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Agriculture - fishery Biology Environment Genetics

Objectives

-Créer de nouvelles connaissances sur la biologie évolutive du plancton et la dynamique écologique des océans.

-Influencer la prise de conscience collective sur le microbiome (l’ensemble des genomes microbiens) océanique et sur son impact planétaire

Specific actions

Grâce à la mise à disposition d’une boîte à outils simple d’instruments scientifiques (en 2020), échantillonnages de plancton, partage d’images et de données génétiques du plancton en vue d’une évaluation de la biodiversité aquatique.

Project created
Open sea

Planétaire – Pleine mer et littoral

Type of project : Field

Participation period : Toute l’année

Level of involvement : Case by case

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Plankton Art
Pioneers&betatesting
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3Dimaging
People

Project description

À long terme, Planète Plancton créera : 

Une flotte internationale de planctonautes-sentinelles fournissant en continu des informations sur le plancton pour l’ensemble de nos océans.

Une boîte à outils d’instruments simples et scientifiquement pertinents pour l’évaluation par les citoyens de la biodiversité aquatique (marine et aussi eau douce).

Une archive unique représentant la mémoire de nos océans pour les générations et les technologies futures via une banque cryogénique, en constante croissance, d’échantillons d’ADN de l’océan global.

Un flux continu normalisé d’images et de données génétiques à des échelles spatiales, temporelles et taxonomiques encore jamais atteintes, produisant des nouvelles données essentielles pour la société et son futur.

Pourquoi ?

Chaque litre d’eau de mer contient entre 10 et 100 milliards de formes de vie planctoniques, formant un extraordinaire écosystème mondial qui génère environ 50% de l’oxygène planétaire, soutient la vie marine, et régule le climat. Or aujourd’hui, cet écosystème se transforme rapidement sous la pression des changements climatiques : réchauffement, acidification et dé-oxygénation des masses d’eau marine, en plus des changements de courants, de la surpêche et des pollutions en provenance des côtes. Les transformations de l’écosystème ‘plancton’ vont avoir un impact majeur sur de nombreuses activités humaines (pêche, tourisme, etc.), mais avant tout sur notre biosphère : l’avenir de l’humanité en dépend. 

Il est donc plus qu’urgent de comprendre l’évolution et le fonctionnement de l’écosystème « plancton » : qui sont les espèces planctoniques ? et comment est-ce qu’elles migrent, se transforment, disparaissent, et interagissent pour former des réseaux de vie capables ou pas de résister aux changements climatiques et même de transformer leur environnement ?   

Le verrou principal à cette connaissance fondamentale est simple : jusqu’à récemment nous n’avions pas les instruments et technologies pour mesurer la vie planctonique. Depuis 2009, dans le projet « Tara Oceans », nous avons mis au point des protocoles de séquençage ADN et d’imagerie automatiques du plancton, mis en œuvre sur la goélette Tara lors de 3 expéditions planétaires. Nous avons déchiffré l’extraordinaire diversité du plancton mondial, des virus aux animaux, des gènes aux morphologies des organismes. Nous avons établi une base de données de référence (baseline)  du plancton planétaire, tout en démontrant la faisabilité d’une océanographie en bateau à voile.

Mais comprendre la dynamique et l’évolution du plancton va demander un bien plus grand effort d’observation et d’échantillonnage à travers l’espace et le temps de l’océan qui change au rythme du climat. Cet effort d’observation global est impossible à réaliser avec les navires de recherche océanographiques, trop coûteux (~30–40 000 €/jour) et inflexibles.  Dans le programme « Plankton Planet », nous développons une océanographie 3.0, citoyenne et abordable, permettant d’atteindre cette mesure globale et pérenne de la vie et des éco-systèmes océaniques. 

C’est dans ce cadre que s’inscrit le projet collaboratif « IMPOLS » – IMoca Plankton Ocean Life Survey.

Qui ? 

Né en France à la Station Biologique de Roscoff, Plankton Planet est une initiative internationale à but non lucratif, réunissant des partenaires académiques (CNRS, MIT, Stanford University, University of Maine, University of Auckland) et citoyens (Fondation Tara Océan, France-USA ; Association Plankton Planet, France).

Notre vision est de décloisonner les mondes de la recherche scientifique, des « makers », des marins, et même des artistes et philosophes, pour les faire converger vers un but commun : découvrir, mesurer et raconter la vie dans l’eau de mer pour évaluer la santé de l’océan mondial et pouvoir à terme prédire son évolution.

C’est dans la créativité complémentaire et la synergie de ces communautés que nous trouverons l’énergie nécessaire pour mesurer le plancton planétaire.

Comment ?

Nous développons une nouvelle génération d’instruments à faible coût, simples d’usage, ludiques, et avant tout scientifiques et standardisés, pour que les citoyens des mers (les seatizens !) puissent à la fois découvrir et mesurer la vie océanique, et se transformer en “planctonautes”. 

