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ERC Starting Grant 2023 – Projet SIESTA, Le rôle de la dormance microbienne en tant que régulateur écologique et biogéochimique sur Terre

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James Bradley, Chargé de recherche à l’Institut méditerranéen d’océanologie (MIO)

La vie microbienne a proliféré au cours des temps géologiques, survivant à des changements environnementaux longs et extrêmes, y compris des glaciations mondiales qui ont duré des millions d’années, et des changements radicaux du climat et de la géographie de la Terre. Les micro-organismes ont recours à la dormance, un état réversible d’activité métabolique réduite, pour persister et tolérer les changements défavorables de leur environnement. Les organismes en dormance se retirent de l’environnement actuel et s’intègrent à une banque de semences qui contribuera à la diversité et à la fonction des écosystèmes futurs. Cependant, nous manquons de connaissances fondamentales sur la prévalence, les déclencheurs et les échelles de temps de la dormance, et sur la manière dont ces facteurs affectent les écosystèmes et les bilans élémentaires. Le projet SIESTA financé par cette bourse européenne vise à connaître la prévalence et le rôle de la dormance microbienne en tant que régulateur écologique et biogéochimique sur Terre, et permettra ainsi de mieux comprendre comment la vie parvient à prospérer tout au long du changement global et conduit l’évolution planétaire.

 

Source : https://www.provence-corse.cnrs.fr/fr/personne/james-bradley

Cheops révèle une exoplanète brûlante agissant comme un miroir

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Outre la Lune, l’objet le plus brillant dans notre ciel nocturne est la planète Vénus, dont l’épaisse couche de nuages réfléchit environ 75 % de la lumière du Soleil. À titre de comparaison, la Terre ne réfléchit qu’environ 30 % de la lumière solaire.

Pour la première fois, les astronomes ont trouvé une exoplanète capable d’égaler l’éclat de Vénus : la planète LTT9779 b. De nouvelles mesures détaillées effectuées par la mission Cheops de l’ESA révèlent que cette planète réfléchit 80 % de la lumière que lui envoie son étoile.

Les mesures de haute précision de Cheops portent sur l’observation d’exoplanètes découvertes et caractérisées en 2020 par la mission TESS de la NASA et par des instruments terrestres tels que l’instrument HARPS de l’ESO au Chili.

L’exoplanète en question a une taille comparable à celle de Neptune, ce qui en fait le plus grand « miroir » de l’Univers connu à ce jour. Sa grande réflectivité s’explique par le fait qu’elle est recouverte de nuages métalliques. Ceux-ci sont principalement constitués de silicates – la même matière que le sable et le verre – mélangés à des métaux comme le titane.

« Imaginez un monde en feu, proche de son étoile, avec de lourds nuages de métaux flottant en altitude, faisant pleuvoir des gouttelettes de titane », explique James Jenkins, astronome à l’université Diego Portales et à la CATA (Santiago du Chili et coauteur de l’article scientifique décrivant cette nouvelle recherche, publié dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Crédit : ESA (Acknowledgement: work performed by ATG under contract for ESA)

Un ciel chargé de nuages de métal

La fraction de lumière réfléchie par un objet est appelée « albédo ». La plupart des planètes ont un albédo faible, soit parce qu’elles ont une atmosphère qui absorbe beaucoup de lumière, soit parce que leur surface est sombre ou rugueuse. Les exceptions sont les mondes glacés ou les planètes comme Vénus qui possèdent une couche nuageuse réfléchissante.

L’albédo élevé de LTT9779 b a surpris, car la température de la face de la planète qui fait face à son étoile est estimée à environ 2000 °C. Toute température supérieure à 100 °C est trop élevée pour que des nuages d’eau se forment, mais la température de l’atmosphère de cette planète devrait même être trop élevée pour que des nuages de métal ou de verre se forment.

