Augmentation du niveau marin depuis 1993 : ça se précise grâce à la combinaison d'observations spatiales et d’observations in situ



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Laurent Longuevergne (Géosciences Rennes) est membre du Global Sea Level Budget Group

La variation du niveau moyen de la mer (Global Mean Sea Level / GMSL) à l'échelle planétaire est une des manifestations concrètes de la réponse globale du système terre aux forçages climatiques, qu’ils soient d’origine naturelle ou anthropique. Ainsi, l’analyse de l’évolution du niveau marin, de ses accélérations, permettent de mieux comprendre l’évolution de notre Terre et de ses composantes. Plusieurs compartiments restent encore peu compris, telles que la réponse des grandes profondeurs océaniques ou les échanges entre continents et océans. Dans le cadre du World Climate Research Programme Grand Challenge intitulé "Regional Sea Level and Coastal Impacts", une coordination internationale impliquant la communauté scientifique internationale travaillant sur le niveau de la mer a récemment été lancée dans le but d'évaluer les différentes approches pour contraindre les différentes composantes du niveau marin - depuis 1993 (dite "ère altimétrique", i.e. satellite).

Ces corpus de données sont fondés sur la combinaison d'une vaste gamme d'observations spatiales et d’observations in situ, mais aussi d'estimations par des modèles numériques. Le travail s’est focalisé sur le recoupement des différentes méthodes, la quantification des incertitudes et l’identification des divergences, pour ainsi donner un aperçu complet de notre connaissance actuelle du système Terre Plusieurs dizaines de scientifiques d'une cinquantaine d'équipes/institutions de recherche du monde entier participent donc à cet effort au sein du Global Sea Level Budget Group, dont Laurent Longuevergne (Géosciences Rennes). Les résultats présentés dans Earth System Science Data publiés en août 2018 sont une synthèse de la première évaluation réalisée en 2017-2018 : ils présentent notamment des estimations du niveau moyen de la mer au niveau mondial basé sur l'altimétrie, mettant en évidence une élévation du niveau marin de 3,1 mm (± 0,3mm/an), qui s’accélère depuis 1993.

Cette synthèse éclaire de façon très exhaustive le bilan du niveau de la mer, en comparant le niveau observé à l'échelle mondiale avec la somme de ses différentes composantes. Ainsi, selon cette étude, la hausse moyenne du niveau marin depuis 1993 serait due à 42% à l'expansion thermique des océans, à 21% à la fonte des glaciers, à 15% à la fonte de la banquise du Groenland et 8% à l'Antarctique. La capacité de l’océan à stocker la chaleur est bien plus efficace - avec une absorption de 93% de l’excédent d’énergie résultant de l’augmentation de la concentration atmosphérique des gaz à effet de serre due aux activités humaines - que les continents (3%) et l’atmosphère (1%).

A noter cependant qu'il subsiste une incertitude considérable en ce qui concerne la composante du stockage de l'eau sur les continents (et donc in fine sur son apport effectif au niveau océanique), comme le montre l'examen des contributions massiques individuelles au niveau de la mer.



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Barres bleues : hausse du niveau de la mer par année (GMSL)
Barres rouges : somme (1) de la dilatation thermique (= profondeur totale) et (2) de la masse océanique à partir des données GRACE, par année
Les barres verticales noires sont des incertitudes associées
Les résidus annuels (barres vertes) sont également indiqués




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Variations de stock d’eau continentales estimées par gravimétrie spatiale
En rouge les zones destockant de l’eau (souvent, surexploitation des ressources en eau)
En bleu les zones accumulant de l’eau (essentiellement les zones tropicales et les zones recouvertes de permafrost)



Référence
WCRP Global Sea Level Budget Group: Global sea-level budget 1993–present, Earth Syst. Sci. Data, 10, 1551-1590, 2018


Contact OSUR
Laurent Longuevergne (Géosciences Rennes) / @
Alain-Hervé Le Gall (multiCOM OSUR) / @


ODD13 / ODD14 / ODD15


AG 2018 de GéoContact



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Le 25 septembre dernier, l’association GéoContact a tenu son AG et a renouvelé son bureau, présidé par une étudiante en Master 1 GEOMORE.

