions pourraient permettre de répondre aux enjeux environnementaux, tout en restant accessibles économiquement et en couvrant les besoins nutritionnels. Le choix du scénario sera à discuter au regard de l’effort que l’on souhaite faire porter à l’alimentation par rapport aux autres domaines.Finalement, les travaux menés au cours de cette thèse ont permis d’identifier et de proposer des régimes de bonne qualité nutritionnelle et parvenant à répondre en partie aux urgences environnementales et de santé publique tout en tentant de veiller à leur accessibilité économique et à leur acceptabilité. Dans un contexte de systèmes alimentaires non viables sur le long terme et d'une prévalence importante et croissante des maladies chroniques, ces résultats sont importants pour justifier la prise en compte de la durabilité dans les politiques agricoles et de santé publique.

This thesis addresses the environmental impacts of cattle production systems. The first objective of this thesis was to analyse and compare the environmental impacts of suckler-beef and dairy production systems using attributional life cycle assessment (ALCA). Subsequently, the effects of mitigation practices for suckler-beef production systems were assessed. The second objective addressed methodology development by exploring possible consequences due to an increase in preference for grass-based milk using consequential LCA (CLCA).For a suckler-beef production system, enteric methane fermentation was the main contributor to the climate change impact, and grassland production contributed most to other impacts (cumulative energy demand, eutrophication, acidification and land occupation). The suckler cow-calf herd substantially contributed to the impacts of the suckler-beef system. The most effective mitigation practice for the suckler-beef production system was decreasing calving age from 3 to 2 years. The use of lipids rich in omega-3 fatty acids in ruminant diets did not substantially affect the impacts of the suckler-beef production system. Simultaneous application of several compatible practices can substantially mitigate the impacts of the suckler-beef production system. The application of certain practices (e.g. reducing ungrazed grass losses, fattening heifers not used for replacement and reducing calving age) reduced land occupation. Alternative uses for the “released land”, e.g. the introduction of forest to sequester C into biomass, seems promising. For dairy production systems, the assessment focused on a grass-based vs. maize-silage-based system, dual-purpose breed (Normande) vs. specialised breed (Holstein) and the effect of increasing milk yield per cow, using the ALCA approach. Independent of co-product handling methods, the impacts per kg of milk were lower with the maize-silage-based system and with Holstein cows (except for eutrophication). Increasing milk yield per cow by increasing feed energy intake and applying more intensive management (first calving at 2 years) decreased the impacts of milk and its beef co-product. The consequences of converting a maize-silage-based to a grass-based dairy farm in France to meet the increased domestic preference for grass-based milk were assessed using the CLCA approach. This farm conversion caused land-use change outside the dairy farm and thus substantially increased the impacts of the whole production system and the milk it produced.; Cette thèse porte sur l’étude des impacts environnementaux de systèmes de production de bovins. Le premier objectif était d’analyser et de comparer les impacts environnementaux de systèmes de production de viande et de lait par analyse de cycle de vie (ACV) attributionnelle. Les effets de pratiques d’atténuation de ces impacts ont été évalués pour les systèmes de production de viande. Le second objectif était un développement méthodologique afin d’explorer les conséquences possibles d’une préférence accrue pour un lait produit à base d’herbe, par ACV conséquentielle. Dans un système de production de viande par le troupeau allaitant, le méthane entérique a été le principal contributeur à l’impact changement climatique, et la production de l’herbe a été la principale contributrice aux autres impacts (demande énergétique