Biologie

Fête de la science : Retrouvez le programme des équipes de l’OSU Institut Pythéas

7 octobre 2017 by osuadmin

Du 7 au 15 octobre, la Fête de la Science se déploie dans la France entière et notre région n’est pas en reste.

Dans quatre Villages des Sciences – celui d’Aix-en-Provence, de l’Arbois, de Marseille et de Saint-Michel l’Observatoire – ainsi que dans d’autres villes et villages de Provence, les chercheurs des laboratoires de l’OSU Pythéas donnent plus de 60 rendez-vous aux curieux de science, petits et grands, lors d’ateliers, de conférences, d’expositions, de débats, de visites de sites…

Nos thématiques de prédilection – les sciences de l’Univers, de la Terre et de l’Environnement – s’expriment cette année d’une façon différente. En effet, la réalité augmentée s’invite afin de faire découvrir au public nos univers de recherche sous un angle nouveau, pour rendre la rencontre avec la science encore plus intéressante et intrigante. Autre nouveauté : des pièces issues des collections de l’Observatoire de Marseille.

Quand les variations de l’orbite terrestre dictent l’évolution biologique

1 décembre 2021 by osuadmin

Les coccolithophores sont des micro-algues dont la particularité est de former autour de leur unique cellule de minuscules plaques de calcaire, les coccolithes, dont les formes varient selon les espèces. Après leur mort, ces coccolithes sédimentent dans les fonds marins qui ont fidèlement archivé les détails de l’évolution de ces organismes. Une équipe menée par des scientifiques du CNRS ¹ montre dans Nature le 1er décembre 2021 que certaines variations de l’orbite terrestre ont influé sur l’évolution de ces micro-algues. Pour cela, pas moins de 9 millions de coccolithes, couvrant une période de 2,8 millions d’années et plusieurs localisations dans l’océan tropical, ont été étudiés par microscopie automatisée et classés par espèce en utilisant l’intelligence artificielle. Les scientifiques observent que les coccolithophores ont connu des cycles de diversification et d’uniformisation, avec des rythmes de 100 et 400 milliers d’années. Ils en trouvent aussi la cause : la forme plus ou moins aplatie de l’orbite de la Terre autour du Soleil, variant au même rythme. Ainsi, lorsque l’orbite est presque circulaire, comme actuellement (on parle de faible excentricité), la zone équatoriale présente des saisons peu marquées et des espèces peu spécialisées dominent alors tous les océans. À l’inverse, lorsque l’excentricité augmente et que des saisons plus marquées apparaissent à l’équateur, les coccolithophores se diversifient en nombreuses espèces spécialisées, mais qui collectivement produisent moins de calcaire. Or, de par leur abondance et leur répartition globale, ces organismes sont à l’origine de la moitié du calcaire (carbonate de calcium, composé en partie de carbone) produit dans les océans et jouent donc un rôle majeur dans le cycle du carbone et la chimie des océans. Il est donc probable que l’abondance cyclique de ces machines à produire du calcaire ait joué un rôle dans les climats anciens et puisse expliquer des variations climatiques restées jusqu’ici mystérieuses au sein de périodes chaudes. Autrement dit, en l’absence de glace, l’évolution biologique des micro-algues aurait pu donner le tempo des climats. Une hypothèse qui reste à confirmer.


Les coccolithophores, qui constituent une part importante du phytoplancton, ont évolué au rythme de l’excentricité de l’orbite terrestre.: Crédit : Luc BEAUFORT / CNRS / CEREGE


La diversité des coccolithophores, et donc la production de calcaire qui en résulte, ont évolué sous l’effet de l’excentricité de l’orbite terrestre, qui détermine l’intensité des saisons à l’équateur.: En revanche, il n’y a pas de lien avec le volume de glace et la température globale. Ce n’est donc pas le climat qui a dicté l’évolution de ces micro-algues, mais peut-être l’inverse à certaines périodes.

Crédit : Luc BEAUFORT / CNRS / CEREGE

Voir en ligne : Le communiqué sur le site du CNRS

1. Basés au Centre européen de recherche et d’enseignement des géosciences de l’environnement (CNRS/Aix-Marseille Université/IRD/INRAE/Collège de France) et associés à des scientifiques de l’université de Rutgers (États-Unis).

Les aimants : des pièges pour les requins bleus ?

