Calendrier
Diffusion de l’appel à projets : 23 septembre 2020
Clôture des dépôts de dossiers phase 1: 1er novembre 2020 (réponse le 13 novembre au plus tard)
Clôture des dépôts de dossiers phase 2 : 31 janvier 2021 (réponse avant le 12 février 2021)
Résultats
Action 2021-1. Financement d’un stage de Master 2 en géosciences du littoral en soutien au projet interdisciplinaire LOG (Jean-Yves Reynaud, Franck Adou, Rachid Ouchaou, Alain Trentesaux, Sandra Ventalon, Romain Abraham, Éric Armynot du Châtelet) en collaboration avec le M2C Caen (B. Tessier) : « Géoradar terrestre basse fréquence : application à la géomorphologie et stratigraphie haute résolution en domaine littoral ». Montant total : 3 057€ HT.
Le contexte de ce stage était l’arrivée au LOG de l’antenne géoradar basse fréquence GSSI MLF3200 et la nécessité de la tester dans différentes configurations de terrain. On rappelle que cet outil géophysique permet de réaliser une sorte d’échographie du sous-sol, qu’on utilisera (en domaine sédimentaire et en particulier sur le littoral) pour prolonger à terre la reconstitution géométrique des corps sédimentaires imagés en mer avec la sismique haute résolution.
Comme cela avait été demandé par la SFR, le LISIC a été contacté pour voir comment nous pourrions collaborer, mais le questionnement n’était pas assez avancé. Il n’est pas encore clair en quoi le traitement de signal radar peut aider la lecture des radargrammes réalisés avec un géoradar. Cela dit, ce fut l’occasion pour Rachid Ouchaou de faire de la biblio sur les traitements, et de constater que cela a déjà été un sujet traité par les collègues de l’IPG-Strasbourg.
Le stage de Franck Adou a, cela dit, été un succès. Des tests ont été réalisés sur différentes cibles, dans des contextes de déploiement de l’antenne et sur des substratums géologiques très contrastés. On peut résumer les choses comme suit :
- Sur les sables mobiles « modernes » de la dune du Pilat (collaboration avec M2C Caen et CEFREM Perpignan, qui a donné naissance au projet PIREX, désormais en phase 2 avec un nouveau stage de M2 financé par Perpignan). Le déploiement de l’antenne a été difficile sur les pentes de la dune, et nous a obligés à passer en mode point (plutôt qu’en mode profil) en configuration très basse fréquence. Mais la pénétration à 20 MHz est telle que la surface phréatique est atteinte, même au sommet de la dune (>100 m).
- Sur les sables fossiles de la dune de Ghyvelde. Beaucoup moins haute (15 m), cette dune a pu être imagée à 80 MHz. Les images sont toutefois de mauvaise qualité, et il vaut mieux dans ce cas utiliser l’antenne de 200 MHz (résultats du M1 d’Aurélie Aillaud). Étrangement, on voit mieux la nappe phréatique à 80 Mhz et moins bien les structures sédimentaires.
- Sur les sables saturés d’eau des sablières de la région de Leuven (Bierbeck). Pour la première fois, une pénétration de 50 m est obtenue à 35 MHz, avec l’image des progradations des barres tidales du Bruxellien (résultat du M1 d’Andres Mejia-Duran).
- Sur le substrat rocheux des faluns d’Anjou. Le profilage en mode basse fréquence n’a rien donné, à cause d’une perturbation forte de l’environnement (l’antenne n’est pas blindée et le site d’étude comportait une ligne électrique aérienne moyenne tension). Mais des résultats excellents ont été obtenus avec l’antenne 200 MHz, et ce même à travers la route.
Les dispositifs adoptés pour la configuration de l’antenne basse fréquence (en 16 Mhz et 20 Mhz) sont illustrés dans la figure suivante, avec un radargramme montrant la pénétration obtenue dans la sablière de Bierbeck.
Action 2021-2. Achat de consommables et frais de mission dans le cadre du projet interdisciplinaire LOG (François Schmitt, Arnaud Héquette) en collaboration avec le M2C Rouen (Imène Turki) : « Suivi statistique de la dynamique des galets intertidaux lors de tempêtes ». Cette action est soutenue à hauteur de 1 323 € HT.
Objectif :
Suivi de la dynamique de galets sur une plage mixte à sables/galets, notamment lors des événements tempétueux, afin de connaître leur vitesse de migration.
Méthodologie :
Réalisation de forets dans les galets choisis de taille entre 7 et 30 cm de diamètre. Dans chaque trou réalisé, un « Passive Integrated Transponder » (PIT) sera positionné et fixé avec de la résine. On appelle ceci des PIT tags. Ceux-ci sont légers, de petite taille (12 x 2.1 mm, voir figure 1), et utilisé classiquement pour l’étude du comportement d’animaux. Ce type de système a aussi été utilisé pour le suivi de galets dans les rivières. Ici, il s’agit d’installer 300 PIT tags dans des galets choisis sur l’estran d’une plage où existe un cordon de galets en haut de plage (baie de Wissant). Des galets, entre 7 et 30 cm de diamètre, seront prélevés sur le haut de l’estran. La position de chaque galet sera notée.
En laboratoire un foret (plateau Lames minces, SN5, LOG) permettra d’installer un PIT tag fixé par de la résine. Chaque tag a sa propre signature. Les galets seront ensuite replacés à leur position d’origine. Le système de lecture dispose d’un bras de 65 cm qui permet de scanner la plage : la distance de détection entre le lecteur et le galet dans lequel le tag a été inséré est de 30 cm. A chaque détection d’un tag, un signal est émis. La position est notée par DGPS.
Premiers enseignements, étude préliminaire de faisabilité :
- Le système fonctionne (les galets sont retrouvés) mais demande un effort conséquent pour la détection in situ.
- En un mois, environ 80% des galets sont perdus.