« C’était une véritable énigme, jusqu’à ce que nous réalisions qu’il fallait considérer cette formation de nuages de la même manière que la condensation qui se forme dans une salle de bain après une douche chaude », note Vivien Parmentier, chercheur à l’Observatoire de la Côte d’Azur (France) et co-auteur de cette recherche. Vivien Parmentier explique : « Pour chauffer une salle de bains à la vapeur, on peut soit refroidir l’air jusqu’à ce que la vapeur d’eau se condense, soit laisser couler l’eau chaude jusqu’à ce que des nuages se forment parce que l’air est tellement saturé de vapeur qu’il ne peut tout simplement plus en contenir. De même, LTT9779 b peut former des nuages métalliques malgré sa chaleur, car l’atmosphère est sursaturée en silicates et en vapeurs métalliques. »

La planète qui ne devrait pas exister

L’éclat n’est pas le seul élément surprenant de LTT9779 b. Sa taille et sa température en font une « Neptune ultra-chaude », mais aucune autre planète de cette taille et de cette masse n’a été trouvée en orbite aussi proche de son étoile. Cela signifie qu’elle vit dans ce que l’on appelle le « désert de Neptune chaud ».

La planète a un rayon 4,7 fois plus grand que celui de la Terre, et une année sur LTT9779 b ne dure que 19 heures. Toutes les planètes précédemment découvertes qui tournent autour de leur étoile en moins d’un jour sont soit des « Jupiters chauds » – des géantes gazeuses dont le rayon est au moins dix fois plus grand que celui de la Terre – soit des planètes rocheuses dont le rayon est inférieur à deux fois celui de la Terre.

« C’est une planète qui ne devrait pas exister », explique Vivien Parmentier. « Nous nous attendons à ce que les planètes de ce type voient leur atmosphère soufflée par leur étoile, laissant derrière elles de la roche nue ».

Le premier auteur, Sergio Hoyer, du Laboratoire d’astrophysique de Marseille (CNRS, Aix-Marseille Université, CNES), commente : « Nous pensons que ces nuages métalliques aident la planète à survivre dans le désert chaud de Neptune. Les nuages réfléchissent la lumière et empêchent la planète de devenir trop chaude et de s’évaporer. Par ailleurs, le fait d’être très métallique rend la planète et son atmosphère plus lourdes et plus difficiles à éjecter ».

Étudier une exoplanète en l’observant quand elle est cachée

Pour déterminer les propriétés de LTT9779 b, la mission Cheops de l’ESA, chargée de caractériser les exoplanètes, a observé le moment où la planète se déplaçait derrière son étoile hôte. Comme la planète réfléchit la lumière, l’étoile et la planète combinées envoient plus de lumière vers le télescope spatial juste avant que la planète ne soit hors de vue que juste après. La différence de lumière visible reçue juste avant et après que la planète soit cachée indique la quantité de lumière réfléchie par la planète.

Ce projet s’est appuyé sur la précision de Cheops et sur sa couverture 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. « La mesure précise de l’infime variation du signal de l’étoile éclipsant la planète n’était possible qu’avec Cheops », explique Sergio Hoyer.

Maximilian Günther, scientifique du projet Cheops à l’ESA, ajoute : « Cheops est la première mission spatiale dédiée au suivi et à la caractérisation d’exoplanètes déjà connues. Contrairement aux grandes missions d’étude axées sur la découverte de nouveaux systèmes d’exoplanètes, Cheops est suffisamment flexible pour se concentrer rapidement sur des cibles intéressantes et peut atteindre une couverture et une précision qu’il est souvent impossible d’obtenir autrement. »

En observant la même exoplanète avec différents instruments, nous obtenons une image complète. « LTT9779 b est une cible idéale pour un suivi grâce aux capacités exceptionnelles des télescopes spatiaux Hubble et James Webb », note Emily Rickman, scientifique chargée des opérations scientifiques à l’ESA. « Ils nous permettront d’explorer cette exoplanète dans une gamme de longueurs d’onde plus large, y compris dans l’infrarouge et l’UV, afin de mieux comprendre la composition de son atmosphère. »

L’avenir de la recherche sur les exoplanètes est prometteur, car Cheops est la première d’un trio de missions dédiées aux exoplanètes. Il sera rejoint par Plato en 2026, qui se concentrera sur les planètes semblables à la Terre en orbite à une distance de leur étoile susceptible de permettre la vie. Ariel, qui rejoindra la flotte en 2029, se spécialisera dans l’étude des atmosphères des exoplanètes.

