Les plus anciens outils en pierre taillée témoignent de leur invention répétée



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ARTICLE DANS PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences)

Un nouveau site archéologique découvert par une équipe internationale de scientifiques en Ethiopie, dont Guillaume Dupont-Nivet (Géosciences Rennes), montre que la production d'outils en pierre remonte à plus de 2,58 millions d'années. Auparavant, les preuves les plus anciennes de production et d’utilisation systématiques d’outils de pierre remontaient à 2,58 à 2,55 millions d’années. L'analyse des sites de l'âge de pierre précoce, publiée dans PNAS en juin 2019, suggère que les outils en pierre ont peut-être été inventés à plusieurs reprises et de manières différentes avant de devenir un élément essentiel de la lignée humaine.


Le site de fouille, connu sous le nom de Bokol Dora 1 ou BD 1, est proche de la découverte en 2013 du plus ancien fossile attribué à notre genre Homo, découvert à Ledi-Geraru dans la région Afar du nord-est de l’Éthiopie. Le fossile, un os de mâchoire, date d'environ 2,78 millions d'années, soit environ 200 000 ans avant les plus vieux outils en pierre émiettés. L’équipe Ledi-Geraru s’efforce depuis cinq ans de déterminer s’il existe un lien entre les origines de notre genre et les origines de la fabrication systématique d’outils de pierre.

Un progrès important dans cette recherche a été découvert lorsque les géologue Christopher Campisano de l’Université d'Etat d'Arizona State (USA) et Guillaume Dupont-Nivet de l'Université de Rennes 1 ont vu des outils en pierre à arêtes vives sortir des sédiments sur une pente escarpée et érodée.

« Au début, nous avons trouvé plusieurs artefacts à la surface, mais nous ne savions pas de quels sédiments ils provenaient», expliquent-ils. «Mais en jetant un coup d'œil au dessus du bord d'une petite falaise, nous avons a vu des outils qui sortaient de l'affleurement. »

Il a fallu alors plusieurs années de fouille, deblayant plusieurs mètres de sédiments avant de mettre à jour une couche archéologique d’ossements d’animaux et de centaines de petits morceaux de pierre taillée représentant le plus ancien témoignage laissé par nos ancêtres directs indiquant qu'ils fabriquaient et utilisaient des couteaux en pierre. C'est très émouvant de tenir aujourd'hui ces objets dans la main. Le site enregistre une mine d'informations pour comprendre quand et comment les humains ont commencé à utiliser des outils en pierre. En effet, la bonne préservation des artefacts vient du fait qu’ils ont été enterrés à proximité d’une source d’eau.

« En regardant les sédiments au microscope, nous avons pu constater que le site n’était exposé que très peu de temps. Les premiers humains ont abandonné ces outils au bord d’une source d’eau, puis les ont enterrés rapidement. Le site est resté ainsi pendant des millions d'années », a déclaré la géoarchéologue Vera Aldeias du Centre interdisciplinaire pour l'archéologie et l'évolution comportementale de l'Université de l'Algarve (Portugal).

Kaye Reed, qui étudie l'écologie du site, dirige le projet de recherche Ledi-Geraru et est associée à l'institut de recherche sur les origines de l'homme de l'Université de l'Arizona State, note que les animaux découverts avec ces outils étaient similaires à ceux trouvés quelques années auparavant, quelques kilomètres plus loin avec les plus anciens fossiles Homo. « Les premiers humains qui ont fabriqué ces outils vivaient dans un habitat totalement différent de celui de Lucy », a déclaré Reed. "Lucy" est le surnom d'une ancienne espèce d'hominin connue sous le nom d'Australopithecus Afarensis, qui a été découverte sur le site de Hadar, en Éthiopie, à environ 45 km au sud-ouest du nouveau site BD 1. « L’habitat, qui comportait des arbres occasionnels et des forêts riveraines, a été transformé en une zone de prairies ouverte comportant peu d’arbres. Même les girafes fossiles mangeaient de l'herbe ! »,

En plus de la datation radiochronologique des couches volcaniques à plusieurs mètres sous le site, les géologues du projet ont analysé la signature magnétique des sédiments au laboratoire de paléomagnétisme de l'Université de Rennes 1 (Géosciences Rennes). Au cours de l’histoire de la Terre, la polarité magnétique s’est inversée à des âges connus. Or, les autres sites archéologiques proches de BD 1 qui ont aussi produit des outils très anciens ont été trouvés dans une période de polarité "inverse". Le site BD 1 s'est déposé quant à lui pendant une période de polarité "normale". Comme le renversement de «normal» à «inverse» s'est produit il y a environ 2,58 millions d'années, les géologues ont pu déterminer que BD 1 était plus vieux que tous les sites connus jusqu'à présent.

La récente découverte au Kenya d'outils percussifs plus anciens, datant d'il y a 3,3 millions d'années et qualifiée de "Lomekwian", associés à des fossiles d'ossements coupés en Éthiopie, témoigne de l'ancienneté de la fabrication et de l'utilisation d'outils par nos nos ancêtres. Cependant, les découvertes récentes d'outils fabriqués par les chimpanzés et les singes ont remis en question les idées de "singe technologique" d'origine humaine.

Les archéologues travaillant sur le site BD 1 se sont donc demandés comment leur nouvelle découverte d'outils de pierre s'inscrivait dans ce tableau de plus en plus complexe. Ils ont découvert que ces nouveaux outils constituaient non seulement les artefacts les plus anciens, mais encore attribués au "Oldowan", une technologie qui tire son nom des découvertes de la gorge d'Olduvai en Tanzanie, mais se distinguait néanmoins des outils fabriqués par les chimpanzés, les singes ou même par des ancêtres humains plus anciens.

« Nous nous attendions à voir une indication d'une évolution du Lomekwian à ces premiers outils d'Oldowan. Pourtant, lorsque nous avons examiné de près les modèles, il y avait très peu de liens avec ce que l'on sait de sites archéologiques plus anciens ou avec les outils fabriqués par les primates modernes », affirme Will Archer de l'Institut Max Planck d'anthropologie évolutionniste de Leipzig et de l'Université de Cape Town (Afrique du Sud).

Les principales différences semblent être la possibilité pour nos ancêtres de produire systématiquement les outils à arêtes vives plus petits, extraits de plus grands nodules de pierre. Les chimpanzés et les singes utilisent généralement des outils pour les activités de percussion, afin de marteler et de casser des aliments tels que les noix et les fruits de mer, ce qui semble avoir été le cas des outils Lomekwian vieux de 3,3 millions d'années.

Quelque chose a donc changé il y a 2,6 millions d'années et nos ancêtres sont devenus plus précis et plus habiles à frapper le bord des pierres pour fabriquer des outils. Les artefacts BD 1 enregistrent ce changement.