Les planctonautes peuvent être des plaisanciers, des professionnels de la course au large, tout comme des pêcheurs ou des équipages de cargos. Le prix modeste des instruments développés par Plankton Planet permet d’équiper des centaines, et pourquoi pas des milliers de bateaux, le challenge principal étant de fidéliser les planctonautes et pérenniser une mesure globale et homogène de l’océan.

En 2015–2016, nous avons validé le concept avec le recrutement de 20 équipages de planctonautes qui ont réalisé un échantillonnage de plancton sur plus de 250 sites couvrant les océans planétaires, suivi d’analyses génétiques démontrant la fiabilité du protocole.

Aujourd’hui, nous développons le « Plankto-Kit », une sorte de mini-laboratoire embarqué qui comprend tous les éléments, interconnectés, pour une mesure intégrale, éco/morpho/génétique du plancton. En particulier nous avons créé le PlanktoScope, un microscope automatisé qui permet non seulement d’observer le plancton, mais aussi de capturer des images en flux pour quantifier la biodiversité présente en un site donné. Cette mesure réalisée sur du plancton frais est unique et complémentaire aux mesures génétiques effectuées sur le même plancton préservé à bord.

Et ensuite ?

Entre 2019 et 2020,  R&D et tests bêta en mer sont en marche pour aboutir à la première génération du kit Plankton Planet. Il s’agit de fournir un équipement robuste et performant pour la mise en œuvre du programme de 2020 à 2025 sur quelques boucles de navigation sélectionnées. La première phase de collecte aura pour objectif de traiter des questions en jeu en écologie océanique et sur la biodiversité, sa dynamique et son évolution. Il se focalisera en particuliers sur l’organisation symbiotique de la communauté planctonique autour des protistes, en tant que principale force motrice du monde vivant. A partir des interactions entre ces données uniques et les travaux de modélisation qui en découleront, la densité et la fréquence d’échantillonnage optimales seront affinées pour le déploiement à long terme du protocole Plankton Planet sur l’ensemble des boucles de navigation qui traversent les océans du monde.

En attente de retombées dans…

La recherche fondamentale: (i) suivi exceptionnel à long terme du changement de la biodiversité du plancton total et de l’évolution de notre océan en rapide mutation (analyse des impacts du réchauffement, de l’acidification, de la désoxygénation); (ii) nouvelle compréhension des structures, des fonctions et des comportements du plancton via les millions d’images et de films d’organismes planctoniques générés par les planctoscopes; (iii) apport de données biologiques à haute résolution à l’échelle mondiale pour contribuer à modéliser,  avec recours à l’intelligence artificielle, la dynamique des écosystèmes océaniques et les interactions océan-climat, des gènes aux cycles biogéochimiques.

Les sciences appliquées et politiques : (i) détection d’espèces envahissantes, toxiques ou économiquement pertinentes à l’échelle planétaire; (ii) mise en relation des données sur les communautés de plancton (y compris les gamètes et les larves de poissons) avec les données de capture de poissons pour une prévision robuste des stocks de poissons; (iii) évaluation des zones biogéographiques océaniques (« paysages marins ») en vue de la conception optimale des zones de protection marines en haute mer (écosystèmes, par exemple, à haute capacité de pompage de carbone).

L’éducation : (i) prise de conscience collective des microbiomes océaniques et de leur impact planétaire, à la fois directement et indirectement via les images et les films partagés du plancton. Des outils éducatifs seront distribués par les planctonautes dans les pays et les îles éloignés dont les communautés interagissent avec l’écosystème marin et dépendent de celui-ci.

Pour finir, le « Plankton Art » : Les microbes marins affichent une variété phénoménale de biomatériaux, de formes et de conceptions uniques, offrant un moyen idéal d’ouvrir les yeux sur le microbiome mondial qui constitue la majeure partie de la biodiversité de la Terre. Nous gageons que la beauté du plancton fera le lien entre les chercheurs, les « seatizens » et les citoyens, au cœur du concept de P2. C’est pourquoi nous confierons aussi aux enfants et aux artistes nos microscopes citoyens et les images, films et impressions 3D, en stimulant une interprétation / représentation émotionnelle et intuitive du monde invisible qui anime les cycles écologiques de notre planète.

 

 

The participation

Required equipment

Le nouveau kit Planète Plancton est prévu pour le 2e semestre 2020

Co-managers

Fabien Lombard

Fabien Lombard

Chercheur à l'IMEV; Maitre de conférences à la SU; membre de l'IUF.

IMEV

Fabien Lombard

IMEV

Gilles Mirambeau

Gilles Mirambeau

Maître de Conférences Sorbonne Université - Chercheur à l'OOB - Correspondant Science Ensemble

Sorbonne University

Equipe GENOPHY - Unité BIOM - OOB

Gilles Mirambeau

Equipe GENOPHY - Unité BIOM - OOB

Manu Prakash

Manu Prakash

Associate Professor

Prakash Lab (curiosity-driven science)

Colomban de Vargas

Colomban de Vargas

Directeur Plankton Planet ; DU FR Tara GOSEE; DR1 SB Roscoff; Coordinateur Tara Oceans

Sorbonne University

ECOMAP team

Colomban de Vargas