- Migration vers le nord-est.
- Ordre de grandeur de la migration ~1m/jour.
- Vitesse différentielle selon la position des galets dans le cordon.
L’influence de la masse et de la morphologie demande un plus gros échantillonnage.
Action 2021-3. Financement de 6 mois de stage de Master 2 en soutien à une collaboration LOG (Cédric Jamet, Vincent Vantrepotte) / LISIC (Ahed Alboody, Matthieu Puigt, Gilles Roussel) dans le cadre du projet « Fusion Spectro-Spatio-Temporelle d’Images Sentinel-2 et Sentinel-3 » (montant total de 3 330€ HT).
L’observation satellitaire de notre planète connaît depuis plusieurs décennies d’importantes avancées instrumentales, avec des développements conséquents que ce soit en terme de résolution spatiale (par exemple en télédétection de la couleur de l’eau à haute résolution spatiale 10-60 m) et en terme de résolution spectrale (imagerie hyper-spectrale). Une image Multi-Spectrale (MS) ou Hyper-Spectrale (HS) consiste en un cube de données dont deux axes décrivent les variations spatiales et un axe décrit les variations spectrales. La principale différence entre une image HS et une image MS réside dans le nombre très réduit de bandes spectrales observées dans cette dernière. Aussi, aujourd’hui, notre planète est observée à la fois par des imageurs MS ayant une très bonne résolution spatiale mais une faible résolution spectrale et par des imageurs HS ayant une très bonne résolution spectrale mais une faible résolution spatiale (et un ensemble d’imageurs aux propriétés intermédiaires).
Plus particulièrement, nous nous intéressons à l’observation marine côtière via les données des satellites Sentinel-2 et Sentinel-3. Les images obtenues par ces deux satellites permettent d’étudier la couleur de l’océan, c’est-à-dire la répartition spatiale et temporelle de la concentration en phytoplancton, en matière en suspension et en matière organique. Les données Sentinel-2 consistent en des cubes avec 13 bandes spectrales pour une résolution spatiale variant de 10 à 60 m en fonction des bandes, acquises tous les 5 jours environ. Les données Sentinel-3 sont des cubes avec 21 bandes spectrales pour une résolution spatiale de 300 m, acquises tous les jours. En observation marine, pour comprendre les phénomènes complexes qui se passent en milieu côtier, il est nécessaire que les données à disposition combinent :
- une bonne résolution spectrale pour mieux analyser le milieu biogéochimique (chlorophylle, particules en suspension, etc) ;
- une bonne résolution spatiale pour mieux appréhender les phénomènes de répartition de ce milieu qui sont beaucoup plus complexes en milieu côtier qu’en pleine mer ;
- une courte période d’acquisition de ces images pour repérer des phénomènes très concentrés dans le temps (blooms de phytoplanctons par exemple).
Aucune donnée satellitaire ne permet aujourd’hui de respecter ces trois contraintes.
L’objectif du projet consiste à proposer une méthode qui puisse traiter conjointement les séries temporelles de données Sentinel-2 et Sentinel-3, afin de générer une nouvelle série temporelle de cubes de données obtenues par multi-sharpening, permettant d’obtenir des images avec la fréquence d’acquisition et le nombre de bandes spectrales de Sentinel-3 d’une part et la résolution spatiale de Sentinel-2 d’autre part.
Nous avons proposé une stratégie en deux temps pour ce travail.
- Dans un premier temps, nous avons développé une méthode de fusion par deep learning qui permet de compléter la série temporelle d’images Sentinel-2, à partir des images Sentinel-2 déjà acquises ainsi que des images Sentinel-3.
- Dans un second temps, nous pouvons appliquer n’importe quelle méthode de fusion spatio-spectrale pour générer une image super-résolue à partir d’une paire d’image Sentinel-2 et Sentinel-3. En particulier, nous avons modifié une méthode de décomposition tensorielle pour pouvoir l’appliquer aux données Sentinel-2 et Sentinel-3.
Action 2021-4. Organisation d’un atelier thématique international « Interactions hôte-parasite et leurs effets sur le fonctionnement des écosystèmes marins » à Boulogne-sur-Mer. Collaboration LSA (Mélaine Gay), LRHBL (Pierre Cresson) soutenue à hauteur de 3 063€ HT.
Co-organisé par le Mélanie Gay (LSA-ANSES) et Pierre Cresson (LRHBL-IFREMER), et soutenu par la SFR, cet atelier thématique international a permis de recueillir des connaissances sur les interactions hôte-parasite et leurs effets sur le fonctionnement des écosystèmes marins :
« Les parasites émergent aujourd’hui comme un compartiment clé des écosystèmes marins exploités.Leur présence dans les organismes induit des effets à l’échelle individuelle, via un impact potentiel sur la condition et la croissance de leurs hôtes, et à l’échelle des assemblages et des écosystèmes, par les interactions biotiques qu’ils induisent et qui pourrait rendre les écosystèmes plus résistants et plus résilients aux perturbations. Certains représentent par ailleurs une menace pour la santé humaine, et peuvent être également utilisés comme traceurs de stocks de poissons.
À l’interface des questionnements entre santé humaine, santé animale et santé des écosystèmes, la compréhension du rôle des parasites dans le fonctionnement des écosystèmes s’inscrit donc totalement dans la volonté d’études pluridisciplinaires portées par la SFR, notamment l’approche « One Health ».
Les échanges et les débats se sont organisé autour de deux sessions :
– une première session dédiée aux aspects fondamentaux, au rôle des parasites dans le fonctionnement des écosystèmes, et aux voies de recherche à explorer.
– une deuxième session sur des questions plus appliquées, telles que l’utilisation des parasites comme traceurs de stocks, comme bioindicateurs de contamination chimique et également en appréhendant les questions liées aux risques pour la santé humaine liées aux parasites. Un lien entre les deux sessions a été développé en s’interrogeant sur les données fondamentales nécessaires (et disponible ou non) aux approches appliquées.