cumulée, eutrophisation, acidification, occupation du sol). L’atelier naisseur (vaches allaitantes et leurs veaux, génisses) a contribué de manière majeure aux impacts du système allaitant dans son ensemble. La pratique d’atténuation la plus efficace pour le système a été la diminution de l’âge au vêlage de 3 à 2 ans. L’utilisation de lipides riches en acides gras oméga-3 dans le régime a très peu affecté les impacts du système. L’application simultanée de plusieurs pratiques d’atténuation compatibles entre elles réduit sensiblement les impacts. L’application de pratiques telles que la réduction du gaspillage d’herbe, l’engraissement des génisses non utilisées pour le renouvellement et la diminution de l’âge au vêlage réduisent l’occupation du sol. Un usage alternatif des terres libérées tel que la plantation de forêt pour séquestrer du carbone dans la biomasse semble prometteur. L’étude de systèmes de production de lait a été centrée sur les comparaisons de systèmes à base d’herbe ou d’ensilage de maïs, d’une race spécialisée (Holstein) ou mixte (Normande) et sur l’effet du niveau de production laitière par ACV attributionnelle. Quelle que soit la méthode d’attribution des impacts aux co-produits, les impacts par kg de lait ont été plus faibles pour les systèmes à base d’ensilage de maïs et pour les Holstein, sauf pour l’eutrophisation. L’accroissement de la production de lait par vache grâce à une consommation d’énergie accrue et au vêlage à 2 ans a permis de réduire les impacts du lait et de son co-produit viande. Les conséquences de la conversion d’une exploitation laitière utilisant beaucoup de maïs ensilage vers une exploitation utilisant de l’herbe comme unique source de fourrage pour répondre à une demande de lait produit à base d’herbe en France ont été évaluées par ACV conséquentielle. Cette conversion entraîne des changements notables de l’utilisation des sols en dehors de l’exploitation, et donc un fort accroissement des impacts du système dans son ensemble et du lait produit.

This thesis addresses the environmental impacts of cattle production systems. The first objective of this thesis was to analyse and compare the environmental impacts of suckler-beef and dairy production systems using attributional life cycle assessment (ALCA). Subsequently, the effects of mitigation practices for suckler-beef production systems were assessed. The second objective addressed methodology development by exploring possible consequences due to an increase in preference for grass-based milk using consequential LCA (CLCA). For a suckler-beef production system, enteric methane fermentation was the main contributor to the climate change impact, and grassland production contributed most to other impacts (cumulative energy demand, eutrophication, acidification and land occupation). The suckler cow-calf herd substantially contributed to the impacts of the suckler-beef system. The most effective mitigation practice for the suckler-beef production system was decreasing calving age from 3 to 2 years. The use of lipids rich in omega-3 fatty acids in ruminant diets did not substantially affect the impacts of the suckler-beef production system. Simultaneous application of several compatible practices can substantially mitigate the impacts of the suckler-beef production system. The application of certain practices (e.g. reducing ungrazed grass losses, fattening heifers not used for replacement and reducing calving age) reduced land occupation. Alternative uses for the “released land”, e.g. the introduction of forest to sequester C into biomass, seems promising. For dairy production systems, the assessment focused on a grass-based vs. maize-silage-based system, dual-purpose breed (Normande) vs. specialised breed (Holstein) and the effect of increasing milk yield per cow, using the ALCA approach. Independent of co-product handling methods, the impacts per kg of milk were lower with the maize-silage-based system and with Holstein cows (except for eutrophication). Increasing milk yield per cow by increasing feed energy intake and applying more intensive management (first calving at 2 years) decreased the impacts of milk and its beef co-product. The consequences of converting a maize- ilagebased to a grass-based dairy farm in