Il semble que cette évolution dans la fabrication des outils s’est produite à peu près au même moment où les dents de notre ancêtre ont commencé à changer. La mâchoire Homo de Ledi-Geraru en est le témoignage. Lorsque nos ancêtres ont commencé à transformer les aliments en utilisant des outils en pierre, nous constatons une réduction de la taille de leurs dents. Notre technologie et notre biologie étaient intimement liées, même il y a 2,6 millions d'années.

En outre, l'absence de liens clairs avec la technologie antérieure des outils en pierre suggère que l'utilisation des outils a été "ré-inventée" à plusieurs reprises dans le passé.

David Braun, un archéologue de la George Washington University et auteur principal de l'étude, précise : « Étant donné que les espèces de primates du monde entier utilisent régulièrement des marteaux de pierre pour chercher de nouvelles ressources, il semble très possible que de nombreux ancêtres humains aient découvert de nouvelles façons d'utiliser des artefacts en pierre pour extraire des ressources de leur environnement. Si notre hypothèse est correcte, alors nous nous attendons à trouver une continuité dans l'évolution de la forme des artefacts après 2,6 millions d'années, mais pas avant cette période. Nous devons donc trouver plus de sites. » La poursuite de fouilles sur le terrain dans la zone du projet Ledi-Geraru permet d'ores et déjà de mieux comprendre les modes de comportement de nos ancêtres les plus anciens. D'ailleurs, de nouveaux sites ont déjà été trouvés et l'équipe de Ledi-Geraru va commencer les fouilles dès cette année.


Cette recherche a été financée par la National Science Foundation et la John Templeton Foundation.


Référence
David R. Braun, Vera Aldeias, Will Archer, J Ramon Arrowsmith, Niguss Baraki, Christopher J. Campisano, Alan L. Deino, Erin N. DiMaggio, Guillaume Dupont-Nivet, Blade Engda, David A. Feary, Dominique I. Garello, Zenash Kerfelew, Shannon P. McPherron, David B. Patterson, Jonathan S. Reeves, Jessica C. Thompson, and Kaye E. Reed. PNAS June 11, 2019 116 (24) 11712-11717; first published June 3, 2019 https://doi.org/10.1073/pnas.1820177116





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Un grand artefact de couleur vert trouvé in situ sur le site de Bokol Dora. A droite : Photo du même artefact sous divers angles et modèle 3D du même artefact (crédit photo : © David R. Braun)



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Blade Engda de (Université de Poitiers) soulève un artefact d'un sédiment vieux de 2,6 millions d'années, mettant en évidence une empreinte dans la couche inférieure (crédit photo : © David R. Braun)



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Une image de la fouille de Bokol Dora lors de la fouille de 2015. Des pierres ont été placées sur la surface de contact pendant l'excavation pour préserver les couches stratigraphiques fragiles (crédit photo : © David Feary)



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Des archéologues de l'Institut Max Planck (Allemagne) et de l'Autorité Ethiopienne pour la Recherche et la Conservation du Patrimoine Culturel, ainsi que des géologues de l'Université d'Algarve (Portugal) étudient les sédiments du site de Bokol Dora. Des pierres ont été placées sur la surface de contact pendant l'excavation pour préserver les contacts stratigraphiques fragiles.(crédit photo : © Erin Dimaggio)



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Gorilles des plaines de l’Ouest : le choix de partenaires socio-sexuels


 AHLeGall    12/06/2019 : 08:34

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ARTICLE DANS LA REVUE ECOLOGY

Les facteurs démographiques et sanitaires qui conditionnent les décisions de dispersion des femelles.


Dans un article intitulé "Disease avoidance, and breeding group age and size condition the dispersal patterns of western lowland gorilla females" publié dans la revue Ecology en juin 2019, Alice Baudouin, Pascaline Le Gouar, Jean-Sébastien Pierre et Nelly Ménard (ECOBIO) explorent les mécanismes de dispersion sociale chez des femelles de gorilles de plaine à travers une étude de plus de 10 ans dans deux populations vivant en forêt en République du Congo.


La dispersion sociale est un paramètre clé de la dynamique des populations de mammifères sociaux. Chez des espèces polygynes comme les gorilles, les décisions des femelles lors de leur dispersion dépendent des caractéristiques de la femelle, du mâle dominant et des groupes sociaux de départ et d’arrivée. Les facteurs déterminants les plus souvent mis en évidence dans les décisions de dispersion sont l’évitement de la consanguinité, la réduction des risques de prédation, la réduction de la compétition alimentaire ou intra-sexuelle. La prise en compte par les individus des risques de transmission de maladies reste, par contre, souvent difficile à explorer, en particulier dans des populations sauvages. Seules quelques rares études chez l’homme ou dans des populations animales mettent en évidence le rôle d’un évitement de pathogènes dans le choix de partenaires socio-sexuels, sur la base de signaux externes de présence de maladie, qu’ils soient comportementaux, chimiques ou visuels.

Cette étude apporte un éclairage sur les mécanismes de décision des femelles gorilles lors de leur dispersion entre groupes sociaux dans leur population. Les chercheurs ont étudié, pendant plus de 10 ans, la composition et la dynamique de 109 unités sociales de gorilles et ont caractérisé 593 gorilles individuellement identifiés dont 212 femelles adultes. Les populations étudiées sont affectées par le pian, une maladie à Treponema visible par des lésions cutanées, en particulier au visage, qui peuvent conduire à des déformations osseuses et des handicaps sévères chez les individus les plus atteints. La prévalence dans les populations étudiées est de 22% et 13% des individus sont considérés comme sévèrement atteints. Les chercheurs ont cherché à comprendre si la présence de cette maladie chez la femelle dispersante, chez les mâles adultes et chez les congénères des groupes pouvait influencer les décisions de dispersion des femelles adultes, tout en prenant en compte les autres facteurs potentiellement importants (statut reproducteur de la femelle, taille du groupe, composition en immatures du groupe, qualité du mâle reproducteur).

Les résultats confirment que la présence d’un enfant non encore sevré est un frein majeur à la dispersion chez les mères. D’autre part, les groupes de gorilles sont caractérisés par un processus de vieillissement qui va de la formation initiale, avec l’association d’un mâle et une femelle, jusqu’à la sénescence, lorsque le mâle perd progressivement ses femelles et sa progéniture qui dispersent. La tenure de groupe par un mâle est en moyenne d’une dizaine d’année. Le vieillissement du groupe s’accompagne donc également du vieillissement du mâle leader et est un indicateur de sa qualité en termes de reproduction et de protection du groupe. Les femelles choisissent préférentiellement d’immigrer dans des groupes jeunes conduits par des mâles pleinement matures au maximum de leurs capacités physiques. Au contraire, elles évitent les groupes sénescents qui sont conduits par des mâles plus âgés.