Intervenants locaux : Sébastien Lefebvre, Sarah Werquin, Maureen Duflot, Kirsteen Mackenzie, Gauthier Schaal, Catherine Collins, Bertrand Collet, Thibault Kersaudy, Odile Bourgau
Intervenants extérieurs: Kenneth MacKenzie (Université d’Aberdeen, Écosse), David Thieltges (NIOZ,Pays Bas) et Bernd Sures (Université de Duisbourg, Allemagne).
Action 2021-5. [REPORTÉE] Soutien au projet interdisciplinaire TVES « Le Tourisme dans les Hauts-de-France face au Risque Epidémique Covid-19 (THREpiCo) » . 2 000 € HT accordés.
Action 2021-6. Organisation d’un séminaire étudiant pour partager les travaux en cours menés par les étudiants en thèse et en Master, s’inscrivant dans l’Axe 1. Aide de 139€ accordée pour contribuer à l’organisation du séminaire. Collaboration LRHBL (Paul Marchal)- LSA (Mélaine Gay).
L’objectif de ce séminaire étudiant était de partager les travaux en cours au sein des différents laboratoires partenaires, et plus particulièrement ceux engageant des recherches dans le premier axe scientifique de la SFR : « Interactions, Ressources et Milieux Impactés » dont l’objectif est de comprendre la structure et la dynamique des écosystèmes marins ainsi que les interactions au sein de la biodiversité, sous contraintes de l’exploitation ou de la pollution.
Le séminaire étudiant a permis de partager les travaux en cours menés par les étudiants en thèse et en Master au sein des différents laboratoires de la SFR Campus de la Mer impliqués dans l’Axe 1, et a permis en outre à ces étudiants de bénéficier d’un regard informel extérieur sur leurs travaux, avant que ceux-ci ne soient évalués formellement à l’occasion de leur soutenance.
Action 2021-7. Achat de matériel, consommables, dispositifs de stockage et frais de mission dans le cadre d’une collaboration existante LOG (Alexei Sentchev, François Schmitt) – LPCA (Patrick Augustin, Marc Fourmentin, Anton Sokolov) dans le cadre du projet EphEMER (Étude des Phénomènes météorologiques et leurs impacts sur la production Eolienne en MER). Action soutenue à hauteur de 2 820 € HT (frais de mission et achat de matériel).
L’augmentation du coût de l’énergie fossile et les effets du changement climatique ont favorisé l’exploitation des sources d’énergie renouvelable. Lauréat, en 2019, du 3ème Appel d’Offres National ‘Eolienne offshore’, le groupement EDF renouvelables assurera l’exploitation du futur parc éolien au large de la zone de Dunkerque afin d’accroître la production électrique à partir de cette énergie renouvelable. Certes, les conditions météorologiques au large, offrent de nombreux avantages aux parcs Eoliens offshore par rapport aux parcs onshore, comme des vitesses de vent plus élevées et une intensité turbulente plus réduite. Toutefois, des phénomènes physiques atmosphériques peuvent générer une irrégularité de la vitesse du vent et perturber les performances des éoliennes offshores comme le jet de basse couche communément appelé Low Level Jet (LLJ) et la brise de mer (SB). Bien que ces phénomènes soient bien connus et caractérisés au-dessus des terres, il demeure encore des incertitudes sur leur évolution au-dessus de la mer.
Il devient donc essentiel que le développement du futur parc éolien au large de Dunkerque bénéficie d’une caractérisation détaillée de ces phénomènes. Ainsi, dans le cadre du projet EPhEMER (Etude des Phénomènes météorologiques et leurs impacts sur la production Eolienne en MER), un partenariat entre le LOG, le LPCA et le groupement EDF Renouvelables a été mis en place dès 2021. L’objectif de ce projet est de développer une approche phénoménologique expérimentale de la dynamique atmosphérique afin de mieux caractériser ces phénomènes atmosphériques susceptibles d’influencer la production éolienne offshore.
Suite au soutien du projet EPhEMer par la SFR Campus de la Mer, le LOG et le LPCA ont réalisé, conjointement, au cours de l’été 2021, plusieurs campagnes de mesures, visant à mieux caractériser les phénomènes atmosphériques susceptibles d’influencer la production éolienne offshore. Dans un premier temps, l’Unité Mobile Atmosphérique (UMA), équipée de plusieurs instruments (lidar aérosol, anémomètre ultrasonique, hygromètre haute fréquence), a été déployée à Dunkerque au cours de Périodes d’Observation Intensive (POI) pendant lesquelles des vents de brises de mer et de jets de basses couches nocturnes sont survenus. La complexité des interactions des vents en altitude pourra être mise en évidence grâce aux observations des lidars doppler (WLS100 et WLS7) et l’évolution de la couche limite atmosphérique ainsi que les paramètres de la turbulence seront déduites à partir des mesures de l’UMA.
Dans un second temps, en coopération avec la Subdivision Phares et Balises de Dunkerque (Direction interrégionale de la mer Manche Est-Mer du Nord), un anémomètre ultrasonique à haute fréquence (20 Hz) a été installé à une hauteur de 12 mètres, sur une balise d’alignement, située à proximité de la digue du Braek de Dunkerque au niveau du front de mer. Les mesures de cet anémomètre ultrasonique ont permis d’obtenir des données de vent en trois dimensions et à haute fréquence sur une période de plusieurs mois. Ensuite ces données ont été analysées en vue d’évaluer divers paramètres de la turbulence et l’impact potentiel des phénomènes météorologiques sur la production éolienne. Les résultats ont permis de mettre en évidence la survenue de ‘burst’ de turbulence au sol, lors du démarrage du LLJ en altitude, confirmé par les mesures lidars. Ainsi, nous avons développé un algorithme de détection de LLJ à partir des signatures au sol déduites à partir des mesures l’anémomètre ultrasonique. Cette méthode a été appliquée sur des données de vent au sol (base de données déjà existante) afin de développer un algorithme de détection automatique de LLJ qui repose sur deux méthodes de transformée en ondelette.
