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07/06/2017

Estimer les impacts du changement climatique sur les rendements du blé et de l'orge en France : une approche par les modèles statistiques

La connaissance des impacts du changement climatique sur l'agriculture est un enjeu important en matière de stratégies d'adaptation. Les impacts sur les rendements sont typiquement estimés de deux façons : soit en utilisant des modèles agronomiques fondés sur les processus physiologiques des plantes, soit en construisant des modèles statistiques liant rendement des cultures et paramètres pédo-climatiques (pluviométrie, températures, humidité du sol, etc.). Une étude récemment publiée dans la revue Environmental Research Letters estime un modèle statistique du rendement du blé et de l'orge dans le cas de la France, en fonction des variables de température et de précipitations, en combinant des données issues de la statistique agricole avec la base de données E-OBS du projet européen ENSEMBLES. Les auteurs utilisent ce modèle pour simuler les impacts de différents scénarios de changement climatique sur les rendements du blé et de l'orge, et montrent par exemple que, dans le scénario de réchauffement le plus rapide, les pertes de rendement pourraient être substantielles (-17,2 % pour le blé ; entre -16,7 % et -45,8 % pour l'orge de printemps).

Source : Environmental Research Letters

09:05 Publié dans Agronomie, Climat | Lien permanent | Tags : orge, blé, rendement, changement climatique |  Imprimer | | | | |  Facebook

10/05/2017

Une cartographie fine du génome de l'orge

Après dix ans de travaux, un consortium international de chercheurs a publié, en avril 2017, un séquençage du génome de l'orge avec une précision inédite. Un tel séquençage se révélait particulièrement complexe en raison de la structure de ce génome, composé de très nombreuses réplications de séquences, qui ont nécessité des approches spécifiques pour obtenir une cartographie fine des chromosomes. Au-delà du cas de l'orge, ce séquençage fin contribue à améliorer la connaissance des gènes d'intérêt agronomique, dont des variants sont retrouvés dans les autres céréales.

Les chercheurs ont par ailleurs pu utiliser cette nouvelle carte du génome de l'orge pour cartographier, à l'échelle des chromosomes, la variabilité génétique de 96 cultivars différents, orges de printemps et orges d'hiver.

Cette analyse met en évidence la très faible diversité génétique sur les aires autour des centromères chromosomiques, et permet de mieux comprendre les mécanismes physiques qui entrent en jeu lors des méioses, à la base de la sélection variétale. Cette cartographie ouvre donc la voie à de nombreux travaux en génétique végétale, pour la recherche fondamentale, la sélection variétale mais aussi, compte tenu des innovations les plus récentes, en sélection génomique.

Source : Nature

10:30 Publié dans 5. Fait porteur d'avenir, Agronomie, Enseignement et recherche | Lien permanent | Tags : orge, génétique, séquençage, génome |  Imprimer | | | | |  Facebook

20/04/2017

Biocontrôle : interaction hôte-parasite et résistance

Dans Proceedings of the National Academy of Sciences, des chercheurs jettent un regard rétrospectif sur l'introduction, en Nouvelle-Zélande, d'une guêpe parasitoïde (Microctonus hyperodae), afin de contrôler la population du charançon argentin des tiges (Listronotus bonariensis). La présence de cet insecte, nuisible aux prairies, a été signalée pour la première fois en 1927, et l'espèce parasitoïde a été utilisée dès le début des années 1990. L'article porte ainsi sur une technique de biocontrôle, autrement dit sur une méthode de protection des végétaux utilisant des mécanismes naturels.

Cette publication repose sur 21 années d'observations de l'interaction hôte-parasite, avec 196 sites répartis dans les îles du Nord et du Sud. Les auteurs montrent que le succès initial de cette technique de biocontrôle est suivi d'un déclin d'efficacité sept ans après l'introduction de la guêpe parasitoïde. Pour ce faire, ils mesurent le pourcentage de parasitisme : ce taux atteint un plateau au bout de 12 ans, correspondant à une baisse de 44 % par rapport aux premières années. Ces résultats sont communs à l'ensemble des sites étudiés et la proximité entre certains sites ne semble pas jouer de rôle. D'après l'approche statistique mobilisée, les variables comme le nombre total d'individus introduits ou les conditions climatiques (moyenne annuelle des précipitations, nombre de degrés jours au-dessus de 10°C) ne sont pas significativement corrélées au taux de parasitisme.