Le 25 septembre dernier, l’association GéoContact a tenu son AG et a renouvelé son bureau, présidé par une étudiante en Master 1 GEOMORE.

GéoContact est une association à but non lucratif qui regroupe les étudiants de Licence et Master intéressés par les sciences de la Terre et l’environnement, ainsi que les doctorants de Géosciences Rennes. Le but premier de l’association est de permettre une meilleure intégration des étudiants au sein du laboratoire et de faciliter les liens entre les enseignants/chercheurs et les étudiants des différentes promotions en sciences de la planète.

Le mardi 25 septembre 2018, l’association GéoContact a tenu son assemblée générale afin de présenter le bilan de l’année universitaire 2017-2018 et d’élire un nouveau bureau. L'AG a eu un franc succès puisqu’elle a réuni 32 étudiants provenant de Licence, Master et Doctorat, favorisant ainsi la mixité entre les différentes promotions, un des objectifs principaux de l’association.

Concernant le bilan de l’année 2017-2018, l’association a réalisé deux projets principaux :
- un séjour à Nancy au salon Géologia pour les étudiants de Master, financé par le laboratoire Géosciences Rennes et l’OSUR, permettant ainsi aux étudiants d’échanger avec des professionnels d’entreprises du monde des géosciences. À la suite du salon, certains ont été contactés par des entreprises leur proposant un entretien pour un stage
- un weekend de découverte géologique et environnementale en Normandie avec une journée ayant pour thème "A la découverte des traces de trois orogenèses et des roches faisant partie des plus vieilles d’Europe !" ; une autre avec pour thème "Impact des variations climatiques sur les risques d’inondation dans le cotentin" (présentée par Frédéric Gresselin, chargé de mission de développement de la connaissance des milieux – DREAL).


L’association a aussi réalisée d’autres projets dont une visité guidée de la collection de minéraux et fossiles de l’université par Damien Gendry ainsi que du laboratoire de modélisation par Jean-Jacques Kermarrec. Shirley Franc, ancienne étudiante du master GEOMORE, a animé deux ateliers autour de la gestion des mines et des carrières sous forme de jeux de rôle.

Pour plus d’informations concernant les différents projets réalisés au sein de l’association, n’hésitez pas à consultez le nouveau site de l’association.

L’association a renouvelé en partie son bureau avec de nouveaux membres. Ils sont 7 au total avec le soutien de 14 membres actifs. Avec désormais un nouveau président... qui est une présidente : Chloé Ludon, étudiante en Master 1 GEOMORE.

Liste des membres du bureau :
• Chloé Ludon, présidente et étudiante en Master 1 GEOMORE
• Thomas Bernard, vice-président et doctorant en 1ère année dans l’équipe DIMENV
• Clémentine Lassalle, trésorière et étudiante en Master 1 GEOMORE
• Corentin Jeanneau, vice-trésorier et étudiant en Master 1 GEOMORE
• Thomas Legoff, secrétaire et étudiant en Master 1 GEOMORE
• Thomas Vincent, vice-secrétaire et étudiant en Master 1 GEOMORE
• Maelys Pain, Chargé de communication et étudiante en Master 2 GEOMORE




Les projets 2018-19

Le nouveau bureau - plein de dynamisme ! - a déjà fait ressortir des idées de projets dont certains sont déjà lancé comme la création d’un nouveau logo Geocontact (voir ci-dessous) et la réservation d'un étage du bar Amaryllis afin de rassembler une première fois les filières en Sciences de la Terre le jeudi 25 octobre. Plusieurs soirées se feront le long de l'année, par exemple la Sainte Barbe, MJC... De plus, le souhait majeur de l'association est de créer un pull GEOCONTACT avant janvier, avec différents coloris et le nouveau logo brodé et pourquoi pas aussi une veste si le premier modèle marche. De plus un compte Twitter va voir le jour dans les semaines à venir.

Enfin, comme l'année passée, un déplacement au salon Géologia 2018 organisé chaque année à Nancy, dédié aux rencontres entre étudiant(es) et professionnel(les) dans le domaine des géosciences (mines, pétrole, environnement, énergie, géotechnique, BTP, gestion des risques...) est programmé le 22 Novembre, avec le soutien financier de l'OSUR et de Géosciences Rennes.