En parallèle, nous avons développé et appliqué un algorithme de réseau neuronal récurrent (RNN) pour la détection des jours de brise de mer (ou … la détection de la brise marine – sans jours). La comparaison de nos résultats avec des mesures indépendantes a montré une précision de 95% (fig1). En utilisant ces méthodes de détection, il serait possible de prévoir l’occurrence de ces phénomènes météorologiques susceptible d’influencer la production éolienne offshore. Par la suite, nous envisageons d’appliquer une autre méthode d’intelligence artificielle– méthode de Deep Learning, capable de prévoir le vent aux échéances 24-72h et la génération des phénomènes atmosphériques étudiés.
Figure 1 : Test de performance de l’algorithme RNN pour l’identification des jours
Action 2021-8. Financement d’un stage informatique (2,5 mois) et frais de mission en soutien à une collaboration tripartite LOG (Fabrice Lizon) – LERBL (Alain Lefebvre, David Devreker) – LISIC (Émilie Poisson Caillault, Pierre-Alexandre Hébert) pour l’étude des données des campagnes IBTS et CGFS 2019/2020 dans le cadre de l’action « Étude des liens diversité – production primaire des microalgues par approche automatisée couplées à des techniques Geometric Machine Learning ». 1 283€ HT accordés pour la gratification de 3 mois de stage DUT informatique.
L’objectif de cette étude est donc de proposer sur R un outil de visualisation, correction de signaux issus d’un fluorimètre à répétition FRRf et d’extraction des paramètres photosynthétiques d’une cellule.
Une interface Rshiny a été proposé, celle-ci permet actuellement
- de visualiser les signaux issus d’un appareil FRRf d’une campagne, selon un protocole donné ou paramètre donné
- de pré-corriger les signaux aberrants (profil négatif, acquisition trop courte, …)
- les corriger à partir de prototypes moyens calculés.
Cette interface sera mise en production sur la plateforme mawenzi en septembre 2022.
Action 2021-9. [ANNULÉE] Financement des frais de publication dans le journal Frontiers in Marine Science (1526€ HT) pour la valorisation de projets communs LRHBL (Pierre Cresson) – LSA (Thomas Brauge, Graziella Midelet)
Action 2021-10. Frais d’inscription à un colloque international en soutien à la thèse RESASTOCK « Étude des gènes de résistance aux antibiotiques d’intérêt clinique au sein d’un réseau trophique marin et impact en santé humaine ». Collaboration LSA (Thomas Brauge, Graziella Midelet) – BioEcoAgro (Cédric Le Bris). Action soutenue à hauteur de 500€ HT
La thèse RESASTOCK « Étude des gènes de résistance aux antibiotiques d’intérêt clinique au sein d’un réseau trophique marin et impact en santé humaine » est une thèse dirigée par Graziella Midelet (Anses, Laboratoire de Sécurité des Aliments – site de Boulogne sur Mer) et co-encadrée par Thomas Brauge (Anses, Laboratoire de Sécurité des Aliments – site de Boulogne sur Mer) et Cedric Le Bris (ULCO, UMRt BioEcoAgro, Institut Charles Viollette). Les produits de la pêche et de l’aquaculture constituent une part importante de notre alimentation, mais également de notre économie. En 2018, la production halieutique mondiale a atteint une valeur record de 17 millions de tonnes (FAO, 2020). La consommation moyenne de ces produits était de 20,5 kg/habitant en 2018, contre 9 kg/habitant en 1961. En France, cette consommation a doublé en 50 ans, passant de 10 kg par habitant en 1960 à 34 kg en 2016. Outre les effets bénéfiques de la consommation de poissons, de crustacés et de coquillages, il existe un risque potentiel sur la santé humaine, comme les infections alimentaires. En effet, parmi les 1 310 cas de toxi-infections alimentaires collectives déclarées en France en 2017, environ 16% étaient dues à la consommation de produits de la mer (poissons, coquillages et crustacés) (Santé Publique France, 2019). Les agents pathogènes bactériens les plus souvent incriminés dans ces infections alimentaires sont Vibrio, Salmonella et Listeria.
Un des problèmes majeurs de notre société concernant les infections bactériennes est la résistance aux antimicrobiens. Celle-ci a évolué dans de nombreuses bactéries en raison de l’utilisation excessive d’antibiotiques dans le domaine médical, vétérinaire ou encore dans l’industrie (Pazda et al. 2019). Ces microorganismes sont alors souvent libérés avec les rejets d’eaux usées et sont largement retrouvés au niveau des sols, des eaux de surface, des eaux souterraines et même au niveau des sédiments océaniques profonds (Guo et al. 2017). Les bactéries indigènes de ces différents milieux peuvent servir de réservoirs de gènes de résistance, en particulier si ces gènes sont associés à des éléments génétiques mobiles. Afin de limiter au maximum l’émergence de l’antibiorésistance chez les agents pathogènes, une compréhension plus approfondie des flux de gènes de résistance au sein de l’environnement est nécessaire. En effet, si le rôle de l’Homme et de l’animal comme réservoirs de résistances aux antibiotiques est bien caractérisé, celui de l’environnement dans l’émergence et la diffusion de ces gènes n’a été mis en évidence que récemment.
Le sujet de thèse RESASTOCK a pour but d’étudier la richesse et la diversité des gènes de résistance au sein d’un réseau trophique benthique, composé d’échantillons complexes tels que le phytoplancton, le zooplancton, les mollusques bivalves, les poissons plats ou encore d’eau de mer. L’objectif est de démontrer leur rôle de réservoir de gènes de résistance aux antibiotiques, potentiellement transférables à l’Homme par la consommation de produits de la pêche.