Un essai en plein champ complète ce travail. Les auteurs ont alors mesuré le taux de parasitisme entre deux ray-grass, Lolium perenne, très répandu en Nouvelle-Zélande, et une espèce moins commune (Lolium multiflorum). Leur expérience montre un pourcentage plus faible pour la première plante, confirmant des observations conduites en laboratoire.

Les auteurs discutent enfin de plusieurs explications possibles de cette moindre efficacité, et donc de résistances de l'hôte, comme la faible diversité des plantes et des pressions exercées par d'autres ennemis naturels du charançon. Ils évoquent également des pistes de recherche, en particulier sur les composés organiques volatils émis par les plantes, qui sont susceptibles de déclencher des réponses du charançon ou de la guêpe parasitoïde.

Élise Delgoulet, Centre d'études et de prospective

Source : PNAS

Le changement climatique impactera négativement la productivité agricole aux États-Unis

Une étude récente, publiée dans la revue PNAS, s'intéresse à l'impact du climat sur la productivité de l'agriculture américaine. Pour ce faire, des chercheurs américains et chinois ont mesuré, entre 1951 et 2010, les corrélations entre les variations climatiques régionales et celles de la productivité totale des facteurs (PTF), un indicateur de la productivité nationale. Cet indicateur permet de mesurer les évolutions de la production agricole qui ne dépendent pas des intrants (travail et capital). Ils ont également estimé, à l'aide de scénarios de changement climatique, la productivité agricole future des États-Unis.

Depuis 1948, la quantité d'intrants utilisés en agriculture est restée constante, mais la production a augmenté, induisant une augmentation de la PTF de 1,43 % par an en moyenne. En conséquence, les États-Unis produisent aujourd'hui 2,5 fois plus de produits agricoles qu'en 1948, avec le même niveau d'intrants. Cette augmentation est fréquemment attribuée à l'innovation technologique. Cependant, les conditions climatiques locales, qui impactent la production de certaines cultures, peuvent aussi l'avoir influencée, soit de manière positive, soit de manière négative. Cet article propose de distinguer les deux effets.

Distribution géographique des corrélations climat-PTF

PTF1.jpg

Source : PNAS

Les auteurs ont ainsi identifié des régions clés au sein desquelles les variations climatiques ont affecté significativement la productivité nationale. Ces régions diffèrent selon la période, la productivité agricole étant devenue plus sensible au climat à partir de 1981. De 1981 à 2010, ce sont les conditions climatiques des États du Sud-Ouest, du Nord-Est et d'un arc allant du nord du Texas à la côte atlantique qui ont eu un impact sur la productivité. Les résultats montrent que la température et les précipitations touchant ces zones peuvent expliquer environ 70 % des variations de croissance de la PTF (pour la période 1981-2010).

Projections de la PTF jusqu'à 2050

PTF2.jpg

Source : PNAS

Dans l'ensemble, les variations climatiques dans ces régions ont eu un effet négatif sur la PTF mais, jusqu'à présent, cet effet a été compensé par des améliorations technologiques. Cependant, si ces tendances se maintenaient, la productivité agricole pourrait diminuer de 2,84 à 4,34 % par an selon le scénario d’émissions retenu (moyen ou haut respectivement). La productivité agricole pourrait alors retomber aux niveaux des années 1980 d'ici à 2041 (cf. schéma ci-dessus). Pour les auteurs, des politiques publiques d'investissement dans la recherche et le développement d'avancées technologiques significatives seront donc nécessaires pour maintenir la productivité actuelle de l'agriculture américaine.

Estelle Midler, Centre d'études et de prospective

Source : Proceedings of the National Academy of Sciences

13/03/2017

Numérique et agro-écologie : colloque au SIA

Le 1er mars dernier s'est tenu, au Salon international de l'agriculture, un colloque sur la thématique « Numérique et Agro-écologie », co-organisé par l'Inra et l'Irstea. Son objectif était d'aborder la généralisation du numérique dans le secteur agricole, et il s'intéressait notamment à l'utilisation de données issues de nouvelles technologies pour caractériser les systèmes de production existants et explorer les potentialités des systèmes agro-écologiques. Plusieurs intervenants ont exposé les résultats de leurs travaux et les perspectives de recherche sur le sujet.