France to meet the increased domestic preference for grass-based milk were assessed using the CLCA approach. This farm conversion caused landuse change outside the dairy farm and thus substantially increased the impacts of the whole production system and the milk it produced.; Cette thèse porte sur l’étude des impacts environnementaux de systèmes de production de bovins. Le premier objectif était d’analyser et de comparer les impacts environnementaux de systèmes de production de viande et de lait par analyse de cycle de vie (ACV) attributionnelle. Les effets de pratiques d’atténuation de ces impacts ont été évalués pour les systèmes de production de viande. Le second objectif était un développement méthodologique afin d’explorer les conséquences possibles d’une préférence accrue pour un lait produit à base d’herbe, par ACV conséquentielle. Dans un système de production de viande par le troupeau allaitant, le méthane entérique a été le principal contributeur à l’impact changement climatique, et la production de l’herbe a été la principale contributrice aux autres impacts (demande énergétique cumulée, eutrophisation, acidification, occupation du sol). L’atelier naisseur (vaches allaitantes et leurs veaux, génisses) a contribué de manière majeure aux impacts du système allaitant dans son ensemble. La pratique d’atténuation la plus efficace pour le système a été la diminution de l’âge au vêlage de 3 à 2 ans. L’utilisation de lipides riches en acides gras oméga-3 dans le régime a très peu affecté les impacts du système. L’application simultanée de plusieurs pratiques d’atténuation compatibles entre elles réduit sensiblement les impacts. L’application de pratiques telles que la réduction du gaspillage d’herbe, l’engraissement des génisses non utilisées pour le renouvellement et la diminution de l’âge au vêlage réduisent l’occupation du sol. Un usage alternatif des terres libérées tel que la plantation de forêt pour séquestrer du carbone dans la biomasse semble prometteur. L’étude de systèmes de production de lait a été centrée sur les comparaisons de systèmes à base d’herbe ou d’ensilage de maïs, d’une race spécialisée (Holstein) ou mixte (Normande) et sur l’effet du niveau de production laitière par ACV attributionnelle. Quelle que soit la méthode d’attribution des impacts aux co-produits, les impacts par kg de lait ont été plus faibles pour les systèmes à base d’ensilage de maïs et pour les Holstein, sauf pour l’eutrophisation. L’accroissement de la production de lait par vache grâce à une consommation d’énergie accrue et au vêlage à 2 ans a permis de réduire les impacts du lait et de son co-produit viande. Les conséquences de la conversion d’une exploitation laitière utilisant beaucoup de maïs ensilage vers une exploitation utilisant de l’herbe comme unique source de fourrage pour répondre à une demande de lait produit à base d’herbe en France ont été évaluées par ACV conséquentielle. Cette conversion entraîne des changements notables de l’utilisation des sols en dehors de l’exploitation, et donc un fort accroissement des impacts du système dans son ensemble et du lait produit.

This thesis addresses the environmental impacts of cattle production systems. The first objective of this thesis was to analyse and compare the environmental impacts of suckler-beef and dairy production systems using attributional life cycle assessment (ALCA). Subsequently, the effects of mitigation practices for suckler-beef production systems were assessed. The second objective addressed methodology development by exploring possible consequences due to an increase in preference for grass-based milk using consequential LCA (CLCA).For a suckler-beef production system, enteric methane fermentation was the main contributor to the climate change impact, and grassland production contributed most to other impacts (cumulative energy demand, eutrophication, acidification and land occupation). The suckler cow-calf herd substantially contributed to the impacts of the suckler-beef system. The most effective mitigation practice for the suckler-beef production system was decreasing calving age from 3 to 2 years. The use of lipids rich in omega-3 fatty acids in ruminant diets did not substantially affect the impacts of the