Le résultat le plus marquant de cette étude est que les femelles quittent les mâles et les groupes atteints par la maladie de pian et évitent d’immigrer dans des groupes qui contiennent un grand nombre d’individus affectés. L’état sanitaire des congénères autres que le partenaire reproducteur est donc un élément déterminant des choix de dispersion des femelles. Ces choix peuvent contribuer à limiter les risques d’infection par des congénères. On peut donc supposer que les mécanismes impliqués dans la détection de la maladie peuvent relever, comme cela a été montré chez l’homme, de signes visuels comme l’intensité des lésions cutanées, souvent localisées sur la face. En effet, chez le gorille comme chez l’homme, la face est souvent scrutée lors des communications interindividuelles. Par ailleurs, compte tenu de la longévité de l’espèce, les gorilles sont susceptibles d’apprendre le lien entre les signes de maladie d’individus familiers du groupe et l’évolution vers des conséquences délétères.

Globalement, cette étude montre que l’évitement de la maladie et le choix d’un mâle de bonne qualité sont des éléments majeurs dans les décisions de dispersion des femelles chez les gorilles de plaine. Elle souligne aussi le rôle crucial de la qualité de l’environnement social. Les incidences de ces stratégies dans les patrons de diffusion des maladies au sein des populations et la nécessité de les prendre en compte dans les modèles d’épidémiologie pour comprendre l’évolution des dynamiques hôtes-pathogènes sont discutés.


Référence
Alice Baudouin, Sylvain Gatti, Florence Levréro, Céline Genton, Romane H. Cristescu, Vincent Billy, Peggy Motsch, Jean‐Sébastien Pierre, Pascaline Le Gouar, Nelly Ménard. Disease avoidance, and breeding group age and size condition the dispersal patterns of western lowland gorilla females (2019). Ecology, First published: 12 June 2019, doi.org/10.1002/ecy.2786

https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ecy.2786



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Un nouveau modèle met en lumière la stabilité spatiale de la qualité de l’eau quelque soit son origine géographique



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ARTICLE DANS ENVIRONMENTAL RESEARCH LETTERS

Une nouvelle méthode d’identification des sources de pollution dans les bassins versants à partir de suivis à haute résolution spatiale. Objectif : identifier les sources de pollution pour localiser au mieux les actions de remédiation et conservation.

Rémi Dupas (INRA SAS) et ses collègues Camille Minaudo et Ben Abbott publient en mai 2019 dans la Revue Environmental Research Letters un article qui propose une nouvelle méthode qui démontre la stabilité spatiale de la qualité de l’eau quelque soit son origine géographique. L'étude a porté sur 4500 stations de mesure en France métropolitaine. En s'appuyant sur ce modèle, et en privilégiant la haute résolution spatiale plutôt que temporelle, les auteurs espèrent pouvoir atteindre un des objectifs majeurs des suivis de la qualité de l’eau : identifier les sources de pollution pour localiser au mieux les actions de remédiation et conservation des écosystèmes.

La pollution des eaux de surface est un problème qui affecte la santé des écosystèmes, de l’homme et bouleverse les usages. Lutter contre ces pollutions implique de développer des méthodes pour localiser les sources de polluants dans les paysages. Pourtant, il est extrêmement difficile de quantifier précisément les flux d’éléments à partir de mesures discrètes, du fait de la très forte variabilité temporelle des concentrations et des débits. Puisque les mesures mensuelles ou hebdomadaires ne permettent pas d’estimer précisément les flux de polluants, comment peut-on alors espérer hiérarchiser et prioriser correctement des bassins versants entre eux, et ainsi améliorer l’efficience des actions de remédiation/conservation mises en œuvre ?

Dans cette étude, Rémi et ses deux collègues ont analysé les données d’environ 4500 stations de mesure de la qualité de l’eau en France (Fig. 1), pour tester l’hypothèse suivante : si un suivi de la qualité de l’eau à basse fréquence ne permet pas d’estimer les flux de manière fiable, permet-il au moins de hiérarchiser correctement les bassin versants entre eux ? Pour cela, ils ont calculé la corrélation sur les rangs entre la qualité de l’eau observée en une date donnée et la qualité de l’eau estimée à partir de 30 à 72 dates de mesure. Ce coefficient de corrélation, appelé coefficient de stabilité, permet de quantifier à quel point une seule date d’échantillonnage permettait de classifier les bassins versants en fonction de leur propension à émettre des polluants. Les résultats montrent que ce coefficient de stabilité est toujours proche de un, pour dix paramètres de qualité de l’eau et trois métriques d’évaluations couramment employées par les gestionnaires de bassins versants : la médiane, le percentile 90 et la concentration moyenne pondérée par le débit. Cette observation, qu'ils ont pu tester sur les nutriments mais pas encore sur les micropolluants, est valable pour toutes les écorégions de France métropolitaine.

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Figure 1. Localisation des 4 523 stations de mesure de la qualité de l'eau en France dans les quatre écorégions. Les triangles indiquent où les mesures du débit des rivières (Q) étaient disponibles.


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Figure 2: La stabilité spatiale signifie que les motifs spatiaux de zones à fortes/faibles émissions de polluants se maintiennent dans le temps, malgré la forte variabilité temporelle des concentrations en rivière. Cette forte stabilité spatiale s’explique à la fois par la haute synchronie des variations temporelles, ainsi que par le fait que les variations spatiales sur supérieures aux variations temporelles.


Deux raisons principales permettent d’expliquer cette forte stabilité spatiale de la qualité de l’eau (Fig. 2). D’une part, les concentrations varient souvent selon des cycles saisonniers synchrones, si bien que les courbes représentant leurs séries temporelles se croisent peu. D’autre part, si les concentrations varient beaucoup dans le temps en un point donné, elles varient encore plus dans l’espace entre points de mesure. Ces deux effets expliquent qu’une seule date d’échantillonnage soit souvent suffisante pour identifier les zones fortement émettrices pour une espèce chimique donnée.

En privilégiant la haute résolution spatiale plutôt que temporelle, il est alors possible d’atteindre un des objectifs majeurs des suivis de la qualité de l’eau : identifier les sources de pollution pour localiser au mieux les actions de remédiation et conservation.






Référence
Rémi Dupas, Camille Minaudo, Benjamin Abbott. Stability of spatial patterns in water chemistry across temperate ecoregions. Environmental Research Letters (2019). - doi.org/10.1088/1748-9326/ab24f4



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L'humanité, chaînon manquant du cycle de l'eau, vraiment ?



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ARTICLE DANS NATURE GEOSCIENCE

Ben Abbott (Brigham Young University USA, ex OSUR), Jean Marçais (IPG Paris, OSUR/Géosciences Rennes), Tamara Kolbe (Swedish University of Agricultural Sciences, ex Géosciences Rennes), Ovidiu Ursache (SAS, AGROCAMPUS OUEST, INRA) et Gilles Pinay (IRSTEA, ex OSUR/ECOBIO) publient le 10 juin 2019 dans NATURE Geoscience un article intitulé "Human domination of the global water cycle absent from depictions and perceptions". Les auteurs constatent que nos représentations du cycle de l’eau donnent une fausse impression de sécurité concernant nos approvisionnements en eau. Cet article s'attache à analyser nos représentations culturelles du cycle de l'eau, nos perceptions biaisées de celui-ci et, in fine, suggère les nécessaires ajustements de nos comportements. A noter que la prestigieuse revue a choisi cet article en Une de sa page d'accueil !