Iva Laginja – Prix Olivier Chesneau 2023

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Le prix Olivier Chesneau 2023 est attribué à Iva Laginja pour son travail de thèse « Contrast based tolerancing of space telescopes for exoEarth imaging », soutenu avec succès en décembre 2021 à l’Observatoire de Paris. Cette thèse, réalisée entre l’Office National d’Etudes et de Recherches Aérospatiales (ONERA), le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) et le Space Telescope Science Institute (STScI) a impressionné le jury du prix Chesneau par sa grande introduction, donnant un large panorama des perspectives et techniques de détection d’exoplanètes, une étude théorique solide de la tolérance de l’alignement des segments sur les grands télescopes spatiaux, et une application et adaptation de ce cadre théorique à la fois à un banc d’essai de laboratoire et au JWST, validant sur des jeux de données réels les principes développés. Ce travail de doctorat a donné lieu à 3 publications avec comité de lecture, un nombre significatif.

En plus de ces réalisations scientifiques impressionnantes, le jury a noté la forte implication d’Iva Laginja dans la vie scientifique de son domaine : elle est très active dans l’animation de la communauté de l’imagerie à haut contraste, a fait preuve d’un leadership évident, et encadre activement de jeunes chercheurs.

Olivier Chesneau, l’un des membres les plus actifs et prolifiques de la communauté de l’interférométrie optique, est décédé en mai 2014, à l’âge de 41 ans. Pour honorer son travail dans ce domaine, son institut d’origine, le Laboratoire Joseph-Louis Lagrange de l’Observatoire de la Côte d’Azur en France, et l’ESO ont créé un prix en sa mémoire. Depuis 2015, le prix est décerné tous les deux ans à la meilleure thèse de doctorat réalisée dans le domaine de l’astronomie optique à haute résolution angulaire.

Le prix Chesneau sera remis à Iva Laginja à l’occasion des journées scientifiques de l’Observatoire de la Côte d’Azur le 4 octobre 2023.

 

 
 

 

 

Talents CNRS : l’équipe LN2C Aster lauréate du cristal collectif 2023

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Le cristal collectif distingue des équipes de femmes et d’hommes, personnels d’appui à la recherche, ayant mené des projets dont la maîtrise technique, la dimension collective, les applications, l’innovation et le rayonnement sont particulièrement remarquables. Cette distinction est décernée dans deux catégories : « appui direct à la recherche » et « accompagnement de la recherche ».
Cette année, 3 équipes impliquant des personnels d’appui à la recherche sont lauréates en Provence, dont celle du Laboratoire national des nucléides cosmogéniques (LN2C) impliquant 7 personnels du Centre européen de recherche et d’enseignement de géosciences de l’environnement (CEREGE) :

  • Georges Aumaitre, chargé de la qualité instrumentale et expérimentale de l’instrument national ASTER.
  • Stéphanie Gairoard, chargée du développement instrumental et des protocoles en lien avec la préparation chimique des échantillons béryllium 10 et l’aluminium 26.
  • Isabelle Giffard, chargée de la préparation chimique et l’analyse par spectroscopie d’absorption atomique des échantillons.
  • Valéry Guillou, chargé du traitement et du développement des techniques de préparation chimique et d’analyse par spectroscopie des échantillons de chlore 36.
  • Karim Keddadouche, responsable plateforme du Laboratoire national des nucléides cosmogéniques (LN2C) en charge de l’exploitation et du développement de l’instrument national ASTER.
  • Laëtitia Léanni, assistante de prévention, en charge du traitement et du développement des techniques de préparation chimique et d’analyse par spectroscopie des échantillons béryllium 10 et l’aluminium 26.
  • Fawzi Zaidi, chargé de la maintenance et du développement des systèmes électroniques en lien avec l’exploitation de l’instrument national ASTER.

 