L’objectif du projet Consolithèse était d’effectuer une première valorisation des résultats de comparaison des techniques d’extraction d’ADN par la participation à un congrès national : Le congrès MICROBES 2021 de la Société Française de Microbiologie (SFM, Nantes 22 au 24 Septembre 2021).
La participation au congrès MICROBES a permis au doctorant Erwan Bourdonnais d’effectuer pour la première fois une communication affichée qu’il a présenté à un jury dans le cadre d’une candidature au prix du poster de la SFM.
Action 2021-11. Financement de 4 mois de stage de Master 1 et aide au financement d’un colloque international (4 038 € HT). Action émergente TVES (Catherine Roche, François Guiziou) – LARJ (Frédéric Davansant, François Guiziou) pour la création d’un observatoire interdisciplinaire et international des détroits.
https://www.youtube.com/channel/UCtgTYnhqfKMAlLKxp9q5_Sw/featured
Tenu à Boulogne-sur-Mer les 24-25-26 novembre 2021, cet évènement a pleinement répondu aux objectifs fixés. Il a été international, en ce que les intervenants étaient à la fois français et étrangers, les interventions ont eu lieu en français et en anglais, et les sujets abordés ont à la fois été d’intérêt national mais aussi international. Il a été interdisciplinaire, en ce que les interventions ont touché à différents champs disciplinaires, comme le droit, la sociologie, l’histoire, la science politique, mais aussi car les intervenants étaient issus à la fois du milieu de la recherche et de la pratique. Ainsi, les diverses sessions ont étudié les détroits sous des prismes divers : l’environnement ; la géopolitique ; la coopération et les concurrences ; les flux et les transports ; l’histoire. La table ronde qui a clôt le colloque a été dédiée tout particulièrement au détroit du Pas-de-Calais comme pivot européen, mettant ainsi en exergue la légitimité et la pertinence de la région à accueillir un tel projet sur le long terme.
Ainsi, pendant trois jours, diverses approches des détroits comme objet d’étude à part entière ont pu être présentées et confrontées.
Dans la continuité de ce premier objectif ont émergé les deux objectifs suivants pour l’année 2022-2023. D’abord, celui de publier, sous forme d’ouvrage collectif, les interventions effectuées lors du colloque, afin d’en valoriser les conclusions. Puis, celui de créer un Observatoire international des Détroits, qui a vocation à pérenniser la dynamique créée par le colloque en devenant une référence dans l’étude internationale et interdisciplinaire des détroit.
Action 2021-12. Achat de consommables de laboratoire pour soutenir le projet « Flux de calcite pélagique dans la colonne d’eau et implications pour les échanges de CO2 entre l’atmosphère et l’océan en contexte d’acidification océanique ». Collaboration entre les axes « océanologie » et « géosciences » du LOG (Alice Delegrange, Michaël Hermoso). Action soutenue à hauteur de 1 839€ HT.
Au sein de la communauté planctonique, la composition stœchiométrique et les caractéristiques morphologiques du phytoplancton (par exemple, la biominéralisation, la taille et la forme) peuvent résulter à la fois de la phénologique et des changements environnementaux (acidification des océans et réchauffement climatique). Le zooplancton se nourrit de producteurs primaires, ce qui contribue à l’équilibre des écosystèmes et aux cycles biogéochimiques. Afin d’étudier la réponse du comportement alimentaire du zooplancton aux changements de qualité du phytoplancton, nous avons réalisé une série d’incubation en laboratoire avec des copépodes et du phytoplancton calcifiant (coccolithophores) comprenant différentes tailles de proies et différents pools de carbone inorganique (PIC). La théorie de l’Optimal foraging prédit que les copépodes augmentent logarithmiquement leurs efforts d’alimentation avec l’augmentation de la disponibilité de la nourriture (ex : modèle d’Ivlev). Nous avons exploré les indices de broutage tels que l’émission de pelotes fécales (PF ind-1 j-1) et les estimations du taux d’ingestion basées sur la méthode de fluorescence intestinale, calibrée avec le niveau de chlorophylle a des proies sur de leurs biovolume (µm3 eq ind-1 j-1). Premièrement, nous avons démontré que le taux d’ingestion du volume équivalent de copépodes est mieux calibré sur la concentration du volume total de proies (mm3 L-1) que sur la concentration de Chlorophylle a (g Chl a L-1). Cette calibration Chlorophylle a/biovolume souligne l’importance de reconsidérer le niveau de Chlorophylle a de la proie dans le contenu fluorescent de l’intestin. Deuxièmement, nos résultats montrent une augmentation exponentielle du taux d’ingestion en fonction de la disponibilité de la nourriture, ce qui contraste avec le modèle d’Ivlev’ (réponse fonctionnelle de type II, figure suivante). Ce modèle paramétrique soutient l’implication de la qualité de la nourriture dans le comportement alimentaire. Dans notre cas, le biovolume des coccolithophores et les ratios PIC/POC semblent limiter la recherche de nourriture par les copépodes. Enfin, nous avons observé un découplage entre le taux d’ingestion et d’émission de pelotes fécales, ce qui pourrait être la conséquence de l’effet d' »obstruction » de la calcite dans l’intestin des copépodes. Ces résultats montrent que l’allométrie et la stœchiométrie des proies devraient être mieux prises en compte dans la dynamique d’alimentation des copépodes, notamment en ce qui concerne le processus de formation des boulettes fécales, qui est une voie importante de la pompe à carbone biologique.
Figure 13 : Relation fonctionnelle entre disponibilité en nourriture et taux d’ingestion en équivalent volume pour A) Temora longicronis et B) Acartia clausi. Les lignes en pointillés correspondent au modèles de Ivlev, exprimant la relation fonctionnelle optimale (Toullec et al., In prep)
La somme accordée par le Campus de la Mer a permis la réalisation des mesures de Carbone/azote particulaire (mesures CHN) réalisé à la station marine de Wimereux (achat de consommables).