Les schémas représentant le cycle de l’eau, utilisés pour la recherche ou l’éducation dans les différents pays du monde, ont absolument besoin d’évoluer, selon une récente analyse effectuée par une équipe internationale d’hydrologues. L’étude, publiée dans la revue Nature Geoscience, a analysé plus de 450 représentations du cycle de l’eau dans 12 pays différents. Les auteurs ont trouvé que 85% de ces schémas ne représentaient aucun des impacts anthropiques sur le cycle de l’eau, et que seulement 2% montraient l’impact du changement climatique ou de la pollution des eaux, deux des principales causes de la crise mondiale actuelle concernant nos ressources en eau.

Ne pas représenter les interactions par lesquelles les humains impactent le cycle de l’eau, c’est omettre la totale dépendance des humains vis-à-vis de la ressource en eau. Cela contribue à donner un faux sentiment de sécurité concernant nos approvisionnements en eau, qui est la ressource emblématique, critique à notre vie sur Terre. « Le monde est en train de traverser une crise mondiale de l’eau, mais on ne le soupçonnerait pas en jetant un œil aux représentations actuelles du cycle de l’eau » remarque le premier auteur Ben Abbott, maître de conférences à l’université de Brigham Young University aux Etats-Unis (et ex postdoc Marie Curie, CNRS, université de Rennes 1, de 2014 à 2016 à l'OSUR). Et il ajoute : « On ne peut rien comprendre aux enjeux concernant l’eau au XXIe siècle sans inclure les humains dans nos représentations ».

Cette importante équipe internationale regroupant notamment des chercheurs des Etats-Unis, de France et du Royaume-Uni a compilé les dernières estimations concernant les réservoirs et les flux affectant le cycle de l’eau, provenant de plus de 80 articles sur le cycle de l’eau. Ces études montrent toutes comment l’impact des humains sur la ressource en eau est devenu omniprésente. Ces études ont montré que les humains prélèvent maintenant plus de la moitié de l’eau qui s’écoulent dans les rivières du monde entier, soit 24 000 km3 par an. Cette eau sert essentiellement à l’élevage d’animaux pour la consommation de viande, notamment via la mise en culture de céréales et de fourrages pour l’alimentation animale.

« Nos représentations du cycle de l’eau sont une icône des sciences de l’eau, par lequel chaque écolier se familiarise aux notions des grands cycles terrestres », rapporte David Hannah, l’un des coauteurs de l’étude, professeur à l’université de Birmingham en Angleterre, occupant actuellement la chaire en sciences de l’eau de l’UNESCO. « En excluant les impacts anthropiques tels que le changement climatique, l’artificialisation ou la conversion des terres à des fins agricoles de nos représentations du cycle de l’eau, nous créons de larges lacunes dans la conception que chacun se fait du cycle de l’eau et de l’état de nos ressources. »

A l’échelle mondiale, 1.8 million de personnes meurent chaque année du fait d’un accès à une eau de mauvaise qualité, et la plupart des écosystèmes terrestres doivent faire face à un stress hydrique du fait de l’appropriation humaine des ressources en eau. Les chercheurs de cette étude défendent qu’il est urgent d’interroger ces mauvaises représentations du cycle de l’eau pour promouvoir une vision renouvelée, plus précise et adaptée à notre compréhension actuelle du cycle de l’eau à l’ère de l’anthropocène. Ceci est crucial si l’on veut que notre société globalisée soit capable de résoudre la crise mondiale de l’eau. « D’autres disciplines s’intéressant aux grands cycles biogéochimiques ont fait un gros travail de ce côté-là » relève ainsi Ben Abbott. « Il est aujourd’hui difficile de trouver une représentation du cycle du carbone ou de l’azote qui ne mentionne pas les effets anthropiques majeurs que sont le recours aux énergies fossiles ou aux fertilisants de synthèse. »

Ces chercheurs ont donc dessiné un nouveau type de représentation du cycle de l’eau, capable de promouvoir une meilleure compréhension du cycle de l’eau au XXIe siècle. Ces représentations décrivent des processus plus complexes comme le lien entre l’usage des sols et les précipitations, les changements dus à la fonte des glaciers, à la pollution des eaux ou à la montée des océans. « Nos représentations actuelles restent prisonnières d’une vision exclusivement ʺnaturelleʺ du cycle de l’eau, héritée du XVIIe siècle, particulièrement inadaptée pour penser la résolution des crises majeures qui pèsent sur nos ressources à l’ère de l’anthropocène », dit Jean Marçais (IPG Paris, doctorant à Géosciences Rennes, université de Rennes 1, de 2015 à 2018). « Cette nouvelle représentation est un état des lieux1 décrivant et représentant la crise de l’eau actuelle. A elle seule, elle ne permettra pas de résoudre cette crise, mais cette description est une première étape, essentielle pour la prise de conscience généralisée de cette crise de l’eau. C’est cette prise de conscience qui pourra ensuite voir l’émergence de solutions pour faire face à notre surconsommation d’eau. Face à cette crise mondiale de l’eau, les solutions devront nécessairement passer par une remise en question conjointe des tenants et aboutissants de notre alimentation. ».


[1] Au sens donné par Bruno Latour dans Où atterrir ?, Editions La découverte.



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Bien que chaque aspect du cycle hydrologique mondial soit influencé par une combinaison du changement climatique, de l'utilisation des sols et à celle de l'eau, une cause prédominante est donnée par la couleur de la boîte
Vert : utilisation des sols
Orange : changement climatique
Bleu : utilisation de l'eau



Référence
Benjamin W. Abbott, Kevin Bishop, Jay P. Zarnetske, Camille Minaudo, F. S. Chapin III, Stefan Krause, David M. Hannah, Lafe Conner, David Ellison, Sarah E. Godsey, Stephen Plont, Jean Marçais, Tamara Kolbe, Amanda Huebner, Rebecca J. Frei, Tyler Hampton, Sen Gu, Madeline Buhman, Sayedeh Sara Sayedi, Ovidiu Ursache, Melissa Chapin, Kathryn D. Henderson & Gilles Pinay (2019). Human domination of the global water cycle absent from depictions and perceptions, Nature Geoscience, 1752-0908, DOI - 10.1038/s41561-019-0374-y


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Peut-on prévoir les déplacements des hérissons en ville ? Et accessoirement, les faciliter ?



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ARTICLE DANS JOURNAL OF ENVIRONMENTAL MANAGEMENT. Une étude menée à Rennes

Manon Balbi, Romain Georges, Luc Madec et Aude Ernoult (ECOBIO), Eric Petit (INRA ESE), Solène Croci et Jean Nabucet (LETG-Rennes) viennent de publier dans la revue Journal of Environmental Management un article intitulé "Ecological relevance of least cost path analysis: An easy implementation method for landscape urban planning" qui met en lumière l’intérêt de la méthode dite du « chemin de moindre coût » (LCP : Least-Cost Paths) pour aménager les paysages urbains afin de faciliter la connectivité entre les zones végétales et donc… les déplacements des hérissons en ville.