suckler-beef production system. Simultaneous application of several compatible practices can substantially mitigate the impacts of the suckler-beef production system. The application of certain practices (e.g. reducing ungrazed grass losses, fattening heifers not used for replacement and reducing calving age) reduced land occupation. Alternative uses for the “released land”, e.g. the introduction of forest to sequester C into biomass, seems promising. For dairy production systems, the assessment focused on a grass-based vs. maize-silage-based system, dual-purpose breed (Normande) vs. specialised breed (Holstein) and the effect of increasing milk yield per cow, using the ALCA approach. Independent of co-product handling methods, the impacts per kg of milk were lower with the maize-silage-based system and with Holstein cows (except for eutrophication). Increasing milk yield per cow by increasing feed energy intake and applying more intensive management (first calving at 2 years) decreased the impacts of milk and its beef co-product. The consequences of converting a maize-silage-based to a grass-based dairy farm in France to meet the increased domestic preference for grass-based milk were assessed using the CLCA approach. This farm conversion caused land-use change outside the dairy farm and thus substantially increased the impacts of the whole production system and the milk it produced.; Cette thèse porte sur l’étude des impacts environnementaux de systèmes de production de bovins. Le premier objectif était d’analyser et de comparer les impacts environnementaux de systèmes de production de viande et de lait par analyse de cycle de vie (ACV) attributionnelle. Les effets de pratiques d’atténuation de ces impacts ont été évalués pour les systèmes de production de viande. Le second objectif était un développement méthodologique afin d’explorer les conséquences possibles d’une préférence accrue pour un lait produit à base d’herbe, par ACV conséquentielle. Dans un système de production de viande par le troupeau allaitant, le méthane entérique a été le principal contributeur à l’impact changement climatique, et la production de l’herbe a été la principale contributrice aux autres impacts (demande énergétique cumulée, eutrophisation, acidification, occupation du sol). L’atelier naisseur (vaches allaitantes et leurs veaux, génisses) a contribué de manière majeure aux impacts du système allaitant dans son ensemble. La pratique d’atténuation la plus efficace pour le système a été la diminution de l’âge au vêlage de 3 à 2 ans. L’utilisation de lipides riches en acides gras oméga-3 dans le régime a très peu affecté les impacts du système. L’application simultanée de plusieurs pratiques d’atténuation compatibles entre elles réduit sensiblement les impacts. L’application de pratiques telles que la réduction du gaspillage d’herbe, l’engraissement des génisses non utilisées pour le renouvellement et la diminution de l’âge au vêlage réduisent l’occupation du sol. Un usage alternatif des terres libérées tel que la plantation de forêt pour séquestrer du carbone dans la biomasse semble prometteur. L’étude de systèmes de production de lait a été centrée sur les comparaisons de systèmes à base d’herbe ou d’ensilage de maïs, d’une race spécialisée (Holstein) ou mixte (Normande) et sur l’effet du niveau de production laitière par ACV attributionnelle. Quelle que soit la méthode d’attribution des impacts aux co-produits, les impacts par kg de lait ont été plus faibles pour les systèmes à base d’ensilage de maïs et pour les Holstein, sauf pour l’eutrophisation. L’accroissement de la production de lait par vache grâce à une consommation d’énergie accrue et au vêlage à 2 ans a permis de réduire les impacts du lait et de son co-produit viande. Les conséquences de la conversion d’une exploitation laitière utilisant beaucoup de maïs ensilage vers une exploitation utilisant de l’herbe comme unique source de fourrage pour répondre à une demande de lait produit à base d’herbe en France ont été évaluées par ACV conséquentielle. Cette conversion entraîne des changements notables de l’utilisation des sols en dehors de l’exploitation, et donc un fort accroissement des impacts du système dans son ensemble et du lait produit.