Action 2021-13. Achat de produits chimiques et consommables de laboratoire en soutien au projet « Conception et caractérisation de capteurs chimiques de cadmium et de mercure opérationnels en milieu marin (CapChimCd/Hg) ». Collaboration entre l’équipe ‘verres’ (Maria Bokova, Mohammad) et l’équipe ‘modélisation’ (Anton Sokolov, Arnaud Cuisset) du LPCA soutenue à hauteur de 2 498 € HT.
Le milieu marin est aujourd’hui soumis à de multiples pollutions d’origine naturelle ou humaine, donc les métaux lourds. Des teneurs élevées de cadmium, de nickel, de zinc, de plomb et de mercure affectent l’ensemble de la mer et son écosystème et peuvent gravement contaminer les chaînes alimentaires par bioaccumulation. Pour cette raison, la surveillance des métaux lourds en milieu marin est indispensable pour la santé publique. C’est dans ce contexte que le Laboratoire de Physico Chimie de l’Atmosphère (LPCA) a proposé un projet portant sur le développement des membranes en verres de chalcogénures pour les capteurs chimiques spécialement dédiés à la métrologie des métaux lourds en milieu marin. Le travail en collaboration entre l’équipe ‘verres’ et l’équipe ‘modélisation’ du LPCA permet de déterminer les relations entre la composition, la structure et les propriétés de transport ionique et/ou électroniques dans les matériaux amorphes, indispensables pour le développement de capteurs chimiques. Les objectifs du présent projet est de synthétiser et caractériser des nouveaux systèmes vitreux et d’évaluer le potentiel de ces matériaux à être utilisés en tant que membranes sensibles dans des capteurs chimiques pour le dosage des ions Cd2+ et Hg2+ dans une matrice riche en sodium.
Principaux résultats
Deux systèmes à base de l’iodure de mercure HgI2-GeS2 et AgI-HgI2-Ga2S3-GeS2 ont été synthétisés et caractérisés. Les résultats sont très encourageants et montrent la possibilité d’obtenir les verres contenant jusqu’à 40 mol% HgI2. L’analyse thermique de ces verres révèle une diminution de température de transition vitreuse avec l’addition de l’iodure de mercure liée à la fragmentation de la matrice Ge-S. Les spectres Raman confirme les changements structuraux du réseau vitreux de sulfure de germanium avec l’apparition des nouveaux modes de vibration et leur augmentation de façon monotone avec l’ajout de HgI2 (Figure 1). Les résultats de la modélisation DFT sont cohérents avec l’hypothèse structurelle de molécules HgI2 courbées non centrosymétriques dans la matrice hôte. L’ajout de l’iodure d’argent dans ces verres permet d’apporter de la conductivité ionique au système. La conductivité à température ambiante des verres AgI-HgI2-Ga2S3-GeS2 est suffisamment élevée (σ298 » 10-6 S cm-1) pour assurer le fonctionnement des capteurs chimiques. Un système quasi-ternaire à base de sulfure de mercure Ag2SHgS-GeS2 a été également étudié. La masse volumique, la température de transition vitreuse et la conductivité augmentent avec l’ajout de sulfure d’argent au verre binaire HgS-GeS2.
Selon ces résultats, les meilleures compositions vitreuses ont été choisies pour les membranes des capteurs chimiques. La fabrication et les tests des capteurs est en cours pour évaluer la sensibilité et la limite de détection pour le dosage des ions Hg2+ en présence de plusieurs ions interférents comme Na+, K+, Ca2+ et Mg2+. Dans la suite de ce travaille, les homologues vitreux contenant les sels de cadmium vont être synthétisés et testés dans les capteurs chimiques pour le dosage des ions Cd2+ dans l’eau de mer.
Figure 1. Spectres Raman expérimentaux des verres xHgI2-(100-x)GeS2.
Action 2021-14. [ANNULÉE] Soutien au projet « Étude des risques des risques d’érosion et de mouvements gravitaires par photogrammétrie aéroportée à très haute résolution spatiale par drone ». Collaboration LOG (Emmanuel Blaise, Alain Trentesaux, Olivier Cohen, Vincent Sipka) – TVES (Éric Masson, P. Lahousse) en collaboration avec le LAMCube (N. Bur) pour l’achat d’un drone muni d’une caméra. 1 920 euros HT
Action 2021-15. Financement d’une « quatorzaine » imposée dans le cadre d’une campagne de terrain sur l’archipel de Kerguelen du 15 novembre 2021 au 20 février 2022. Collaboration LOG (Éric Armynot du Châtelet, Maïwenn Herlédan) / TVES (Éric Masson) qui s’inscrit dans le cadre du programme de recherche de l’Institut Polaire Paul Emile Victor 1200 EnviKer (Characterization and monitoring of environments and paleoenvironments of Kerguelen using testate amoebae). Montant total : 1 500 euros HT.