Fondé par Didier Bourlès, le Laboratoire national des nucléides cosmogéniques (LN2C) offre depuis 2006 à l’ensemble de la communauté française un accès direct à la mesure de la concentration de nucléides cosmogéniques dans des échantillons naturels. L’ambition : lever des verrous scientifiques sur les aléas naturels ou les variations climatiques. Les nucléides cosmogéniques, produits1 par l’interaction des particules du rayonnement cosmique et de certains atomes de l’environnement terrestre, sont devenus incontournables pour l’établissement de chronologies dans de nombreux domaines des sciences de la terre et de l’univers. La gamme de temps ainsi couverte est de quelques centaines d’années à plus de 12 Ma. Basée au Centre européen de recherche et d’enseignement de géosciences de l’environnement2 (Cerege), à Aix-en-Provence, l’équipe du LN2C prépare chimiquement les échantillons et les analyse ensuite par spectrométrie de masse par accélérateur sur l’instrument national (IN) ASTER (Accélérateur pour les sciences de la Terre, environnement, risques) – un des rares instruments de ce type en Europe. L’équipe technique du LN2C se compose de deux entités complémentaires : à partir des échantillons collectés par les chercheurs sur le terrain, les chimistes développent les techniques analytiques par dilution isotopique menant à la production des cibles. Ces cibles sont ensuite analysées par les physiciens qui assurent la conduite, la maintenance et le développement de l’IN ASTER garantissant la qualité métrologique des mesures. À l’issue de ce cheminement, le rapport isotopique de l’élément considéré sur son isotope stable est transmis aux chercheurs. Le savoir-faire unique de l’équipe allié à de nombreux résultats marquants l’ont propulsée au sein des meilleurs spécialistes mondiaux pour les sciences de la Terre. Parmi ces résultats, la détermination de l’âge exact de premiers hominidés comme Toumaï à 7,32 ± 0,10 millions d’années, la datation de Homo Erectus à Javas à 1, 8 millions d’années, l’étude des fluctuations du champ magnétique terrestre sur les derniers millions d’années, ou encore la datation de ruptures sismiques passées afin de comprendre le fonctionnement des failles tectoniques et mieux anticiper les séismes destructeurs.

Réalisation, image, son, montage, mixage : Guillaume Hennenfent – Crédit : CNRS – 2023

 

Florence Sylvestre, chevalier de la légion d’honneur

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De la paléoclimatologie andine à la gestion des eaux sahéliennes

Florence Sylvestre vient d’être promue au grade de chevalier de la Légion d’honneur, en reconnaissance de sa carrière et de son implication dans l’enseignement supérieur et la recherche au Tchad. La chercheuse analyse les diatomées, des algues microscopiques présentes dans tous les milieux aquatiques, pour mieux connaître le climat passé et actuel. Après avoir mené ses recherches en Amérique latine, elle s’installe au Tchad où elle estime les ressources en eau du pays grâce à une approche multidisciplinaire et en partenariat avec les institutions tchadiennes. 
IRD le Mag’ la met à l’honneur dans cet article.

Originaire du Sud-Est de la France, Florence Sylvestre effectue ses études de géologie au Muséum national d’Histoire naturelle (MNHN) à Paris. À cette époque, elle rencontre Michel et Simone Servant, deux spécialistes des paléoclimats1 tropicaux à l’IRD (alors Orstom). Ils proposent à la jeune étudiante de s’envoler pour la Bolivie et d’étudier l’évolution hydrologique passée des lacs de l’Altiplano. Ils l’invitent à étudier plus particulièrement les diatomées, microorganismes unicellulaires présents dans tous les milieux aquatiques. Excellents bio-indicateurs2, ces algues renseignent sur la qualité de l’eau et apportent des informations sur l’évolution des milieux aquatiques dans lesquels elles se développent.

Passion diatomées

Durant plusieurs mois, la doctorante travaille sur des archives sédimentaires prélevées dans les lacs de ce plateau situé à plus de 3 600 mètres d’altitude et détaille dans sa thèse, pour la première fois, les variations hydrologiques et climatiques de l’Altiplano au cours des 15 000 dernières années. Le ton est donné, sur les pas de ses « parents scientifiques » comme elle les appelle, Florence Sylvestre consacrera sa carrière à l’étude des paléoclimats tropicaux et aux diatomées.

« Ces microorganismes sont fascinants, leurs squelettes de verre sont très beaux et on en compte plus de 70 000 espèces différentes, souligne-t-elle. Les diatomées sont un outil essentiel pour reconstituer les climats passés mais également analyser la qualité de l’eau. »

Littoraux brésiliens et lacs argentins

De retour en France, Florence Sylvestre est nommée maîtresse de conférence, à seulement 27 ans, à l’université d’Angers. Durant sept années, elle poursuit ses travaux sur l’Altiplano bolivien. Elle étend ses recherches à d’autres environnements de l’Amérique latine, tels que les littoraux brésiliens, guyanais et les lacs argentins. Après une expérience de six mois au Canada où elle étudie l’environnement arctique, elle devient à 35 ans directrice de recherche à l’IRD, au Centre européen de recherche et d’enseignement des géosciences de l’environnement (Cerege).