This thesis addresses the environmental impacts of cattle production systems. The first objective of this thesis was to analyse and compare the environmental impacts of suckler-beef and dairy production systems using attributional life cycle assessment (ALCA). Subsequently, the effects of mitigation practices for suckler-beef production systems were assessed. The second objective addressed methodology development by exploring possible consequences due to an increase in preference for grass-based milk using consequential LCA (CLCA). For a suckler-beef production system, enteric methane fermentation was the main contributor to the climate change impact, and grassland production contributed most to other impacts (cumulative energy demand, eutrophication, acidification and land occupation). The suckler cow-calf herd substantially contributed to the impacts of the suckler-beef system. The most effective mitigation practice for the suckler-beef production system was decreasing calving age from 3 to 2 years. The use of lipids rich in omega-3 fatty acids in ruminant diets did not substantially affect the impacts of the suckler-beef production system. Simultaneous application of several compatible practices can substantially mitigate the impacts of the suckler-beef production system. The application of certain practices (e.g. reducing ungrazed grass losses, fattening heifers not used for replacement and reducing calving age) reduced land occupation. Alternative uses for the “released land”, e.g. the introduction of forest to sequester C into biomass, seems promising. For dairy production systems, the assessment focused on a grass-based vs. maize-silage-based system, dual-purpose breed (Normande) vs. specialised breed (Holstein) and the effect of increasing milk yield per cow, using the ALCA approach. Independent of co-product handling methods, the impacts per kg of milk were lower with the maize-silage-based system and with Holstein cows (except for eutrophication). Increasing milk yield per cow by increasing feed energy intake and applying more intensive management (first calving at 2 years) decreased the impacts of milk and its beef co-product. The consequences of converting a maize- ilagebased to a grass-based dairy farm in France to meet the increased domestic preference for grass-based milk were assessed using the CLCA approach. This farm conversion caused landuse change outside the dairy farm and thus substantially increased the impacts of the whole production system and the milk it produced.; Cette thèse porte sur l’étude des impacts environnementaux de systèmes de production de bovins. Le premier objectif était d’analyser et de comparer les impacts environnementaux de systèmes de production de viande et de lait par analyse de cycle de vie (ACV) attributionnelle. Les effets de pratiques d’atténuation de ces impacts ont été évalués pour les systèmes de production de viande. Le second objectif était un développement méthodologique afin d’explorer les conséquences possibles d’une préférence accrue pour un lait produit à base d’herbe, par ACV conséquentielle. Dans un système de production de viande par le troupeau allaitant, le méthane entérique a été le principal contributeur à l’impact changement climatique, et la production de l’herbe a été la principale contributrice aux autres impacts (demande énergétique cumulée, eutrophisation, acidification, occupation du sol). L’atelier naisseur (vaches allaitantes et leurs veaux, génisses) a contribué de manière majeure aux impacts du système allaitant dans son ensemble. La pratique d’atténuation la plus efficace pour le système a été la diminution de l’âge au vêlage de 3 à 2 ans. L’utilisation de lipides riches en acides gras oméga-3 dans le régime a très peu affecté les impacts du système. L’application simultanée de plusieurs pratiques d’atténuation compatibles entre elles réduit sensiblement les impacts. L’application de pratiques telles que la réduction du gaspillage d’herbe, l’engraissement des génisses non utilisées pour le renouvellement et la diminution de l’âge au vêlage réduisent l’occupation du sol. Un usage alternatif des terres libérées tel que la plantation de forêt pour séquestrer du carbone dans la biomasse semble prometteur. L’étude de systèmes de production de lait a été centrée sur les comparaisons de systèmes à base d’herbe ou d’ensilage de maïs, d’une race spécialisée (Holstein) ou mixte (Normande) et sur l’effet du niveau de production laitière par ACV attributionnelle. Quelle que soit la méthode d’attribution des impacts aux co-produits, les impacts par kg de lait ont été plus faibles pour les systèmes à base d’ensilage de maïs et pour les Holstein, sauf pour l’eutrophisation. L’accroissement de la production de lait par vache grâce à une consommation d’énergie accrue et au vêlage à 2 ans a permis de réduire les impacts du lait et de son co-produit viande. Les conséquences de la conversion d’une exploitation laitière utilisant beaucoup de maïs ensilage vers une exploitation utilisant de l’herbe comme unique source de fourrage pour répondre à une demande de lait produit à base d’herbe en France ont été évaluées par ACV conséquentielle. Cette conversion entraîne des changements notables de l’utilisation des sols en dehors de l’exploitation, et donc un fort accroissement des impacts du système dans son ensemble et du lait produit.