22 octobre 2015 by osuadmin

Dans un souci de préservation des requins peau bleue, une espèce aujourd’hui presque menacée d’extinction, des chercheurs de l’Institut méditerranéen d’océanographie (MIO/OSU Institut Pythéas, CNRS / AMU / IRD / UTLN) et de l’Institut de recherche sur les phénomènes hors équilibre (IRPHE, AMU / CNRS / École Centrale Marseille) se sont intéressés à l’utilisation d’aimants pour limiter leur prise au cours de la pêche à la palangre. Hélas ! Il s’avère que ces aimants attirent les requins peau bleue plutôt qu’ils ne les repoussent.

Fortement exploité depuis plusieurs années par rapport à son abondance dans l’Atlantique Nord, le requin peau bleue (Prionace glauca) est une espèce presque menacée d’extinction (statut IUCN 2013). Il constitue en effet l’une des principales prises de la pêche à la palangre ¹ que mènent les armateurs espagnols et portugais dans l’Atlantique Nord, même lorsqu’il n’est pas l’espèce ciblée par les pêcheurs qui préféreraient trouver sur leurs hameçons, pour des raisons de rentabilité, des espadons ou des thons.

**Requin peau bleue capturé par la palangre de surface en Atlantique Nord-Est**
*Crédit : Sébastien Biton Porsmoguer*

Les requins sont dotés d’un organe électro-sensoriel appelé ampoules de Lorenzini, constitué d’un système complexe de capteurs reliés à des récepteurs positionnés autour de leur museau et de leur tête et capables de détecter les ondes électromagnétiques. Du fait que tout être vivant émet un faible champ magnétique, les requins peuvent ainsi localiser leurs proies.

Des chercheurs ayant remarqué de manière fortuite en laboratoire que leur requin cherchait à fuir un aimant placé près de lui, des tests ont été réalisés avec différentes espèces de requins. Il s’avère que ce comportement vis-à-vis des aimants n’est pas le même pour toutes les espèces. Qu’en est-il pour le requin peau bleue ? Ce requin ne pouvant vivre en captivité, son comportement n’a jamais été testé. Se pourrait-il que les aimants fassent fuir ces requins et puissent ainsi être utilisés dans la pêche à la palangre pour en limiter la prise ?

**Position de l’aimant sur l’hameçon**
*Crédit : Christophe Almarcha*

C’est à cette question que des chercheurs du MIO et de l’IRPHE ont cherché à répondre en testant pendant 3 jours, dans des conditions réelles de pêche à la palangre, l’effet de deux modèles d’aimants en néodyme, à haute résistance dans le temps et à puissance magnétique élevée, mais de taille différente. Un hameçon sur deux a été équipé d’un aimant. La palangre a été divisée en trois zones qui ont été plongées dans l’eau successivement, de manière à pouvoir étudier trois durées d’immersion.

Ces tests ont permis de montrer que, quelle que soit la durée d’immersion des hameçons, les captures de requins peau bleue étaient plus élevées au niveau des hameçons munis d’aimants qu’au niveau des hameçons sans aimant, et d’autant plus élevées que l’aimant utilisé était plus grand et donc plus puissant. Ainsi, les aimants auraient un effet attractif sur les requins peau bleue et leur utilisation dans la pêche à la palangre ne pourrait que les piéger !

En outre, les mesures physiques réalisées durant cette étude ont révélé un aspect pratique important à prendre en compte : à leur sortie de l´usine de fabrication, les hameçons sont déjà légèrement aimantés et pourraient donc attirer le requin peau bleue, même en l’absence d’aimant !

1. La palangre de surface est une ligne-mère de 50-90 km de long sur laquelle sont fixées des lignes dotées à leur extrémité d´un hameçon et d´un appât, qui est plongée dans l’eau à une profondeur de 20 m environ.