La connectivité du paysage (via les corridors écologiques) favorise le déplacement des individus, que ce soit pour la recherche de nourriture, de partenaires sexuels, ou de nouveaux territoires où s’installer. Afin de répondre à la fragmentation qui découle de l’artificialisation des sols (urbanisation, développement des voies de communication etc.), il est par conséquent fondamental d’intégrer la notion de connectivité dans une optique de conservation de la biodiversité et d’aménagement du paysage. Les aménageurs, particulièrement en milieu urbain,  attendent de la communauté scientifique qu’elle leur propose une méthode simple et robuste pour identifier les continuités écologiques qui permettent de relier les tâches d’habitat favorables les unes aux autres au sein des paysages.

Pour ce faire, la méthode dite « des chemins de moindre coût » (LCP : Least-Cost Paths) est l’un des modèles classiquement utilisé en écologie pour identifier spatialement les zones où les mouvements (déplacements) sont potentiellement favorisés au sein d’un paysage donné. Cette méthode est particulièrement adaptée à une échelle d’analyse régionale, mais elle pose un problème de transposition quand on passe à une échelle locale, à une aire urbaine en l’occurrence.

Cette approche présuppose que pour aller d’une zone à une autre, une espèce emprunte le chemin qui lui offre le moins de résistance, autrement dit le chemin le plus perméable pour elle (i.e. avec le moins d’obstacle) et le plus court (en distance). Cette méthode est sensée faire ressortir systématiquement le meilleur chemin possible pour des espèces considérées, quels que soient la distance ou le caractère fragmenté d’un territoire.

Les auteurs ont donc testé l'efficacité des prévisions LCP pour identifier des contextes de paysage fortement connectés qui faciliteraient des mouvements individuels par rapport à ceux réalisés dans des contextes de paysage non connectés. Ils ont ainsi réalisé une expérience comportementale in situ basée sur un protocole de translocation et de mesures individuelles répétées. C’est donc à Rennes que 30 hérissons mâles (Erinaceus europaeus) ont été introduits et suivis par radio, dans des contextes fortement connectés et non connectés choisis en fonction de la présence ou de l'absence de LCP préalablement modélisés.


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Les mouvements individuels observés ont ainsi pu être comparés aux deux contextes/modèles prédictifs (i.e. connectés ou pas connectés) : les résultats indiquent que les individus ont parcouru de plus longues distances, se sont déplacés plus rapidement et ont été plus actifs dans les milieux fortement connectés par rapport aux milieux sans connexion. De plus, en milieux très connectés, les chercheurs ont constaté que les déplacements réels des hérissons correspondaient aux prévisions du modèle LCP, les individus utilisant davantage les habitats boisés plutôt que les autres types de couvert végétal.

Cette étude a permis de valider la pertinence écologique de l’analyse par LCP pour identifier des zones très communicantes. Celle-ci pourrait donc être facilement mise en œuvre par les aménageurs pour prévoir des corridors efficaces dans lesquels la circulation des espèces soit facilitée.

Ces résultats sont plutôt paradoxaux car la modélisation LCP suppose qu’un individu considéré ait une connaissance a priori de son environnement (une sorte d’ « omniscience » du paysage…), de manière à avoir un déplacement optimal en fonction d’une destination connue. De telles hypothèses semblent irréalistes en milieu naturel. Cependant, force est de constater que cette étude a montré que ces hypothèses théoriques ne constituaient pas - en milieu urbain - un obstacle à la prévision des trajectoires des déplacements effectivement observés. Les prévisions de LCP s’avèrent donc plus efficaces dans les paysages urbains que pour les paysages agricoles ou forestiers, qui sont généralement étudiés par les écologues pour discuter des performances des LCP. L’explication fournie par les auteurs est la suivante : les paysages urbains, du fait probablement de leur extrême fragmentation et hétérogénéité, offriraient peu de possibilité de chemins alternatifs pour les déplacements.

Ces particularités pourraient donc rendre le paysage urbain particulièrement compatible avec les modèles LCP. Par ailleurs, les écosystèmes urbains étant assez similaires en termes de structures, de fonctions et de contraintes, cette méthode testée à Rennes - une ville de taille moyenne avec un profil standard - pourrait s'avérer efficace dans toutes les villes, en particulier en Europe. Il reste néanmoins à vérifier que les prédictions sur les corridors urbains basées sur les LCP soient corroborées par d'autres modèles biologiques, en particulier pour d’autres espèces ayant des caractéristiques d'habitat et/ou de capacités de dispersion différentes de celles du hérisson.

 

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Fig. 1. Situation géographique de la zone d'étude (Rennes). Carte des valeurs de résistance de la zone d'étude, localisation des parcelles d'habitat (surfaces boisées continues >3 ha), chemins de moindre coût (LCP). Représentation des points de lâcher de hérissons dans des contextes hautement connectés (cercle blanc : HCC) et non connectés contextes (cercle noir : UCC).




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Fig. 2. Exemple de trajets exploratoires observés (les emplacements enregistrés sont des points virtuellement reliés par des lignes noires) sur deux nuits de radiorepérage (les trajets des deux nuits sont virtuellement reliés par des lignes pointillées) dans les deux contextes de connectivité testés :

  1. les contextes hautement connectés (HCC) correspondent aux zones où les chemins de moindre coût (lignes vertes) ont été modélisés
  2. les contextes non connectés (UCC) correspondent aux zones où aucun chemin de moindre coût n’a été modélisé.

L'arrière-plan est la carte de résistance : le gris clair indique une faible résistance, le gris foncé une haute résistance, et le noir une résistance infinie au déplacement.


Référence
Manon Balbi, Eric J. Petit, Solene Croci, Jean Nabucet, Romain Georges, Luc Madec, Aude Ernoult, Ecological relevance of least cost path analysis: An easy implementation method for landscape urban planning, Journal of Environmental Management (2019), 244, 61-68, doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.04.124



Contact OSUR
Aude Ernoult (ECOBIO) / @
Eric Petit (INRA ESE) / @
Manon Balbi (ECOBIO) / @
Alain-Hervé Le Gall (OSUR multiCOM) / @


Le point sur l'actu de la Breizh COP



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"La Bretagne s'engage pour le climat"

L'actualité de la Breizh COP est fournie en juin !

"La Bretagne s'engage pour le climat" : top départ !

5 jours pour répondre aux enjeux de transition avec les territoires, les jeunes, les associations et les collectivités. Le colloque a lieu à Saint-Brieuc du 3 au 7 juin (en savoir plus). 5 jours de #livetweet compilés dans un #TwitterMoment #BreizhCOP

Puis ce sera au tour de Rennes du 12 au 14 juin, un évènement organisé par Bretagne Développement Innovation.