This thesis addresses the environmental impacts of cattle production systems. The first objective of this thesis was to analyse and compare the environmental impacts of suckler-beef and dairy production systems using attributional life cycle assessment (ALCA). Subsequently, the effects of mitigation practices for suckler-beef production systems were assessed. The second objective addressed methodology development by exploring possible consequences due to an increase in preference for grass-based milk using consequential LCA (CLCA). For a suckler-beef production system, enteric methane fermentation was the main contributor to the climate change impact, and grassland production contributed most to other impacts (cumulative energy demand, eutrophication, acidification and land occupation). The suckler cow-calf herd substantially contributed to the impacts of the suckler-beef system. The most effective mitigation practice for the suckler-beef production system was decreasing calving age from 3 to 2 years. The use of lipids rich in omega-3 fatty acids in ruminant diets did not substantially affect the impacts of the suckler-beef production system. Simultaneous application of several compatible practices can substantially mitigate the impacts of the suckler-beef production system. The application of certain practices (e.g. reducing ungrazed grass losses, fattening heifers not used for replacement and reducing calving age) reduced land occupation. Alternative uses for the “released land”, e.g. the introduction of forest to sequester C into biomass, seems promising. For dairy production systems, the assessment focused on a grass-based vs. maize-silage-based system, dual-purpose breed (Normande) vs. specialised breed (Holstein) and the effect of increasing milk yield per cow, using the ALCA approach. Independent of co-product handling methods, the impacts per kg of milk were lower with the maize-silage-based system and with Holstein cows (except for eutrophication). Increasing milk yield per cow by increasing feed energy intake and applying more intensive management (first calving at 2 years) decreased the impacts of milk and its beef co-product. The consequences of converting a maize- ilagebased to a grass-based dairy farm in France to meet the increased domestic preference for grass-based milk were assessed using the CLCA approach. This farm conversion caused landuse change outside the dairy farm and thus substantially increased the impacts of the whole production system and the milk it produced.; Cette thèse porte sur l’étude des impacts environnementaux de systèmes de production de bovins. Le premier objectif était d’analyser et de comparer les impacts environnementaux de systèmes de production de viande et de lait par analyse de cycle de vie (ACV) attributionnelle. Les effets de pratiques d’atténuation de ces impacts ont été évalués pour les systèmes de production de viande. Le second objectif était un développement méthodologique afin d’explorer les conséquences possibles d’une préférence accrue pour un lait produit à base d’herbe, par ACV conséquentielle. Dans un système de production de viande par le troupeau allaitant, le méthane entérique a été le principal contributeur à l’impact changement climatique, et la production de l’herbe a été la principale contributrice aux autres impacts (demande énergétique cumulée, eutrophisation, acidification, occupation du sol). L’atelier naisseur (vaches allaitantes et leurs veaux, génisses) a contribué de manière majeure aux impacts du système allaitant dans son ensemble. La pratique d’atténuation la plus efficace pour le système a été la diminution de l’âge au vêlage de 3 à 2 ans. L’utilisation de lipides riches en acides gras oméga-3 dans le régime a très peu affecté les impacts du système. L’application simultanée de plusieurs pratiques d’atténuation compatibles entre elles réduit sensiblement les impacts. L’application de pratiques telles que la réduction du gaspillage d’herbe, l’engraissement des génisses non utilisées pour le renouvellement et la diminution de l’âge au vêlage réduisent l’occupation du sol. Un usage alternatif des terres libérées tel que la plantation de forêt pour séquestrer du carbone dans la biomasse semble prometteur. L’étude de systèmes de production de lait a été centrée sur les comparaisons de systèmes à base d’herbe ou d’ensilage de maïs, d’une race spécialisée (Holstein) ou mixte (Normande) et sur l’effet du niveau de production laitière par ACV attributionnelle. Quelle que soit la méthode d’attribution des impacts aux co-produits, les impacts par kg de lait ont été plus faibles pour les systèmes à base d’ensilage de maïs et pour les Holstein, sauf pour l’eutrophisation. L’accroissement de la production de lait par vache grâce à une consommation d’énergie accrue et au vêlage à 2 ans a permis de réduire les impacts du lait et de son co-produit viande. Les conséquences de la conversion d’une exploitation laitière utilisant beaucoup de maïs ensilage vers une exploitation utilisant de l’herbe comme unique source de fourrage pour répondre à une demande de lait produit à base d’herbe en France ont été évaluées par ACV conséquentielle. Cette conversion entraîne des changements notables de l’utilisation des sols en dehors de l’exploitation, et donc un fort accroissement des impacts du système dans son ensemble et du lait produit.

