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Pour conduire ces travaux, le GIS se fixe un cadre analytique pour explorer des pistes d'innovations réalisables seules ou en combinaison dans une grande diversité de situations. Les principes de l'agro-écologie et de l'économie circulaire sont des éléments clés. Les ruptures technologiques (biotechnologies, outils numériques) ainsi qu'une meilleure gouvernance du secteur doivent aussi contribuer à atteindre les objectifs.

Le concept d’agro-écologie recouvre l’utilisation intensive des processus biologiques et de la diversité biologique (tout en la protégeant) à tous les niveaux d'organisation (génome animal, animal et troupeau, sol, culture, système, région) pour permettre de combiner production agricole efficace, entretien et santé des écosystèmes et fourniture de services écosystémiques. L'élevage est essentiel pour le développement de l'agro-écologie tant d'un point de vue agronomique qu'économique. Quatre principaux types de leviers correspondant à différentes échelles sont à considérer :

• Des objectifs de sélection renouvelés faisant une large place à la recherche d’un meilleur équilibre entre les différentes fonctions de l’animal, à l’amélioration de l’efficience, de la résistance/tolérance aux maladies, à la réduction des émissions (notamment de méthane). Il s’agit aussi de stimuler les aptitudes de l’animal par les vaccins et la maîtrise de l’épigénome et des microbiomes (notamment le microbiote digestif). La prise en compte des interactions génotype x environnement et entre individus dans l’évaluation génétique des individus est un réel challenge
• L’utilisation et la préservation de la biodiversité : qui recouvre l’utilisation a bonne gestion des ressources génétiques animale pour une diversité de systèmes en mobilisant les connaissances sur les interactions génotype x environnement, la valorisation de plantes ayant des traits d’intérêt et tout particulièrement les légumineuses qui contribuent à l’autonomie azotée et en protéines pour les élevage. Cela inclut aussi la préservation de la biodiversité (races d'élevage, plantes, faune, habitats) pour maintenir de nombreuses options d'adaptation à une variété d'environnements et de contextes.
• L’optimisation du fonctionnement métabolique des systèmes ce qui recouvre la gestion intégrée de la santé animale et du bien être animal, la recherche d’une plus grande autonomie alimentaire des troupeaux, la réduction de l’usage des intrants chimiques, la réduction des émissions et l’optimisation du recyclage des éléments et la contribution à la fertilité des sols.
• La gestion des mosaïques paysagères en recréant des liens entre élevage et cultures, par l’organisation spatiale et temporelle des activités pour favoriser la dépollution et/ou la production de services écosystémiques.

La plupart de ces leviers seront mobilisés dans le cadre des travaux du GIS. 

Le concept d'économie circulaire est inspiré par l'écologie industrielle cherchant à recycler les déchets de l'industrie en tant que matière première d'autres industries ou d'industries connexes. Maximiser la circularité et l’utilisation en cascade entre les cultures et l’élevage (et vice versa) aidera à produire plus et de meilleurs produits animaux avec moins de ressources végétales utilisables par l’homme et en limitant les gaspillages. Trois principaux types de leviers peuvent être mobilisés pour accroître la durabilité des chaînes alimentaires

• La pleine exploitation de la capacité des animaux à convertir des biomasses non directement comestibles pour l'homme en protéines de haute qualité doit être un objectif. 
• La valorisation des produits animaux avec l’amélioration des qualités qui fait partie intégrante des enjeux du GIS. 
• La gestion des effluents avec notamment le développement de nouvelles technologies pour réutiliser le N et P sous forme d’engrais normalisés après extraction ou de composts pour exporter hors des territoires excédentaires, l’extraction d’ingrédients d’intérêt, la production d’énergie par méthanisation et la valorisation des digesta.

Les recherches conduites dans le GIS mobilisent surtout les leviers relatifs à exploitation des biomasses mais n’abordent pas les leviers de nature technologique qui est l'objet du GIS Apine. De même la gestion des effluents qui est le cours d’activité du « GIS Apivale » ne sera pas abordée directement mais pourra être considérée dans le cadre d’approches globales sur les impacts et services rendus par l’élevage.

Les ruptures technologiques concernent essentiellement les biotechnologies et les technologies du numérique. L'utilisation combinée de diverses approches biologiques et technologiques est innovante et est de nature à contribuer à produire de nouvelles connaissances, de renouveler les approches de biologie prédictive et offrir une nouvelle ère de progrès pour l'élevage.

• Les progrès des biotechnologies permettent de renouveler les critères d'amélioration génétique des animaux et d'envisager des caractères plus complexes à aborder tels que la robustesse, la facilité d'élevage ou la qualité du produit, raccourcissement du délai entre la définition des objectifs d'élevage et l'amélioration effective des troupeaux. 
• Les nouvelles technologies du numérique peuvent contribuer aux performances des systèmes d’élevage même si les apports peuvent être différenciés selon les filières et types de systèmes. 

Ces ruptures technologiques sont au cœur des activités du GIS non seulement pour les volets techniques mais aussi pour l’analyse des conditions de l’acceptabilité par la société.

La gouvernance et la coopération entre les parties prenantes (consommateurs, agriculteurs, industrie, décideurs, ONG ...) sont des composantes essentielles pour accroitre la durabilité des systèmes et les coopération entre les parties prenantes et les politiques publiques constituent un domaine d'innovation important. Parmi les leviers essentiels,il faut citer :

• La compréhension des demandes sociétales, des controverses, des attentes et des comportements des consommateurs doit aider à mieux anticiper les adaptations et changements à effectuer. 
• Le développement de politiques publiques innovantes (PAC et locales) visant à orienter et soutenir les efforts des systèmes d'élevage vers l'amélioration des performances environnementales et sociétales avec en sous-jacent la question de l’évaluation monétaire des impacts positifs (incitations) et négatifs (fiscalité) et donc aussi du développement d’indicateurs pour évaluer les performances, hiérarchiser et évaluer des objectifs parfois antinomiques.
• Les enjeux de la transition vers de futurs systèmes au triple titre des incitations/freins aux évolutions, à l'adaptation des connaissances et des innovations aux contextes locaux et des mécanismes de financement des changements.

Les questions relatives à la gouvernance seront abordées comme un objet de recherche dans le cadre d’approches intégratives mais aussi sous le volet de la communication avec la société sur des bases de connaissances scientifiques.