Impact biogéochimique et écologique des îles du Pacifique

9 juin 2022 by osuadmin

Dans les eaux pauvres du Pacifique tropical, les îles sont des sources de nutriments pour les algues photosynthétiques microscopiques, ou phytoplancton, des eaux alentour. Il en résulte un enrichissement en phytoplancton – un « bloom » – proche des îles, qui supporte les niveaux trophiques supérieurs, y compris les poissons qui sont essentiels à la survie des habitants des îles. Cet effet fertilisant, dit « effet d’île », se traduit par une augmentation de la concentration en chlorophylle (un indicateur de la biomasse phytoplanctonique) ce qui permet de l’identifier par observations satellitaires de couleur de l’eau. Les chercheurs ont développé un algorithme qui identifie automatiquement la zone enrichie par les îles à partir d’une carte de concentration en chlorophylle et l’ont appliqué à une base de données de toutes les îles du Pacifique. L’algorithme détecte des enrichissements saisonniers pour 99 % des îles, représentant 3 % de la surface du Pacifique tropical alors que les îles n’en représentent que 0.4 %. Les chercheurs ont quantifié les augmentations locales et à l’échelle du bassin de la chlorophylle et de la production primaire en comparant les eaux enrichies par effet d’île avec les eaux voisines. Ils ont aussi découvert, pour la première fois, des impacts significatifs sur la structure de la communauté phytoplanctonique et sur sa biodiversité, visibles dans les anomalies du signal de couleur de l’eau. Ces résultats suggèrent qu’en plus de forts impacts biogéochimiques locaux, les îles peuvent avoir des impacts écologiques encore plus importants.


Effets d’île détectés à partir de données satellitaires de chlorophylle.: Les effets d’îles sont entourés en rouge, la couleur indiquant l’augmentation en chlorophylle à côté des îles (carte moyenne et agrandissements pour certains mois de l’année).

Crédit : MIO

La circulation océanique permet de reconstruire l’arbre généalogique des populations marines

15 novembre 2022 by osuadmin

Les coraux, éponges, algues et herbiers constituent nos paysages littoraux sous-marins où cohabitent des organismes fixés au substrat ou sédentaires à l’état adulte (mollusques, crustacées et poissons côtiers). Durant leur premier stade de vie, la majorité de ces espèces marines se disperse. Sous forme de propagules (œufs, larves, graines, etc.), elles sont transportées par les courants océaniques sur de grandes distances. La connectivité, processus qui caractérise ces échanges d’individus et de leurs gènes dans l’espace, est cruciale dans la structure spatiale, la dynamique démographique et la diversité génétique de ces populations marines. Dans le contexte actuel de perte de biodiversité, nous devons ainsi comprendre comment le matériel génétique se transmet dans l’espace d’une population à une autre, mais aussi dans le temps d’une génération à une autre.

Une équipe de scientifiques, dont certains CNRS-INSU (voir encadré), a utilisé un modèle biophysique permettant d’obtenir une représentation réaliste du transport dû aux courants grâce à des simulations de la circulation océanique. Couplé avec des outils issus de la théorie des graphes, l’équipe a défini des probabilités de connexions génétiques résultant d’évènements successifs de dispersion (Fig. 1a, b). La connectivité filiale (probabilité qu’une population soit parente à une autre) a été distinguée de la connectivité coalescente (la probabilité que deux populations partagent des « ancêtres » communs). Ces modèles innovants ont permis de reconstruire le flux de gènes d’espèces représentatives de la biodiversité de l’écosystème côtier méditerranée, ensuite comparé à des observations de différenciation génétique préexistantes.

En reconstruisant les arbres généalogiques des populations marines, la connectivité coalescente nouvellement définie présente de meilleures prédictions de flux de gènes comparées aux modèles antérieurs (Fig. 2). La vitesse du flux de gènes est plus rapide que ce que l’on pensait (d’une dizaine à une centaine de kilomètres par génération) ce qui suggère que la capacité d’adaptation des populations marines aux changements climatiques pourrait être plus rapide qu’envisagée jusqu’à présent. Les structures génétiques observées à petite échelle ne seraient donc pas dû à des barrières de transport mais plutôt à de l’adaptation aux contrastes environnementaux abrupts, suggérant une possible plasticité de la diversité génétique en quelques générations de dispersion. Ce modèle offre une solution numérique flexible et économique pour comprendre et possiblement prédire la future réorganisation spatiale de la biodiversité due au changement global, contribuant ainsi à améliorer la gestion et à la protection des écosystèmes.

: Illustration schématique des deux modèles de connectivité multi-générations utilisés dans cette étude afin de prédire le flux de gènes chez 47 espèces réparties en neuf groupes taxonomique.

Crédit : MIO


Performance des différents modèles de prédiction de flux de gènes sur 58 études de génétique des populations.: Les deux modèles de connectivité multi-génération développés présentent de meilleurs résultats que les modèles utilisés jusqu’à présent.