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Et en bonus, la promo 2018-19 du master 1 STPE-GEOMORE. La photo a été prise à la pointe des Chats sur l’île de Groix en septembre 2018, dans le cadre des 2 journées de terrain de tecto.

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Et le nouveau logo de l'asso

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Contact OSUR
Chloé Ludon  (présidente de GéoContact, Géosciences Rennes) / @
GéoContact : @
Alain-Hervé Le Gall (multiCOM OSUR)


Prix de thèse Mappemonde 2018 de l'Institut de Géographie


 AHLeGall    01/10/2018 : 14:21

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L’Institut de Géographie (Paris) a décerné le 21 septembre 2018 son Prix de Thèse Mappemonde 2018 à Edwige Motte (LETG-Rennes).

L’Institut de Géographie (Paris) a décerné le 21 septembre 2018 son Prix de Thèse Mappemonde 2018 à Edwige Motte (LETG-Rennes).


Ce prix récompense  "une thèse de doctorat de qualité, où l’image géographique (prise au sens large : cartes, photographies, modèles, croquis et cartogrammes, représentation de données satellitaires, SIG, animations…) aura été mobilisée de manière particulièrement pertinente dans le raisonnement scientifique".


Cette année 5 travaux étaient en compétition, sélectionnés par la section 23 du CNU lors de sa session de qualification 2018. Le prix de thèse 2018 de Mappemonde est donc attribué à Edwige Motte pour « Iconographie et géomorphologie : l’usage de représentations artistiques des rivages comme outil de lecture de l’évolution du littoral », thèse soutenue à l'université Rennes 2 le 12 octobre 2017, au laboratoire LETG-Rennes, sous la direction d'Hervé Regnauld et Marie-Pascale Corcuff

>>> En savoir plus

Résumé :

Le littoral subit de constants changements : son évolution est induite à la fois par des processus biophysiques – houles, tempêtes, courants marins, agents météorologiques –, et par une anthropisation notoire, particulièrement accentuée au cours des derniers siècles. En France, sur les côtes de la Manche, la variété et la richesse des types de côtes ont suscité l’inspiration de nombreux artistes notamment depuis le milieu du 19e siècle. Musées, archives, collections privées, détiennent de précieux témoignages visuels de l’histoire des lieux. Cette thèse vise à mettre en évidence la valeur informative de l’iconographie artistique des rivages à travers l’observation des évolutions géomorphologiques du littoral. La première partie contextualise la démarche générale en exposant un certain nombre de considérations théoriques essentielles au centre desquelles figurent les enjeux d’une géomorphologie moderne, le statut des images en géographie et une rétrospective de l’histoire des représentations picturales du paysage. La seconde partie explore concrètement le potentiel pressenti de l’exploitation des documents artistiques en tant que source d’information à l’échelle des rivages normano-bretons. A partir d’un corpus représentatif restreint d’œuvres d’art, une méthodologie est développée. Enfin, la troisième et dernière partie des travaux présente une application de la méthodologie élaborée dans un contexte précis. Le territoire considéré est celui de l’estuaire de la Rance maritime avec pour principale problématique l’identification et l’évaluation des modifications architecturales et sédimentologiques intervenues au niveau du trait de côte et sur l’estran. Les résultats de cette approche sont diffusés au sein d’une interface numérique visant à être consultée, et à terme alimentée, par un large public.



Contact OSUR
Edwige Motte (LETG-COSTEL) / @


Prix BOURCART 2018 de la Société Géologique de France


 AHLeGall    26/09/2018 : 10:10

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Le Prix BOURCART 2018 est attribué à Cécile Robin (université de Rennes 1, Géosciences Rennes).

Le Prix BOURCART 2018 est attribué à Cécile Robin (université de Rennes 1, Géosciences Rennes).

La Société Géologique de France souhaite reconnaître ses qualités scientifiques, son rôle de formatrice et animatrice d’équipes mais surtout ses apports fondamentaux en termes de stratigraphie séquentielle, de stratigraphie des déformations et leur application industrielle.