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Parmi les nombreux éléments présentés, on peut retenir des interventions sur les nouvelles technologies permettant de collecter de l'information sur les pratiques culturales. Éric Cahuzac (Inra, ODR) a présenté la plate-forme de l’Observatoire du développement rural de l'Inra. Elle rassemble et met en forme des données individuelles géo-référencées de sources administratives, et permet le calcul d'indicateurs spatialisés à des échelles fines (par exemple, surface en prairies permanentes). Éric Justes (Inra, AGIR) et Éric Ceschia (UPS, CESBIO) ont ensuite présenté les avancées rendues possibles par le déploiement récent de deux nouveaux satellites (Sentinel 1 et 2). Ils permettront de collecter des données tous les 5 à 6 jours, et de créer, à l'échelle parcellaire ou infra-parcellaire, des cartes dynamiques d'occupation des sols, renseignant notamment sur l'utilisation de couverts intermédiaires et l'implantation d'infrastructures agro-écologiques, et de certaines pratiques culturales (travail du sol, par exemple) pour les chercheurs et les décideurs publics. Il sera ensuite possible de déduire de ces données les émissions de gaz à effet de serre générées par l'agriculture et les besoins en irrigation. Toutes ces données devraient permettre d'améliorer le suivi de la transition agro-écologique et d'éclairer cette transition au niveau territorial.

Estelle Midler, Centre d'études et de prospective

Source : Inra

09:55 Publié dans Agronomie, Exploitations agricoles | Lien permanent | Tags : agro-écologie, numérique, colloque |  Imprimer | | | | |  Facebook

09/03/2017

Peut-on réduire l'usage de produits phytosanitaires sans endommager la productivité agricole ?

Un article, paru dans la revue Nature Plants en février, présente les travaux de l'équipe de N. Munier-Jolain (Inra-Agrosyst) sur l'impact d'une réduction de l'usage de produits phytosanitaires sur la productivité et la rentabilité des exploitations agricoles. Les auteurs ont analysé les données issues des fermes DEPHY, un réseau de 3000 exploitations engagées dans une démarche de réduction d'usage des phytosanitaires et accompagnées dans le changement de leurs systèmes de culture et d'élevage.

Les résultats montrent que réduire la fréquence de traitement sur les parcelles diminue la productivité dans seulement 6 % des cas, principalement dans les exploitations de betteraves et de pommes de terre du Nord de la France. En ce qui concerne la rentabilité, 78 % des exploitations arrivent à la maintenir ou l'augmenter suite à ces changements de pratiques.

Effet marginal de l'indice de fréquence de traitement sur la productivité (a) et la rentabilité (b)

Une pastille verte indique une augmentation, une pastille jaune indique qu'il n'y a pas d'effet et une pastille rouge indique une diminution suite à une réduction du nombre de traitements

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Source : Nature Plants

Source : Nature Plants

08/03/2017

Le sélénium des sols sous l’influence des changements climatiques

Une publication récente dans PNAS tente de mieux comprendre les mécanismes qui régissent la distribution de sélénium dans les sols à l’échelle globale. En effet, la concentration de cet oligo-élément dans notre alimentation (céréales, légumes secs) dépend de celles dans les sols. Cette étude repose sur 33 421 mesures entre 1980 et 1999, provenant de jeux de données établis pour d’autres usages (data-mining). Elle montre qu’à un niveau global, la distribution de sélénium dans les sols est principalement associée à des variables climatiques (précipitations, indice d’aridité, évapotranspiration). Les chercheurs soumettent leur modèle de distribution au scénario RCP 6.0 du GIEC (à horizon 2080-2099), et concluent à un risque de perte de 8,7 % du sélénium pour 66 % des terres cultivées d'ici la fin du XXIe siècle.

Source : PNAS

09:31 Publié dans Agronomie, Climat | Lien permanent | Tags : sols, sélénium, oligo-élément |  Imprimer | | | | |  Facebook

10/02/2017

Les sols. Intégrer leur multifonctionnalité pour une gestion durable, Antoine Bispo, Camille Guellier, Édith Martin, Jurgis Sapijanskas, Hélène Soubelet, Claire Chenu (coord.)