This thesis addresses the environmental impacts of cattle production systems. The first objective of this thesis was to analyse and compare the environmental impacts of suckler-beef and dairy production systems using attributional life cycle assessment (ALCA). Subsequently, the effects of mitigation practices for suckler-beef production systems were assessed. The second objective addressed methodology development by exploring possible consequences due to an increase in preference for grass-based milk using consequential LCA (CLCA).For a suckler-beef production system, enteric methane fermentation was the main contributor to the climate change impact, and grassland production contributed most to other impacts (cumulative energy demand, eutrophication, acidification and land occupation). The suckler cow-calf herd substantially contributed to the impacts of the suckler-beef system. The most effective mitigation practice for the suckler-beef production system was decreasing calving age from 3 to 2 years. The use of lipids rich in omega-3 fatty acids in ruminant diets did not substantially affect the impacts of the suckler-beef production system. Simultaneous application of several compatible practices can substantially mitigate the impacts of the suckler-beef production system. The application of certain practices (e.g. reducing ungrazed grass losses, fattening heifers not used for replacement and reducing calving age) reduced land occupation. Alternative uses for the “released land”, e.g. the introduction of forest to sequester C into biomass, seems promising. For dairy production systems, the assessment focused on a grass-based vs. maize-silage-based system, dual-purpose breed (Normande) vs. specialised breed (Holstein) and the effect of increasing milk yield per cow, using the ALCA approach. Independent of co-product handling methods, the impacts per kg of milk were lower with the maize-silage-based system and with Holstein cows (except for eutrophication). Increasing milk yield per cow by increasing feed energy intake and applying more intensive management (first calving at 2 years) decreased the impacts of milk and its beef co-product. The consequences of converting a maize-silage-based to a grass-based dairy farm in France to meet the increased domestic preference for grass-based milk were assessed using the CLCA approach. This farm conversion caused land-use change outside the dairy farm and thus substantially increased the impacts of the whole production system and the milk it produced.; Cette thèse porte sur l’étude des impacts environnementaux de systèmes de production de bovins. Le premier objectif était d’analyser et de comparer les impacts environnementaux de systèmes de production de viande et de lait par analyse de cycle de vie (ACV) attributionnelle. Les effets de pratiques d’atténuation de ces impacts ont été évalués pour les systèmes de production de viande. Le second objectif était un développement méthodologique afin d’explorer les conséquences possibles d’une préférence accrue pour un lait produit à base d’herbe, par ACV conséquentielle. Dans un système de production de viande par le troupeau allaitant, le méthane entérique a été le principal contributeur à l’impact changement climatique, et la production de l’herbe a été la principale contributrice aux autres impacts (demande énergétique cumulée, eutrophisation, acidification, occupation du sol). L’atelier naisseur (vaches allaitantes et leurs veaux, génisses) a contribué de manière majeure aux impacts du système allaitant dans son ensemble. La pratique d’atténuation la plus efficace pour le système a été la diminution de l’âge au vêlage de 3 à 2 ans. L’utilisation de lipides riches en acides gras oméga-3 dans le régime a très peu affecté les impacts du système. L’application simultanée de plusieurs pratiques d’atténuation compatibles entre elles réduit sensiblement les impacts. L’application de pratiques telles que la réduction du gaspillage d’herbe, l’engraissement des génisses non utilisées pour le renouvellement et la diminution de l’âge au vêlage réduisent l’occupation du sol. Un usage alternatif des terres libérées tel que la plantation de forêt pour séquestrer du carbone dans la biomasse semble prometteur. L’étude de systèmes de production de lait a été centrée sur les comparaisons de systèmes à base d’herbe ou d’ensilage de maïs, d’une race spécialisée (Holstein) ou mixte (Normande) et sur l’effet du niveau de production laitière par ACV attributionnelle. Quelle que soit la méthode d’attribution des impacts aux co-produits, les impacts par kg de lait ont été plus faibles pour les systèmes à base d’ensilage de maïs et pour les Holstein, sauf pour l’eutrophisation. L’accroissement de la production de lait par vache grâce à une consommation d’énergie accrue et au vêlage à 2 ans a permis de réduire les impacts du lait et de son co-produit viande. Les conséquences de la conversion d’une exploitation laitière utilisant beaucoup de maïs ensilage vers une exploitation utilisant de l’herbe comme unique source de fourrage pour répondre à une demande de lait produit à base d’herbe en France ont été évaluées par ACV conséquentielle. Cette conversion entraîne des changements notables de l’utilisation des sols en dehors de l’exploitation, et donc un fort accroissement des impacts du système dans son ensemble et du lait produit.