>>> Annonce sur le site de la SGF

Cécile est actuellement maître de conférences à l'université de Rennes 1

  • Ingénieur de l’Ecole Nationale Supérieure de Géologie de Nancy (1989-1992)
  • Doctorat à Rennes en 1995 : « Mesure stratigraphique de la déformation : Application à l’évolution jurassique du Bassin de Paris »
  • 1995-1996 ATER à l ENSG Nancy
  • 1996 - 2003 Maitre de conférence à Paris 6
  • 2003 – actuel Maitre de conférences à Rennes 1
  • HDR en 2006 " Les sédiments, archives de la Terre : de l’affleurement à la synthèse de bassin "
  • Prix 2004 « Charles Jacob, James Hall, Paul Fallot-Jérémine » de l’Académie des Sciences – Institut de France
  • Prix BOURCART 2018 de la Société Géologique de France


Thèmes de recherche

  • La sédimentologie de faciès et ses applications dans la quantification des paléobathymétries ;
  • La caractérisation sédimentologique et stratigraphique des systèmes turbiditiques. Les relations tectonique – sédimentation en contexte gravitaire ;
  • Caractérisation des facteurs de contrôle de l’enregistrement sédimentaire et compréhension de la genèse des séquences stratigraphiques ;
  • Les relations Tectonique – Sédimentation de l’échelle du bassin à l’échelle du pli syn-sédimentaire ; mesure et modélisation des variations d’accommodation et de subsidence des bassins sédimentaires dans différents contextes géodynamiques ;
  • Utilisation des signaux sédimentaires et stratigraphiques pour la reconstitution des processus de déformation de la lithosphère ;
  • Reconstitution et quantification du signal eustatique long-terme ;
  • Caractérisation de l’évolution de la paléotopographie terrestre continentale : relations avec les processus climatiques et la dynamique du manteau, enregistrement stratigraphique de l’évolution des reliefs anciens ;
  • Quantification des flux sédimentaires


Sites d'études

  • Bassin de Paris et domaine ouest-téthysien, Iran, Oman, marge sud téthysienne, Yémen, Maroc, Bétiques, Nouvelle-Zélande, Afrique du Sud, Canal du Mozambique, Mozambique, Madagascar, Ouganda, Tienshan chinois, Tienshan kirghize


Responsabilités passées et actuelles

  • Membre élue du CNU section 36 (de 2004 à 2015)
  • Membre du bureau du Programme INSU-IFREMER-TOTAL-BRGM-IFP- Action-Marges, dédié à l’étude des marges passives (depuis 2009)
  • Membre du conseil scientifique du GDR FORPRO et du programme INSU SYSTER (toujours en 2015)
  • Responsable de l’équipe Dynamique des Bassins de Géosciences Rennes de 2006 à fin 2014
  • Membre du jury de CAPES SVT (de 2008 à 2012) et vice-présidente du jury depuis 2015
  • Responsable du MASTER Sciences de la Vie et de la Terre depuis 2008
  • Co-responsable de la préparation au CAPES et à l’Agrégation en Sciences et Vie de la Terre à Rennes depuis 2003
  • Co-responsable enseignement Sciences de la Terre à Rennes
  • Responsable MASTER MEEF (M1, M2)
  • Responsable L3 SVT




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Cécile Robin (Géosciences Rennes) / @


Rentrée 2018 du master Sciences de l'Eau de Rennes


 AHLeGall    18/09/2018 : 14:39

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40Les deux premières semaines de septembre ont été consacrées à l'accueil des 80 étudiants du Master Sciences de l'Eau : réunions de rentrée, remise à niveau, mise en situation...

40Les deux premières semaines de septembre ont été consacrées à l'accueil des 80 étudiants du Master Sciences de l'Eau : réunions de rentrée, remise à niveau, mise en situation... Les activités se sont conclues par un "forum d'échanges autour des stages" où M1, M2 et anciens M2 ont pu échanger sur leurs attentes, inquiétudes et retour d'expériences autour de la recherche de stage et du Master en général.

A cette occasion les nouveaux entrants en M2 ont réalisé un poster sur leur stage de l'année précédente (M1) afin de montrer la diversité des métiers auxquels le Master forme. Bel exercice de communication qui s'est poursuivi pour certains, suite au vote des M1, par un "mon stage en 180s" !