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La fragilité et la préservation nécessaire des sols ont été mises en lumière par plusieurs initiatives internationales, comme le volet « 4 pour 1000 » du Plan d'Action Lima-Paris. C'est dans ce contexte que cet ouvrage collectif restitue et articule les principaux résultats de 22 projets lancés en 2008 et 2009, dans le cadre du programme de recherche finalisée et interdisciplinaire GESSOL. Ces projets contribuent à une meilleure compréhension des usages et des perceptions des sols (partie 1), ainsi qu'à celle de leur capacité à répondre aux enjeux de sécurité alimentaire, de climat, de biodiversité, de filtration et de régulation des contaminants (partie 2). Ils analysent également divers outils et démarches à l'appui des politiques publiques (partie 3).

L'usage agricole des sols figure en bonne place dans l'ouvrage, avec des approches variées. Par exemple, il documente l'intérêt croissant des agriculteurs pour les techniques alternatives d'entretien des sols, comme l'agriculture de conservation, en interrogeant les voies d'accompagnement des changements de pratiques. Il compare les modes de gestion de la vigne afin d'identifier ceux favorables à la biodiversité dans les sols, ainsi que les leviers pour limiter, à l'échelle du bassin versant, la contamination des eaux de ruissellement par les pesticides. Il étudie également le devenir de protéines insecticides dans les sols, afin de prévoir leurs effets à long terme et des stratégies de surveillance. À une autre échelle, il croise les littératures sur les besoins à venir en alimentation, biomasse énergétique et produits biosourcés, avec les modalités d'action permettant d'y répondre. Cette analyse permet ainsi d'asseoir le rôle essentiel des sols pour réussir les transformations nécessaires de nos systèmes productifs.

Plusieurs pistes méthodologiques sont ouvertes. Ainsi, l'un des projets présentés dans la dernière partie explore le potentiel de l'intégration, dans les analyses de cycle de vie, des impacts des activités agricoles sur la qualité des sols. Une méthode est proposée et testée sur la production en Bretagne d'un aliment pour porcs. Elle estime ainsi que, pour en produire une tonne, 102 kg de sol sont érodés, dont 47 % à l'étranger (incertitude estimée à environ 50 %).

Vanina Forget, Centre d'études et de prospective

Lien : Éditions Quæ

10:52 Publié dans Agronomie, Climat, Environnement | Lien permanent | Tags : sols |  Imprimer | | | | |  Facebook

17/11/2016

Une revue du potentiel des techniques d'ingénierie génétique CRISPR-Cas9

Dans le numéro de septembre 2016 de Nature Biotechnology, J. Doudna et R. Barrangou passent en revue les perspectives offertes par la technologie CRISPR-Cas9 (voir à ce sujet un précédent billet sur ce blog), en termes de recherche fondamentale mais aussi d'applications pratiques. Quatre ans seulement après la publication dans Science de l'article fondateur, cette technologie issue d'un mécanisme bactérien de lutte contre les virus a connu un développement scientifique particulièrement intense dans de nombreux domaines de la biologie. Les auteurs reviennent ainsi sur les principales voies de recherche développées aujourd'hui dans plus de cinquante pays sur le système CRISPR-Cas9 : de l'étude au perfectionnement des outils d'ingénierie génétique, jusqu'à leur application concrète. En effet, ce système, par sa plasticité, sa sélectivité et un coût de mise en œuvre déjà faible, ouvre de nombreuses et prometteuses possibilités concrètes, qui ne sont pas sans poser des questions écologiques et éthiques.

Par exemple, les recherches progressent rapidement dans l'intervention sur le génome des micro-organismes, ouvrant la voie à des moyens de lutte inédits contre les bactéries et virus, capables de cibler des pathogènes au sein d'une population bactérienne, et constituant alors un nouveau type d'antibiotiques à action spécifique. Dans le secteur agricole, de nombreux développements montrent que les outils CRISPR pourraient accélérer la sélection génétique de caractères ciblés. Leur combinaison avec la génomique statistique a déjà permis le développement de porcs protégés contre des virus ou de vaches laitières dépourvues de cornes. Par ailleurs, de nombreux travaux sont déjà menés sur les plantes cultivées (maïs, soja, tomate), et des champignons blancs génétiquement édités pour résister au brunissement ont été autorisés à la production et la commercialisation aux États-Unis, où ils ne sont pas considérés comme « génétiquement modifiés » car ils ne contiennent aucun ADN étranger (à l'inverse des premières générations d'OGM).

