Hommage à François TOUTAIN, un pédologue précurseur du concept de la zone critique

François Toutain qui vient de nous quitter à l’âge de 87 ans, le 24 mars 2020, s’était engagé, avec ses travaux sur la biodynamique des humus, pour une meilleure connaissance des processus d’interactions sol-végétation, à l’interface biosphère-géosphère, site majeur du fonctionnement de la zone critique de la Terre où la vie s’épanouit.

En arrivant, recruté par Philippe Duchaufour, le 1^er octobre 1967, au Centre de Pédologie Biologique du CNRS à Vandœuvre-lès-Nancy, François Toutain entreprit et développa des travaux sur la caractérisation et les processus de fonctionnement des humus d’écosystèmes forestiers et des cycles biogéochimiques, qui leurs sont associés.

François Toutain était ingénieur agronome et avait rencontré d’éminents pédologues, chercheurs et enseignants-chercheurs en science du sol (Georges Aubert, Stéphane Hénin, Jacques Dupuis) au DEA de Géodynamique du professeur Louis Glangeau à la Sorbonne.

Il s’était aussi familiarisé avec le terrain, d’abord en forêt de Fougères avec sa thèse de spécialité, soutenue en 1966 à Paris, puis par des travaux d’aménagement rural en Tunisie et au Maroc.

Sa thèse de doctorat d’état « Étude écologique de l’humification dans des hêtraies acidophiles » soutenue à l’Université de Nancy en 1974, mettait en lumière, le rôle fondamental de paramètres du milieu sur le cycle du carbone, les phénomènes d’humification et en particulier, les divergences, qui, pour un même type de végétation (hêtraies) et de roche-mère (grés rhétien, lias inférieur) conduisent à des humus très différenciés : mull d’une part, moder d’autre part. Les caractéristiques de la roche-mère (teneur et disponibilité du fer, du calcium, du manganèse) et de la fraction argileuse, déterminent les processus de minéralisation du carbone et de l’azote, l’évolution des fractions organiques (lignine, cellulose…), l’activité de la faune (vers de terre, enchytréïdes) et des microorganismes (en particulier, la dynamique et l’activité des champignons de pourriture blanche, la minéralisation du carbone et de l’azote). Les résultats de ces travaux avaient conduit François Toutain à proposer un modèle fonctionnel de l’humification et du cycle du carbone dans ces écosystèmes forestiers. Sa vision intégrative de la pédologie et de la biologie fut très innovante et permit de montrer, bien avant l’engouement actuel pour les arbres et la vie des sols, l’importance des interfaces arbres/humus/pédofaune/champignons au sein des forêts. Ceci lui donna rapidement une reconnaissance scientifique de premier plan et une place originale dans la communauté des pédologues français.

Ces premiers travaux furent la base de divers thèmes que développa François Toutain :

• biodégradation et humification des résidus foliaires sous l’action de divers organismes (enchytréïdes, vers de terre, champignons de la pourriture blanche, termites) dans diverses zones bioclimatiques du monde ;

• genèse de différents types de matière organique présente dans les sols : matière organique héritée, peu réactive et peu agrégeante, matière organique insolubilisée à forte capacité d’échange, matière organique organo-argillique à forte capacité d’échange et à fort pouvoir agrégeant ;

• stabilité de ces divers types de matières organiques mesurée soit par des expériences en milieu contrôlé, soit par détermination du temps moyen de résidence dans le sol (abondances ¹⁴C naturel sur des fractions granulométriques homogènes) ;

• stockage de la matière organique dans les sols dans différents milieux bioclimatiques ;

• fonctionnement spécifique de certains humus de montagne ou méditerranéens ou de terres noires archéologiques.

Les points forts des résultats de ces travaux ont apporté des connaissances nouvelles et originales sur :

* le fonctionnement biodynamique des humus et l’importance hiérarchisée des facteurs du milieu (climat ; roche-mère ; qualité du matériel végétal) au sein de 3 grands types de milieux bioclimatiques (boréaux, intertropicaux et tempérés).

* la classification morpho-fonctionnelle des humus des écosystèmes naturels et modifiés par l’homme, qui permit la mise au point d’un guide de reconnaissance des formes d’humus à l’usage des forestiers et des professionnels de l’environnement en collaboration avec Bernard Jabiol, Jean Jacques Brun, Alain Brêthes, Jean François Ponge.