BZHCOP





L'actualité du Conseil Scientifique de la Breizh COP est également très fournie :

20 mai 2019

Réunion du CS en présence des élus régionaux Bernard Pouliquen et Thierry Burlot. Retours des politiques sur les Avis N°1 (document d'orientation) et N°2 émis par le CS Breizh COP. Rappels des scientifiques sur les aspects du changement climatique non suffisamment pris en compte ou traiter. Débats autour de la création d'un observatoire des transitions et d'indicateurs d'avancement de la démarche Breizh COP. Le Conseil régional souhaite une mobilisation des scientifiques sur ces sujets. Le Conseil régional demande aussi au CS Breizh COP d'accompagner la mise en place du projet Breizh Hin. La prochaine réunion du CS programmée le 21 juin 2019 portera d'ailleurs sur cette question avec une audition par le CS des collectivités, entreprises, associations..., désireuse de s'investir dans le projet Breizh Hin.


Cette réunion a également été l'occasion de revoir la gouvernance du CS, et notamment d'élire un Président et un vice-Président, ainsi que de désigner un bureau, à savoir :
Président, membre du bureau : Gérard Gruau (CNRS, OSUR, Géosciences Rennes)
Vice-Président, membre du Bureau : Yves Morvan (Université de Rennes 1)
Membre du bureau : Laurent Labeyrie (CNRS, Institut Universitaire de France)
Membre du bureau : Florence Collet (Université de Rennes 1)

>>> Le détail des débats est consultable dans ce compte-rendu >>>



Évènements à venir

6 juin 2019

Participation du CS en la personne de son Président à la table ronde L’adaptation au changement climatique, nouvelle perspective opérationnelle :
de Breizh COP à Breizh Hin du forum Réussir les transitions écologiques de la semaine Breizh COP de Saint-Brieuc (https://www.breizhcop.bzh/wp-content/uploads/2019/05/breizhCop2019.pdf)

7 juin 2019

Participation du CS en la personne de son Président au discours introductif du forum Les collectivités s’engagent de la semaine Breizh COP de Saint-Brieuc, discours partagé avec Nicolas Hulot parrain de la Breizh COP (https://www.breizhcop.bzh/wp-content/uploads/2019/05/breizhCop2019.pdf)

voir aussi https://www.breizhcop.bzh/semaine-climat/suivre/ pour un suivi en continu de la semaine Breizh COP

21 juin 2019

Séance de travail du CS avec les porteurs de projets de territoire d'adaptation au changement climatique candidats pour s'investir dans Breizh Hin

Eté-Automne 2019

Saisine du CS pour avis sur les engagements Breizh COP




Contact OSUR
Gérard Gruau (Géosciences Rennes, Président du CS de la Breizh COP) / @
Alain-Hervé Le Gall (OSUR multiCOM) / @


Un nouveau succès pour l’université de Rennes 1 et l’OSUR : une coordination de réseau de formation doctorale innovante Marie Sklodowska-Curie


 AHLeGall    02/06/2019 : 21:55

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Le projet S2S-Future : lauréat Marie Sklodowska-Curie ITN (Innovative Training Network)

Le projet S2S-Future, « Signal propagation in source-to-sink for the future of Earth ressources and energies » coordonné par François Guillocheau et Cécile Robin de l'université de Rennes 1 (UMR Géosciences – OSUR), a été retenu pour financement dans le cadre de l’appel Marie Sklodowska-Curie ITN (Innovative Training Network) 2019. Il s’agit de la seule coordination française d’un tel réseau dans le panel « environnement » cette année. Ce succès est d’autant plus admirable qu’il a obtenu une note de 99/100 et que ces appels sont extrêmement compétitifs : seuls 12 projets pour le panel environnement ont été retenus pour financement à l’échelle européenne avec un taux de réussite de 7,41%.

Le propos de cet ITN S2S-Future est de décrire et modéliser la réponse de la surface de la Terre aux signaux tectoniques et climatiques au cours des temps géologiques, des zones d'érosion en amont (« source ») aux zones en sédimentation en aval (« sink »). La surface de la Terre est en effet le domaine d'interactions complexes entre les humains et leur environnement physique, chimique et biologique, y compris les sédiments. Ces sédiments sont produits, transportés et déposés à la surface de la Terre depuis au moins 4 milliards d'années. Or ces sédiments représentent des ressources géologiques (ressources en eau, énergie, granulats, métaux...) ou peuvent servir à stocker différents déchets d’origine anthropique (CO2, nucléaire, chimique) qui sont d'une importance capitale pour le développement de l'humanité.

L'objectif de cet ITN "S2S-Future" est par conséquent de former les chercheurs de demain, qui seront capables de mieux prédire la localisation, les structures (i.e. les hétérogénéités) des sédiments et leurs propriétés minéralogiques/physiques (distribution granulométrique, porosité, perméabilité, etc.). Cet objectif sera atteint grâce à l'intégration complète du système sédimentaire dans l'espace et dans le temps, de la source des sédiments en amont au puits des sédiments en aval, connu donc sous le nom de Source–to-Sink (S2S). Cette ambition est fondamentale pour répondre aux besoins croissants de la planète, dans un contexte de changements importants et rapides des sociétés, avec leurs conséquences sur le climat mondial.

Le consortium S2S-Future, réunissant 21 participants (10 académiques et 11 entreprises) issus de 7 pays européens (France, Suisse, Grande Bretagne, Norvège, Allemagne, Pays-Bas, Espagne et d’un partenaire non-européen, l’Inde), formera 15 doctorants à travers un plan de formation original, entièrement co-inventé par les académiques et les entreprises partenaires du projet.


A noter le soutien déterminant de la Plateforme Projets Européens (2PE) Bretagne, qui depuis 2013, accompagne et valorise la participation de la communauté académique bretonne aux programmes-cadres européens dédiés à la recherche et l'innovation, notamment dans le cadre Horizon 2020. Depuis juin 2018, Claire Bajou, ingénieure projets en charge du secteur 'Sciences de la Vie et de la Terre' sur le site de Rennes, est présente tous les mardis dans les locaux de l'OSUR. Au vu de ce résultat exceptionnel dès la première année, on ne peut donc que se réjouir de cette collaboration étroite !
Sur le sujet des réseaux Marie Curie, la 2PE organise tous les ans une réunion d’information sur les appels ITN et RISE à l’échelle régionale. Elle se tiendra le 20 juin 2019, sur le campus de Beaulieu pour le site de Rennes. N’hésitez pas à y participer.



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À l’échelle de temps géologiques, la surface de la Terre constitue l'interface entre la Terre interne (lithosphère, manteau, noyau) et la Terre externe (hydrosphère, atmosphère, biosphère). Sa forme, c'est-à-dire la topographie de la Terre, résulte de la déformation interne de la Terre (liée à la Tectonique de plaques) et des processus de surface, en érosion ou en sédimentation, dans le cadre de changements climatiques. Les sédiments issus de zones en érosion (« source ») vont alors être transférés par des processus variés (rivières, vent...) jusqu’à leur aire de dépôt ultime (« sink »).