C'est probablement dans l'industrie agroalimentaire que les utilisations du système CRISPR-Cas9 sont les plus avancées. C'est d'ailleurs à partir de travaux sur les souches bactériennes lactiques destinées à la fabrication de yaourts que les mécanismes immunitaires des bactéries ont été mis en évidence, conduisant rapidement à la découverte du complexe CRISPR-Cas9. Différentes souches de bactéries lactiques ont ainsi pu être vaccinées contre des virus néfastes. Si les opportunités semblent évidentes en termes de recherche, les techniques d'édition génétique (voire de propagation rapide par gene-drive) soulèvent toutefois de nouvelles questions réglementaires et sociétales.

Jean-Noël Depeyrot, Centre d'études et de prospective

Source : Nature Biotechnology

10/11/2016

Des insectes herbivores aux préférences nutritionnelles marquées

Des chercheurs se sont intéressés à la performance des insectes (ie croissance et survie) au regard, d'une part, des caractéristiques défensives des plantes (ex : concentration en métabolites secondaires toxiques) et, d'autre part, de leurs qualités nutritives (ex : taux protéique, de potassium). Cette publication dans Nature porte en particulier sur la variation de ces deux éléments (défense et nutrition), dans une population végétale donnée, et sur les effets de cette diversité sur les insectes exposés.

Ce travail s'appuie sur une revue de littérature d'expériences réalisées en laboratoire. Ce sont au total 457 jeux de données, sur 53 espèces d'insectes (en majorité des lépidoptères) qui ont été retenus. De cette méta-analyse, les chercheurs identifient qu'une plus grande variété dans les caractéristiques nutritives des plantes contribue à diminuer la performance des insectes herbivores. Ces conclusions montrent qu'accroître la diversité intra- et inter-spécifique des plantes concourt à la lutte contre les nuisibles, entre autres dans les agroécosystèmes.

Source : Nature

09:31 Publié dans Agronomie, Enseignement et recherche | Lien permanent | Tags : insectes |  Imprimer | | | | |  Facebook

06/10/2016

Agriculture urbaine et économie circulaire

« L’agriculture colonise progressivement les villes. Pour le moment, les projets fonctionnent en relative autonomie les uns par rapport aux autres. (…) Et si l’avenir était la mise en réseau de ces projets d’agriculture urbaine pour s’inscrire pleinement dans l’économie circulaire ? ». Publiée en septembre, une note écrite par Guillaume Morel-Chevillet pour Astredhor, l’institut technique de l’horticulture, analyse (à partir d’exemples européens et nord-américains) quatre dimensions importantes pour l’intégration de ces deux problématiques :

- la proximité producteur-consommateur et la sensibilisation à la consommation locale ;

- le recyclage des déchets organiques ;

- le recyclage de l’eau ;

- l’optimisation de l’espace urbain avec un meilleur usage du foncier et du bâti existant pour produire, que ce soit indoor, sur les toits ou au sol.

Source : Astredhor

10:50 Publié dans Agronomie | Lien permanent | Tags : agriculture urbaine, économie circulaire, astredhor |  Imprimer | | | | |  Facebook

06/09/2016

Le vin scruté par La Recherche : des effets du changement climatique à ceux de l’agriculture biologique

L’édition de juillet-août 2016 de La Recherche propose un dossier sur « Le vin : ce qu’en dit la science », associant des chercheurs de diverses disciplines et des journalistes scientifiques qui vulgarisent les derniers principaux enseignements académiques sur le sujet. Six thèmes sont approfondis : les impacts du changement climatique sur le vignoble français (stratégies possibles d’adaptation de la vigne, conséquences organoleptiques sur le vin) ; l’histoire de l’apparition et de la consommation de vin en France depuis la fin du néolithique ; les mécanismes chimiques sur lesquels repose la vinification ; la performance environnementale du vin bio ; l’influence du contenant sur la perception du contenu ; et les effets du vin sur la santé.