Le programme EnviKer (Caractérisation et suivi des environnements et paléo-environnements des Kerguelen au moyen des amibes à thèque), a pour objectif la mise en place d’un outil de caractérisation des changements environnementaux enregistrés dans les îles du subantarctique basé sur l’observation des amibes à thèque. Pour atteindre cet objectif, le programme a proposé de travailler en plusieurs sous-objectifs répartis sur les deux années de campagne. Les premiers sous-objectifs, objets de la première campagne de prélèvement de novembre-décembre 2019 étaient de (1) de dresser une première liste des amibes à thèques présentes sur l’archipel dans une grande variété d’environnements, de (2) tester l’hypothèse de présence des amibes à thèques dans tous les environnements végétaux à croissance continue, de (3) repérer la nature et les sites de carottage pour les reconstitutions paléo-environnementales. Fort des observations de la première campagne, les objectifs de la seconde campagne ont été de :
- Compléter l’échantillonnage en vue de continuer l’inventaire des amibes à thèque sur l’espace de l’archipel de Kerguelen. Les travaux réalisés lors de la première campagne ont permis de collecter des échantillons essentiellement dans le Loranchet, autour de Port-aux-Français, sur la presqu’île du Prince de Galles et sur la péninsule Ronarc’h. Ces sites ont été analysés à partir de l’observation des amibes dans 3 types de substrats, bryophytes et azorelles, sols. Les amibes à thèques sont présentes dans tous les substrats à la hauteur de 120 espèces. Les précédentes descriptions relataient 50 espèces seulement sur des échantillons prélevés en 1972 (Bonnet, 1981). Ces sites, avec une spatialisation essentiellement Est-Ouest liées aux contraintes de la campagne (23 jours effectifs de terrain) ont montré de plus fortes abondances et diversités à l’Ouest qu’à l’Est et de plus fortes abondances et diversité dans les bryophytes que dans les azorelles. Lors de la nouvelle campagne il a donc été décidé de compléter la spatialisation des échantillons avec des sites sur le plateau central, sur la péninsule Jeanne d’Arc ainsi que sur la péninsule Courbet. Les sites visités en 2019 telles que Studer et la péninsule du Prince de Galle ont de nouveau été visités pour le suivi temporelle des populations d’amibes.
- Réaliser des carottages dans les substrats et sites repérés lors de la première campagne. Lors de la première campagne des échantillons tests ont été prélevés dans des buttes d’azorelles et dans des touradons. Les azorelles sont des plantes longévives à croissance continue. L’observation des amibes qui se fossilisent grâce à leur thèque minérale dans les strates de plus en plus anciennes à mesure que l’on s’enfonce dans la plante permet de reconstituer les communautés anciennes d’amibes. Les touradons sont des structures sédimentaires constituées par l’accumulation de couches organominérales au cours du temps. Tout comme dans les azorelles, les communautés anciennes d’amibes peuvent être reconstituées à partir des thèques qui se retrouvent fossilisées au cours de la croissance du touradon. Les résultats de datations réalisées sur les échantillons tests permettent d’estimer de possibles reconstitutions sur 200 à 800 ans dans les formations à azorelles et jusqu’à 4000 ans dans les formations de touradons. Dans cette nouvelle campagne, il a donc été décidé de réaliser des carottages dans des buttes d’azorelles ainsi que dans des touradons.
- Mettre en place une stratégie pour la conduite d’opérations ultérieures pour le suivi et l’évolution des peuplements d’amibes à thèque. Les amibes à thèque se développent dans les environnements humides d’eaux saumâtres et douces. Avec la variation de ces environnements sous contrainte climatique, c’est la communauté d’amibes qui évolue. Pour contraindre cette évolution le projet comporte un volet télédétection avec un suivi dans le temps des structures paysagères. Lors de la présente campagne l’objectif était de repérer un site propice à ce suivi, comportant aussi bien des espaces végétaux de zones humides (bryophytes), landes sèches végétalisées puis tout un panel de substrat minéraux potentiel pour une future colonisation par a végétation. L’objectif lors de la campagne était de pouvoir être sur le terrain en parallèle à l’acquisition d’une image satellite à haute résolution sur la zone du bassin versant de la rivière du Sud.
Réalisation de terrain
Les travaux d’échantillonnage consistent en deux grands ensembles : prélèvements de surface (végétaux, sols, sédiments roches) et prélèvements profonds (carottes de 20 à 100 cm).
Echantillonnage de surface
Les prélèvements de surface sont simples avec la collecte de 25cm3 de végétaux ou sédiments. Les roches collectées ont un volume moyen de 70cm3. Pour l’eau, c’est un volumen de 25cm3 qui est également collecté par échantillon.
Les figures suivantes résument l’effort d’échantillonnage réalisé sur l’archipel pendant la campagne. A noter que, sauf rares exceptions les échantillons sont réalisés en triplicata, conforme aux protocoles internationaux établis pour l’étude des amibes.
Figure 1 : Localisation des échantillons de surface précisant la nature de l’analyse qui sera réalisée. Géochimie = analyse des éléments traces et majeurs, analyse de la matière organique ; Roche = analyse pétrographique ; Microfaune = analyse des amibes à thèque, foraminifères et thécamoebiens; Microplastique = recherche de microplastiques dans les sédiments en plus d’analyses de molécules organiques..
Figure 2 : Localisation des échantillons réalisés pour l’analyse de la microfaune avec précision de la nature de l’amibe à thèque recherchée : foraminifère dans les milieux côtiers et saumâtres et thécamoebiens dans les milieux dulçaquicoles.
Figure 3 : Echantillonnage spécifique réalisé pour l’analyse des relations entre les sols et les éléments chimiques retrouvés dans les eaux interstitielles et de ruissellement (rivières, lacs et zones humides).
Carottages
Les prélèvements par carottage consistent en l’enfoncement d’un tube (PVC ou aluminium) soit manuellement soit par percussion dans les substrats visés.
Figure 4 : Localisation des carottages réalisés et précision de la nature du substrat carotté.
Acquisition image satellite
Une image Wold View 3 a été acquise sur le bassin versant de la rivière du Sud avec deux passages du satellite les 23 et 29 décembre. Cette image multispectrale permettra de compléter l’analyse de terrain et d’observation réalisée sur la zone pendant la campagne. Vue l’étendue de la zone les observations de terrain sont néanmoins insuffisantes pour un complète validation de terrain des observations. Un travail spécifique sur ce bassin versant est en gestation.
Figure 5 : Zone couverte par l’acquisition d’une image satellite World View 3. Fond de carte présentant les surfaces végétalisées estimées à partir du NDVI calculé sur images Sentinel 2.