Isotopes et systèmes lacustres tchadiens

La chercheuse y poursuit son travail sur l’Amérique latine mais s’intéresse dès la fin des années 2000 à l’Afrique et plus particulièrement au lac Tchad. « Tout le monde s’alarmait de sa disparition alors que selon les prédictions du changement climatique, les pluies allaient augmenter au Sahel. J’ai donc lancé un projet de recherches sur ce lac et son bassin versant et j’ai coordonné de nombreuses missions notamment au Tchad. Les résultats sont aujourd’hui confirmés : le lac Tchad n’est pas en train de s’assécher, bien au contraire ! »

Elle y analyse les isotopes stables de l’oxygène des diatomées.

En rejoignant le Cerege, Florence Sylvestre contribue au développement d’une méthodologie novatrice utilisant la composition isotopique3 de l’oxygène des diatomées comme traceur des paramètres climatiques. Elle y inclut des approches de modélisation et d’hydrologie spatiale pour mieux comprendre les systèmes lacustres et leur cycle hydrologique passé et actuel. Son objectif : estimer la ressource en eau des lacs et apporter cette expertise aux institutions locales pour une meilleure gouvernance. Le Tchad des lacs, ouvrage qu’elle a codirigé et publié en 2019 s’ancre dans cette vision et propose d’appréhender de manière multidisciplinaire la trajectoire des zones humides sahéliennes face aux enjeux des changements globaux.

Partenariat local

Après plusieurs missions de longue durée, Florence Sylvestre s’installe en 2020 au Tchad où elle est affectée au département Géologie de l’université de N’Djamena. Représentante de l’IRD au Tchad, où elle est la seule expatriée de l’Institut, elle s’emploie à mettre en place des partenariats et à former des étudiants qui sont aujourd’hui enseignants-chercheurs au sein de leur université.  Elle codirige également le LMI VIABELEAUX avec le Dr Zakinet Dangbet de l’université de N’Djamena. « Seul le lac Tchad était étudié alors qu’il en existe quatre autres de grande dimension et importants pour le développement économique du pays, explique Florence Sylvestre. Grâce au LMI, des étudiants tchadiens partent sur le terrain pour étudier ces lacs en lien avec des chercheurs en sciences humaines, des géologues et des hydrologues. L’objectif est de proposer une approche de gestion intégrée et inclusive des territoires partagée par tous les acteurs locaux. » Enfin, elle s’implique pour la promotion des femmes tchadiennes dans l’Enseignement supérieur et la Recherche au côté de l’ambassade de France.

Après avoir été promue chevalier dans l’ordre national du mérite en 2014, la directrice de recherche est aujourd’hui promue au grade de chevalier de la Légion d’honneur pour son implication dans l’enseignement supérieur et la recherche au Tchad. « C’est certes la reconnaissance de mon travail et de mon implication à faire rayonner les géosciences de l’environnement, mais aussi celle et surtout des avancées de la recherche menées ici avec mes collègues tchadiens au cours de ces dix dernières années », conclut-elle.

 

Source IRD Le Mag’ : https://www.cerege.fr/fr/accueil-cerege/focus-florence-sylvestre-chercheuse-en-paleoclimatologie-au-service-des-populations/

 

1. Climat d’une époque géologique passée.
2. Groupe d’organismes dont la présence ou l’état renseigne sur certaines caractéristiques écologiques d’un écosystème.
3. Proportions des divers isotopes, ou versions, d’un élément chimique.

La journée des thèses du LAM

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La Journée des thèses 2023 s’est déroulée dans l’amphithéâtre du LAM le lundi 10 juillet. L’objectif de cet événement annuel est de présenter la nouvelle génération de doctorants au reste du corps professionnel du LAM. La journée a commencé par les présentations de groupe traditionnelles, suivies de courtes présentations individuelles des étudiants. Pour les nouveaux arrivants, ces présentations consistaient non seulement à présenter l’idée générale du travail à effectuer pendant leur thèse, mais aussi à se présenter de manière informelle.
La journée des doctorants de cette année s’est distinguée des précédentes par l’ajout d’une session de posters destinée à être accessible au grand public, dans le but de former les doctorants à communiquer leur travail de manière vulgarisée.
Le meilleur poster de cette année a été décerné à la nouvelle étudiante Salomé Grouffal, doctorante dans le groupe des systèmes planétaires, qui a été honorée par notre chère Françoise Maxant.