Crédit : MIO

Voir en ligne : Le communiqué sur le site de l’INSU

Deux bouffées de bioluminescence révèlent un mouvement de masses d’eau en méditerranée

10 juillet 2013 by osuadmin

En 2009 et 2010, le télescope sous-marin Antares a observé un étrange phénomène : la bioluminescence due aux organismes abyssaux a brusquement augmenté. Ceci a permis de révéler un lien inattendu entre une activité biologique – la bioluminescence – et le mouvement de masses d’eau en milieu profond.

En effet, les mouvements de convection dans le golfe du Lion apportent aux eaux profondes, de l’oxygène et des nutriments qui « boostent » l’activité biologique. Publiés le 10 Juillet dans PLoS ONE, ces travaux ont été réalisés par une équipe coordonnée par des chercheurs CNRS de l’Institut méditerranéen d’océanographie (CNRS / IRD / Aix-Marseille Université / Université du Sud Toulon-Var) et du Centre de physique des particules de Marseille (CNRS / Aix-Marseille Université). Déployé au large de Toulon, le télescope Antares a pour but de détecter le passage des neutrinos cosmiques de très haute énergie ¹. Ces particules interagissent peu avec la matière. Néanmoins, lorsque l’une d’entre elles frappe une molécule d’eau, elle peut produire un muon, particule chargée, qui émet des photons lors de son passage. C’est cette radiation que les 900 photomultiplicateurs d’Antares sont chargés d’observer à 2 400 mètres de profondeur.

Ces profondeurs ne sont pas aussi sombres qu’on pourrait le croire : 90% des organismes abyssaux sont en effet capables d’émettre de la lumière, qui intervient dans de nombreuses interactions écologiques comme l’attirance des proies ou les comportements liés à la reproduction. Les bactéries des abysses, qu’elles soient libres, en symbiose avec des animaux ou bien attachées à des particules en suspension, sont capables d’émettre de la lumière en continu et sont adaptées à leur environnement comme l’ont démontré Christian Tamburini et ses collègues dans un autre article publié en juin dernier ².

Cette bioluminescence n’avait pas gêné la mission d’Antares. Néanmoins, deux épisodes survenus entre mars et juillet des années 2009 et 2010 ont littéralement ébloui le télescope. Le bruit de fond lumineux mesuré par le détecteur, généralement compris entre 40 et 100 kHz, est soudain passé à 9 000 kHz. Ce pic de bioluminescence coïncide avec une augmentation de la température de l’eau et de la salinité. Ceci a permis aux chercheurs de faire le lien entre la bioluminescence et les mouvements de convection ayant lieu dans le golfe du Lion.

Lors des hivers particulièrement froids et secs, la température des eaux superficielles du golfe du Lion chute tandis que leur salinité augmente du fait de l’évaporation. Résultat, ces masses d’eau deviennent plus lourdes que celles qui les soutiennent et coulent. Ce mouvement, dit de convection, est bien connu. Or, les eaux superficielles sont riches en oxygène et en nutriments. En s’enfonçant, elles apportent aux eaux profondes des ressources permettant à l’activité biologique de s’intensifier. C’est ce pic d’intensité de l’activité biologique qu’Antares a observé de façon inattendue.

Les chercheurs estiment que la mesure de la bioluminescence pourrait devenir la première méthode pour mesurer en continu l’activité biologique en eaux profondes. Elle permettrait de mieux comprendre l’impact sur la vie des mouvements des masses d’eau et la circulation océanique. Ceci est d’autant plus important que des phénomènes tels que les convections d’eau profonde devraient diminuer notablement au cours de ce siècle du fait du réchauffement climatique. Cette diminution aura des conséquences importantes sur les écosystèmes profonds, qui se verront privés de cet apport en nutriments et oxygène. Les chercheurs entendent désormais déterminer les organismes responsables de la lumière observée par Antares encore non identifiés, et développer une instrumentation permettant de mesurer la bioluminescence en continu et de façon autonome.

1. Consulter : https://antares.in2p3.fr/

2. Effects of hydrostatic pressure on growth and luminescence of a moderately-piezophilic luminous bacteria Photobacterium phosphoreum ANT-2200. Martini S, Al Ali B, Garel M, Nerini D, Grossi V, Pacton M, Casalot L, Cuny P, Tamburini C. PLoS ONE. 20 juin 2013.