Action 2021-16. Soutien au projet « Étude Haute-Fréquence de la DYNnamique des Communautés PHYtoplanctoniques côtières au cours d’un bloom printanier (DYNCOPHY-HF) ». Achat de pièce pour la maintenance d’un cytomètre en flux automatisé (1 920 € HT). Collaboration LOG (Felipe Artigas) – LERBL (Alain Lefebvre)
Le suivi et la compréhension de la dynamique (et notamment des proliférations massives ou blooms phytoplanctoniques, dont les évènements toxiques ou nuisibles – HAB) est un enjeu majeur car fournissant une indication des changements d’état des masses d’eau, dans un contexte de forçage anthropique et de changement climatique global (Wells et al., 2020). De plus, la variabilité spatiale et temporelle de ce compartiment affecte le fonctionnement des cycles biogéochimiques et la productivité des ressources marines via les différentes voies trophiques pélagiques et benthiques. Des approches et méthodes automatisées sont depuis plus d’une décennie en cours d’application pour le suivi du phytoplancton dans différents systèmes aquatiques, à différentes échelles spatiales et temporelles et elles ont été particulièrement explorées et appliquées au niveau régional, transfrontalier et européen dans le cadre des projets CPER « Bloom de Phaeocystis » (Coord. ULCO F. Artigas, Coord. IFREMER A. Lefebvre), INTERREG IVA « 2 Mers » DYMAPHY (PI F. Artigas), CPER MARCO (Axe 1 – Observation Coord. F. Artigas et A. Lefebvre), H2020 INFRAIA JERICO NEXT (Coord. Tasks WP3.1 et tasks WP4.1 F. Artigas) et JERICO S3 (Coord. Task WP3 PSS EC A. Lefebvre, et task WP5 ST7 F. Artigas). Ces projets ont permis d’initier et consolider une collaboration, au niveau local, entre trois laboratoires du Campus de la Mer : l’UMR LOG, le LER/BL et le LISIC, avec des partenaires nationaux et internationaux.
L’utilisation ciblée de capteurs basés sur les propriétés optiques des particules, ainsi que l’application d’approches de traitement automatisé de données récemment développées, permettent d’étudier le phytoplancton en temps réel et à haute résolution. Ces techniques permettent d’envisager une caractérisation du phytoplancton à différents niveaux fonctionnels et taxinomiques en temps quasi réel, permettant de prendre des décisions quant à l’opportunité de réaliser des prélèvements pour analyses taxonomiques plus exhaustives et de compléter le système de surveillance des évènements potentiellement nuisibles et des changements importants pouvant résulter d’une perturbation d’origine anthropique. Il est possible ainsi de préciser et/ou émettre de nouvelles hypothèses quant au déterminisme des efflorescences, contribuant ainsi à la redéfinition potentielle d’indicateurs phytoplanctoniques, pour répondre aux exigences des directives européennes en vigueur (DCE, DCSMM) et des conventions de mers régionales (OSPAR). Enfin, ces approches complétées par le développement d’approches innovantes de traitement des signaux et de classification des données par des développements algorithmiques de type machine-learning représentent un défi majeur de l’observation in situ des océans au cours de l’actuelle Décennie de l’Océan et une composante majeure de la future construction d’une Infrastructure de Recherche Jointe Européenne des observatoires côtiers (ESFRI JERICO-RI), à travers la mise en place du Super site Pilote Manche Mer du Nord intégrant les réseaux d’observation et surveillance de chaque pays européen participant (en France, il s’agira de l’Infrastructure de Recherche Littorale et Côtière – ILICO).
Le CytoSub a été déployé depuis fin mars à mi-mai 2021 sur la station de mesures MAREL Carnot. Pour cela, il a afllu changer des pièces et préparer la machine pour son fonctionnement en complète autonomie (possible grâce à un financement CPER-MARCO). L’alimentation en eau de mer s’est faite à l’aide d’une pompe externe. Le prélèvement d’eau s’est fait à la même profondeur que celle de la sonde multi paramètres afin d’assurer la cohérence des mesures des deux systèmes. L’installation d’antennes relais dans le local de la station MAREL Carnot et dans le toit du bâtiment de la MREN (UMR LOG) a permis une communication en temps réel avec l’instrumentation. Avec des mesures programmées toutes les deux heures pour le CytoSub, il a été possible de suivre l’avancée des blooms phytoplanctoniques printaniers pendant quasiment deux mois (du 22/03 au 12/05/2021). En fin de déploiement, après récupération du capteur, il est apparu nécessaire son renvoi pour révision et maintenance, ne pouvant être prises en charge par aucun des projets en cours, d’où la demande faite à l’AAP 2021 de la SFR Campus de la Mer.
Figure 1 : Site d’échantillonnage (à gauche, Google Earth)
Figure 2 : Cytomètre en flux automatisé CytoSub (CytoBuoy b.v.) dans son caisson de protection (à droite)
Grâce à l’installation du système de communication en direct, et d’un système de prétraitement des données en ligne EasyClusLive (Thomas Rutten Projects), il a été possible de suivre (en temps réel) l’évolution du bloom via le site : https://www.fytoplankton.nl/ Les données physico-chimiques et biologiques acquises via MAREL Carnot, accessibles sur la plateforme toutes les vingt minutes, complètent ces données cytométriques afin de mieux comprendre les facteurs de contrôle des efflorescences phytoplanctoniques.
Un premier travail d’analyse des données a été réalisé dans le cadre du stage de Master 1 SM EMAH (ULCO) de Kévin Robache par une méthode manuelle. La prochaine étape de traitement de données sera de comparer les résultats avec ceux de mettant en jeu des outils développés sous R et automatisés (notamment le RClusTool, en collaboration avec le LISIC ULCO). En parallèle, procéder à l’analyse des données traitées avec les données environnementales associées et différentes méthodes statistiques pour les interpréter à la lumière des suivis basse fréquence.