Contacts scientifiques
François Guillocheau (Géosciences Rennes) / @
Cécile Robin (Géosciences Rennes) / @


Communication OSUR
Alain-Hervé Le Gall (multiCOM) / @


De nombreux ancêtres métisses dans l’histoire familiale du blé



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ARTICLE DANS SCIENCE ADVANCES

Sylvain Glémin (ECOBIO) publie en mai 2019 dans la revue Science Advances un article consacré à l'omniprésence des hybridations dans l'histoire des espèces apparentées au blé.

Chez de très nombreux organismes, le génome est composé de deux ensembles de chromosomes, l'un venant de la mère et l'autre du père: on dit qu'ils sont diploïdes. Cependant, certaines espèces possèdent plus de deux jeux de chromosomes: on dit alors qu'ils sont polyploïdes. Ceci est particulièrement fréquent chez les espèces végétales, où de nombreuses lignées sont d'origine alloploïdique, c’est-à-dire qu'elles proviennent de l'hybridation entre deux espèces étroitement apparentées associées au doublement du génome. Les blés cultivés comprennent à la fois des espèces diploïdes, tétraploïdes et hexaploïdes, dérivées d'une histoire complexe de trois groupes de génomes, A, B et D: AA pour le petit épeautre (blé diploïde), AABB pour les blé durs qui sont des tétraploïdes et AABBDD pour les blés tendres qui sont haxaploides. Bien que les géniteurs sauvages des génomes A, B et D soient connus depuis quelques décennies, les relations phylogénétiques entre ces trois groupes sont restées incertaines et très controversées. Récemment, suite à la publication du génome du blé tendre, il a été suggéré que le génome D provenait d’une ancienne hybridation entre les lignées A et B (sans modification du niveau de ploïdie) (1). Cependant, cette hypothèse originale a été remise en question, en particulier parce que seul un petit nombre d'espèces a été inclus dans cette précédente analyse.

Pour aborder cette question difficile, nous avons séquencé le transcriptome de toutes les espèces diploïdes apparentées aux blés (correspondant aux genres Aegilops et Triticum) afin de déduire les relations phylogénétiques entre toutes ces espèces à partir d’un grand nombre de gènes (notre ensemble de données final en contenait plus de 8 700). De manière surprenante, nous avons mis en évidence de nombreuses discordances entre gènes à différent niveau de la phylogénie: l’histoire généalogique diffère d’une gène à l’autre, ce qui rend la reconstruction de l’histoire globale des espèces (l’arbre des espèces) difficile.

Deux processus peuvent expliquer ces discordances entre les arbres de gènes individuels (Fig. 1). Le premier est appelé le tri de lignées incomplet (TLI). Lorsqu'une espèce se scinde en deux, le polymorphisme ancestral présent dans la population initiale peut être partagé pendant un certain temps entre les deux espèces sœurs, même si elles n'échangent plus d'individu. Pour certains gènes, un individu peut être porteur d'une version du gène (un allèle) plus proche d'un individu d'une autre espèce que de sa propre espèce. Il s’agit d’un processus aléatoire menant à d’éventuelles relations généalogiques différentes d’un gène à l’autre. Plus la divergence entre les deux espèces est récente et plus la population ancestrale est grande (et donc plus polymorphe), plus la proportion de polymorphisme partagé est élevée. Ce problème se retrouve donc fréquemment lorsque les espèces se séparent rapidement successivement dans un intervalle de temps court. Le deuxième processus est l’hybridation entre lignées plus ou moins divergentes. En effet, si deux espèces s'hybrident et échangent des gènes, les gènes qui traversent la barrière des espèces auront une histoire différente des autres. Il est important de distinguer les deux causes de discordance. Dans le premier cas (TLI), il existe un arbre des espèces et si l'on peut correctement prendre en compte le TLI, il est possible (au moins en théorie) de déduire la «vraie» histoire des espèces. Dans le second cas (hybridation), les relations entre espèces ne peuvent plus être représentées sous la forme d'un simple arbre, et un réseau est une meilleure représentation de l'histoire. Les deux processus laissent des signatures génomiques différentes et il est donc possible de les distinguer. Plusieurs méthodes ont déjà été proposées. Cependant, dans le cas présent, les événements d'hybridation étant trop fréquents et trop complexes et le nombre de gènes trop élevé, aucune méthode actuelle ne fonctionne correctement.

Pour contourner ces limitations, nous avons développé une nouvelle approche. Premièrement, nous avons obtenu un arbre principal par des analyses phylogénétiques classiques. Comme il existe des méthodes efficaces pour détecter l’hybridation entre les triplets d’espèces, nous avons ensuite appliqué l’une de ces méthodes à tous les triplets d’espèces possibles. Cela nous a permis d'identifier les nœuds de l'arbre où une hybridation potentielle aurait pu avoir lieu. Les méthodes de triplets étant trop limitées et incapables d'identifier des événements d'hybridation multiples et imbriqués, nous avons développé une nouvelle méthode basée sur des quadruplets d’espèces et nous l'avons appliquée aux espèces pour lesquelles l'hybridation était suspectée avec la méthode de triplet. Nous avons ainsi pu déduire des scénarios plus complexes pour les nœuds problématiques et nous les avons finalement combinés dans un scénario global

Plusieurs résultats inattendus sont ressortis de cette analyse (Fig. 2). Premièrement, en plus du génome D (présent dans le diploïde Ae. tauschii), neuf des 13 espèces sont issues de l’ancien événement d’hybridation initialement proposé. Mais le scénario que nous proposons est en partie différent et plus complexe que ce que l’on pensait. Si le génome A (présent dans les deux espèces diploïdes de Triticum) est bien l’un des parents de l’hybride, comme suggéré initialement, le second n’est pas le génome B mais Ae. mutica (Fig. 3), une espèce sauvage négligée, qui a elle-même été initialement introgressée par l'ancêtre de la lignée A (Fig. 2). Nous avons également détecté d'autres événements de flux de gènes parmi d’autres espèces, ce qui pourraient expliquer d’anciennes controverses dans la classification des espèces apparentées au blé.

Nos résultats seront utiles pour l’étude des blés cultivés. En particulier, Ae. mutica est une espèce qui présente une grande diversité génétique. Son implication directe dans l'histoire du génome D et sa proximité avec Ae. speltoides, l’espèce la plus proche du génome B, en font un candidat de choix comme nouveau réservoir de diversité génétique pour les programmes d’amélioration.