Parmi les travaux sélectionnés, le projet Laccave (Long term adaptation to climate change in viticulture and enology) de l’INRA, sur les stratégies d’adaptation de la vigne au changement climatique, fait l’objet d’un focus spécifique. Associant 80 chercheurs de différentes disciplines depuis 2012, il explore les perspectives offertes par de récents progrès en génétique, en sélection variétale et en agronomie, en particulier sur la gestion de l’eau et du sol.

Source : La Recherche

13:42 Publié dans Agronomie, Climat, Filières agricoles, Production et marchés | Lien permanent | Tags : vin |  Imprimer | | | | |  Facebook

09/09/2015

Émissions de méthane : des pistes d’atténuation dans le monde animal et végétal

Cet été, deux publications scientifiques sur le méthane ont attiré l’attention. La première concerne une variété de riz génétiquement modifiée avec de l’ADN d’orge. Les travaux ont été conduits en laboratoire par des chercheurs en Chine, en Suède et aux États-Unis. Ces plants ont la caractéristique d’être moins émetteurs de méthane tout en ayant une productivité plus importante de grains. Au-delà des questions d’acceptation par le consommateur, cette découverte a aussi conduit à des critiques quant aux impacts possibles sur les sols et leurs écosystèmes. En effet, la plus grande production de grains s’accompagne d’une diminution des apports en matière organique (carbone ou nutriments) libérée par la plante dans les sols. Or ce déficit pourrait nécessiter une application supplémentaire de fertilisants azotés, résultant en des émissions de protoxyde d’azote.

La seconde découverte concerne le secteur animal, avec un additif alimentaire pour diminuer le méthane émis par les vaches laitières. Cet inhibiteur, le 3-nitrooxypropanol, permet une réduction des émissions entériques de l’ordre de 30 % par rapport au contrôle, sans affecter la production ou la composition du lait. Cette diminution a lieu dans les deux premières semaines d’utilisation et persistent même au-delà du traitement. Les résultats montrent également un gain de poids des animaux sous traitement. L’expérience a été réalisée sur 48 vaches en stabulation, avec 3 niveaux de prise de l’inhibiteur (entre 40 et 80 mg/kg de matière sèche destinée à l'alimentation), pendant 12 semaines. Une durée que les auteurs souhaiteraient allonger afin de voir si des effets non désirables sont susceptibles d’apparaître sur le long terme.

Sources : PNAS, Nature, Nature

11:17 Publié dans 5. Fait porteur d'avenir, Agronomie, Climat, Enseignement et recherche | Lien permanent | Tags : méthane, atténuation |  Imprimer | | | | |  Facebook

07/04/2015

Stratégies d’adaptation des plantes pour mobiliser l’eau du sol : une étude à l’échelle mondiale

Publiée dans Nature, une étude, résultat d’un travail collaboratif à l’échelle mondiale, explore la capacité des plantes à gérer le compromis entre mobilisation de l’eau du sol et croissance (acquisition de carbone). Les chercheurs ont utilisé des données issues d’environnements différents (zones arides, forêt amazonienne, etc.), et ainsi mis en évidence des stratégies adaptatives fonction de l’écosystème. Ce travail ouvre de nouvelles pistes pour une meilleure compréhension des impacts possibles du changement climatique sur les végétaux.

Sources : Nature, Inra

09:40 Publié dans Agronomie, Enseignement et recherche | Lien permanent | Tags : eau |  Imprimer | | | | |  Facebook

02/04/2015

« Agroécologie et recherche » dans la revue Innovations Agronomiques

 

Fin 2013, l’Inra a organisé, avec l’appui du MAAF et de l’ACTA, un colloque « Agroécologie & Recherche » qui rassemblait 350 participants, dont une moitié de partenaires de la recherche.
Aujourd’hui, un numéro spécial d’Innovations Agronomiques rassemble plusieurs contributions, entre-temps retravaillées, afin de fournir, suivant J.F. Soussana (directeur scientifique Environnement à l’Inra), « un éclairage original sur les interactions entre recherches et pratiques ». L’objectif de cette publication est aussi de souligner « le potentiel d’innovation de l’agroécologie pour conjuguer les performances économiques, environnementales et sociales de l’agriculture ».

Source : Inra


09:26 Publié dans Agronomie | Lien permanent | Tags : inra, agroécologie |  Imprimer | | | | |  Facebook