Mention d'édition : Mémoires du CAREN Diplôme : Dr. Ing.; La question traitée dans cette thèse a été celle de la fiabilité des résultats d'Analyse de Cycle de Vie (ACV) appliquée aux productions agricoles. La production porcine a été prise comme cas d'étude. Construite autour du fil conducteur de l'incertitude des résultats d'ACV, cette thèse a eu pour objet de rechercher et hiérarchiser les sources d'incertitude de ces résultats, afin de contribuer à leur réduction. Cette réduction de l'incertitude peut être atteinte par une meilleure prise en compte de la variabilité des systèmes à la fois anthropiques et environnementaux. A cette fin, des références ont été produites sur la performance environnementale et son incertitude (à l'aide de scénarios favorable et défavorable) pour trois modes de production de porc contrastés répondant respectivement aux cahiers des charges de la production conventionnelle raisonnée, du label rouge fermier d'Argoat et de l'agriculture biologique. L'influence de la qualité des pratiques de fertilisation a également été analysée en évaluant un quatrième scénario de production conventionnel sur-fertilisé. Pour ces scénarios moyens types, une distinction claire a été obtenue pour chaque indicateur, grâce à l'usage de références sur les émissions spécifiques des postes clé de ces systèmes. Le scénario label rouge est notamment apparu comme une alternative intéressante au scénario conventionnel. Pour chaque scénario des points faibles ont été mis en évidence, ainsi que d'importantes marges d'amélioration. L'incertitude liée aux modèles d'évaluation des impacts a été étudiée en analysant dans un premier temps les concepts sous-jacents et modèles employés en ACV pour les catégories d'impact affectant les écosystèmes (eutrophisation, effet de serre, toxicité, acidification). Dans un second temps, une analyse des sources de variabilité principales pour la catégorie eutrophisation aquatique, impact prépondérant pour les systèmes de production agricoles, a permis de proposer un cadre d'amélioration pour son évaluation. La mise en oeuvre de ces propositions pour l'étape du devenir du nitrate dans les bassins versants a confirmé l'existence d'une importante marge d'amélioration pour évaluer l'eutrophisation aquatique. Elle a également permis de montrer la sensibilité du résultat du changement climatique à l'usage de ces facteurs de devenir du nitrate et l'importance du transfert potentiel de pollution depuis le compartiment eau (nitrate) vers le compartiment air (N20) par le processus de dénitrification dans les zones humides. A l'échelle courante de mise en oeuvre de l'ACV, c'est à dire pour des systèmes de production moyens à une grande échelle (région, pays), la hiérarchisation finale des sources d'incertitude a permis d'identifier comme source principale d'incertitude, celle liée aux modèles d'évaluation des impacts. Pour produire une ACV comparative pertinente d'exploitations réelles, la connaissance et la modélisation des émissions directes sur le site d'exploitation, tenant compte des pratiques de l'agriculteur et du milieu, devraient être profondément améliorées.