1. T. Marcussen et al., Ancient hybridizations among the ancestral genomes of bread wheat. Science 345, 1250092 (2014).




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Fig 1: Quand deux gènes ne racontent pas la même histoire évolutive.
Dans cet exemple à trois espèces, les deux gènes (rouge et bleu) ont une histoire généalogique différente: ils ne nous racontent pas la même histoire et l'histoire qu'ils nous racontent ne correspond pas nécessairement à l'histoire des trois espèces, A, B et C.
A gauche, il existe une histoire arborescente des espèces et le gène rouge est congruent avec cette histoire. Cependant, il arrive parfois que les gènes des espèces A et B ne trouvent pas d’ancêtre commun (ils ne coalescent pas) avant l’espèce ancestrale. Si tel est le cas, l'un des deux gènes (B dans l'exemple) peut d’abord avoir un ancêtre commun avec C: B est alors plus proche de C que de A. (Notez qu'une autre possibilité serait d'avoir A plus proche de C que de B).
A droite, il l’histoire des espèces n’est pas arborescente mais réticulée à cause de l'hybridation. Pour certains gènes (comme le rouge), B est plus proche de A que de C. Pour d'autres (comme le bleu), B est plus proche de C que de A. Dans ce cas, chaque gène nous raconte la moitié de l'histoire de l'espèce. (Notez que le tri de lignées incomplet peut également se produire sur un réseau).
Le défi méthodologique consiste donc à dissocier ces deux effets afin de déterminer l’histoire des espèces.




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Fig 2: Scénario proposé pour l’histoire des blés sauvages diploides.





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Fig 3: Détail d’un épis d’Aegilops mutica





Référence
Sylvain Glémin, Celine Scornavacca, Jacques Dainat et al. (2019). Pervasive hybridizations in the history of wheat relatives. Science Advances, Vol. 5, no. 5, eaav9188, DOI: 10.1126/sciadv.aav9188




Contact OSUR
Sylvain Glémin (ECOBIO) / @
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La modélisation numérique change notre compréhension de la déformation fragile/ductile des éclogites


 AHLeGall    21/05/2019 : 08:36
 Aucun    Ils ont fait laffiche

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ARTICLE DANS GEOCHEMISTRY, GEOPHYSICS, GEOSYSTEMS

L'éclogite est une roche dense, constituée d'omphacite verte et de grenat rouge (le plus souvent < 5-10 mm, Figure 1). Cet assemblage particulier ne peut se faire que parce que cette roche, issue d’une roche magmatique basique, s’est métamorphisée à très forte pression. Sa présence est donc très souvent utilisée comme preuve d’un enfouissement au sein d’une paléo-subduction. Cela étant, la manière dont se déforment les roches en profondeur dans les zones de convergence, ainsi que la magnitude des contraintes qu’elles peuvent soutenir pendant les processus tectoniques, restent énigmatiques. C’est pourtant ce qui régit à toutes les échelles de temps le comportement de la lithosphère et les processus tectoniques associés, qu’ils soient court-terme (comme la sismicité) ou long-terme (comme la formation des chaines de montagnes).

Cette étude menée par Philippe Yamato et Thibault Duretz (Géosciences Rennes) et Samuel Angiboust (IPG Paris) montre, par l’intermédiaire de modèles numériques, qu’à des conditions de 2.0 GPa* et 550°C (typique de ce que l’on peut trouver dans les zones de subduction), les roches métamorphiques (éclogites) peuvent se déformer de différentes manières.

En effet, les résultats (Figure 2) indiquent que si ces roches fluent à des vitesses de déformation inférieures à ~10-10 s-1, elles se fracturent pour des vitesses de déformation plus élevées, de l’ordre de 10-10 s-1 (soit ~ 10-10 fois plus faible qu’une vitesse sismique). Cela suggère que l'observation de caractéristiques fragiles (i.e. de comportements cassants comme dans les failles) dans les éclogites n’implique pas nécessairement des vitesses de déformation extrêmes.

Il faut donc faire attention à l’interprétation de ces structures, que l’on ne peut pas toujours associer à de la sismicité. Les auteurs montrent par ailleurs que les contraintes effectives subies par ces roches peuvent être élevées à ces conditions de pression et température, et qu’il est possible en regardant la manière dont elles se sont déformées, d’appréhender les magnitudes de ces contraintes. Celle-ci peuvent en effet atteindre ~1 GPa dans le cas d’une éclogite entièrement fracturée et jusqu’à ~500 MPa pour une roche s’étant déformé de manière ductile mais présentant des grenats fracturés. Cela signifie que les éclogites peuvent être bien plus résistantes que ce qu’on pensait jusqu’à présent.


Yamato Fig1
Figure 1 : Preuve d'un comportement fragile dans les éclogites
(a) Roche mafique mylonitique éclogitisée de l'unité du Lago Superiore (ophiolite de Monviso, Alpes occidentales) présentant une forte foliation soulignée par des lits sombres de rutile et des couches parallèles riches en omphacite. La proportion modale estimée du grenat se situe entre 30 et 40 % en volume.
(b) Cristal de grenat (microscope électronique à balayage) provenant d'un éclogite mylonitisée de l'unité du Lago Superiore montrant des réseaux de fractures plus sombres et cicatrisées qui traversent des cœurs plus clairs formés pendant l'enfouissement de la lithosphère océanique jusqu'aux conditions de faciès éclogitique.
c) Image réalisée à la microsonde électronique montrant la composition en Magnesium.



Yamato Fig2
Figure 2 : Résultats. A gauche, diagramme présentant la résistance moyenne d’une eclogite en fonction de la vitesse de déformation et de la proportion de grenat. A droite sont présentés les 3 différents modes de déformation (résultats extraits à différentes vitesses de déformation pour 30% de grenats)



* Une pression d’un pascal est une contrainte uniforme qui, agissant sur une surface plane de 1 mètre carré, exerce perpendiculairement à cette surface une force totale de 1 newton. Donc 1 gigapascal (GPa) = 109 Pa = 1 000 000 000 Pa = 1 000 000 000 N m−2



Référence
Yamato, P., Duretz, T., & Angiboust, S. (2019). Brittle/ductile deformation of eclogites: insights from numerical models. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 20. https://doi.org/10.1029/2019GC008249



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Deux allocations d'installation scientifique 2019 de Rennes Métropole pour l'OSUR



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2 lauréats à Géosciences Rennes et ECOBIO

Rennes Métropole vient annoncer fin avril les lauréats 2019 des allocations d'installation scientifique (AIS) : 2 OSURiens font partie des heureux élus !
Les AIS sont des aides de Rennes Métropole visant à faciliter l'accueil, l'installation et le démarrage des travaux de recherche de chercheurs récemment arrivés sur le territoire métropolitain. L'objectif est de faire de Rennes un site universitaire majeur, accueillant et attractif pour des chercheurs de haut niveau. Ce dispositif s'adresse aux chercheurs recrutés depuis moins de trois ans dans un établissement d'enseignement supérieur et de recherche localisé sur le territoire de Rennes Métropole. Un appel à candidatures est publié chaque année.



L'OSUR est récompensé avec 2 lauréats :

>>> Pour mémoire, les 3 AIS 2018 de l'OSUR et les 3 AIS 2017 >>>



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