Des applications furent mises en place pour la gestion des écosystèmes forestiers de milieux acides pauvres. Selon les préconisations de François Toutain le gestionnaire forestier doit favoriser l’activité biologique par différents procédés : intervention mécanique au niveau du sol par brassage des horizons de surface ; apport d’éléments minéraux (N, P, K, Ca) ; installation d’autres essences pour aboutir à une forêt mélangée.

Les apports scientifiques de François Toutain à la classification morpho-fonctionnelle des humus furent déterminants pour l’adoption de celle-ci comme base de la classification européenne des formes d’humus (Augusto Zanella).

Par ailleurs, François Toutain s’engagea dans la gestion de la recherche, dans la formation d’étudiants, la diffusion des connaissances, le développement des relations et collaborations internationales. Il a ainsi été membre d’un comité national du CNRS (section 30), enseignant (universités et d’écoles d’ingénieurs, dont le DEA national de science du sol) et fut professeur à l’École Nationale du Génie Rural et des Eaux et Forêts (ENGREF) à Nancy. François Toutain était un pédagogue qui faisait aimer les sols et leurs végétations associées avec un faible pour les forêts.

Ses collaborations internationales se firent essentiellement d’une part avec la Belgique, l’Allemagne, la Suisse sur la base de l’étude des humus et du développement d’études biochimiques, micromorphologiques, submicroscopiques et, d’autre part, par l’encadrement de doctorant(e)s et post doc et la mise en place de programmes de collaboration essentiellement avec des pays africains.

Il était aussi attentif à la diffusion des connaissances vers les enseignants des établissements secondaires et le grand public.

L’Académie d’Agriculture de France distingua François Toutain en lui attribuant sa médaille d’or en 1992 « pour sa recherche et animation en pédologie biologique pour notamment l’étude de la biodynamique des humus ».

François Toutain a marqué beaucoup d’entre nous, et marqué la recherche en science du sol. Il a contribué fortement à faire connaître la biologie des sols, sa biodiversité, et son rôle fonctionnel dans les sols. Il aimait le terrain et le rendait passionnant par ses connaissances du milieu et ses anecdotes. C’était aussi un expert de l’analyse de lames minces et des observations microscopiques de sols et d’humus. Il avait constitué une base de référence pour les lames minces d’humus qui couvrait une large gamme de forêts tempérées, mais aussi tropicales dans une moindre mesure. En quelques minutes il savait reconnaître au sein de toutes ces lames minces l’ensemble des agrégats issus de l’activité des vers de terre grâce à des traits visuels caractéristiques de l’activité de bioturbation lombricienne, ce qu’aucun logiciel d’analyse d’images n’est encore en mesure de réaliser.

Après la fermeture du CPB, il avait rejoint le Laboratoire des Interactions Microorganismes-minéraux-matière Organique dans les Sols pour quelques années, où il s’est encore enthousiasmé pour le développement d’indicateurs biologiques de la qualité des sols, à l’histoire et aux perspectives de la biologie des sols et a participé à des programmes de recherche en apportant ses compétences et ses idées jusqu’au début des années 2010.

Certains l’ont connu au CPB, ou au LIMOS, ou plus largement dans la communauté scientifique de la science du sol et ont été des collègues chercheurs, enseignant-chercheurs ou ITA, d’autres ont été ses doctorant(e)s ou l’ont connu en master dans le DEA national de Science du Sol ou à l’ENGREF. Pour tous, c’était un grand scientifique, biologiste des sols et spécialiste des humus, mais aussi un passionné d’histoire, d’archéologie, et d’anthropologie.

Toutes les personnes qui l’ont connu au CPB, au LIMOS, et dont certains sont maintenant au Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux, ou au Laboratoire Sols et Environnement, et ses collègues et amis en France et à l’étranger, sont attristés par son décès. C’était une personnalité très attachante, un passionné, quelqu’un de curieux, malicieux, qui aimait la vie, le monde, les gens, qui avait toujours un objet insolite dans les poches ou des histoires à partager.

Jacques Berthelin (1), Jean Jacques Brun (2),

(1) Membre de l’Académie d’Agriculture de France, ancien directeur du Centre de Pédologie – Biologique, (2) directeur de recherche émérite à INRAE (IRSTEA)