Les "paléo" M2 tout juste diplômés sont venu échanger avec leurs successeurs autour d'un atelier "Fishbowl" avant d'entamer un goûter préparé par les étudiants


>>> Voir la courte vidéo (3') faite par les étudiants de M2 pour le stage de terrain Mont-St-Michel/ Pleine-Fougères (17 au 19 septembre 2018)





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SE Fishbowl

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19



(responsable : Olivier Bour / @ )

L’objectif du master mention  Sciences de l'Eau est de former des cadres scientifiques spécialisés dans la gestion de la ressource en eau et en sol, le transport des éléments et la gestion des milieux naturels depuis la surface vers les sols et les sous-sols. Le master permet d’aborder la gestion de la ressource en eau sous les angles de quantité (physique), de qualité (chimie) et d’habitats (écologie).

Les parcours du master sont organisés pour déboucher vers 11 domaines de métiers, identifiés à partir des emplois occupés par d’ex-étudiants de l’établissement depuis 10 ans : gestion des habitats ; restauration des milieux ; sols et assainissement ; gestion des rivières ; qualité des eaux ; sites et sols pollués ; eaux de surface et souterraines ; hydrogéologie et géothermie ; hydrologie urbaine ; modélisation des réseaux ; modélisation des écoulements.
La formation par la recherche aux méthodes quantitatives qui est mise en œuvre dans les parcours, permet à l’étudiant de s’insérer au sein de la vie professionnelle avec un niveau de compétence d’ingénieurs à l’issue de son master ou de poursuivre en doctorat, appliqué ou fondamental. Le parcours numérique de niveau M2 est proposé en ligne, en formation continue.


> Site d'appui du master
Master SER Banniere




Le LiDAR et l'apprentissage-machine ("machine learning") au secours de l’archéologie



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La détection de tumulus, structures funéraires du Néolithique

La technologie LiDAR aéroportée, qui est largement utilisée en archéologie s’est, au cours de la dernière décennie, révélée un outil précis pour décrire les formes de relief anthropomorphiques. Après avoir dérivé un modèle numérique de terrain (MNT) de données LiDAR, les caractéristiques archéologiques sont généralement mises en valeur à l'aide de multiples techniques de visualisation et, à l'occasion, de techniques automatisées de détection ou de classification. Une telle approche offre des résultats limités lorsqu'elle est appliquée à des structures hétérogènes (différentes tailles, différentes morphologies), ce qui est souvent le cas pour des vestiges archéologiques qui ont été altérés au cours des siècles.

Cette étude publiée dans la revue Remote Sensing en février 2018 par Alexandre Guyot et Laurence Hubert-Moy (LETG-Rennes) et Thierry Lorho (CReAAH, DRAC-SRA) propose de surmonter ces limites en développant une analyse multi-échelle de la position topographique combinée à des algorithmes d'apprentissage-machine supervisés (Random Forest). Plutôt que de mettre en évidence des anomalies topographiques individuelles, l'approche multi-échelle permet d'examiner les structures archéologiques non seulement comme des objets individuels, tout en prenant leur environnement en compte. Cette méthode innovante et simple donne deux niveaux de résultats : une image composite de la structure topographique de la surface et une carte de probabilité de la présence de structures archéologiques. La méthode a été développée pour détecter et caractériser les structures funéraires mégalithiques dans la région de Carnac, la Baie de Quiberon et le Golfe du Morbihan (France), dont l'inscription sur la liste du patrimoine mondial de l'UNESCO est actuellement envisagée. Ainsi, les sites archéologiques connus ont été géoréférencés avec une plus grande précision qu'auparavant (même lorsqu'ils sont situés sous une végétation dense) et un contrôle au sol a confirmé la présence d'un tumulus néolithique inconnu dans la commune de Carnac. Les données ont été acquises en 2016 par un LIDAR Titan Optech acquis par l’OSUR et l’OSUNA.

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Relief topographique et bathymétrique de la région de Carnac, de la Baie de Quiberon et du Golfe du Morbihan, ainsi que la couverture LiDAR utilisée dans l'étude et les emplacements des sites archéologiques néolithiques des zones de Lann Granvillarec et Kerlescan


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Le "Tumulus de Coët-Cougam", auparavant inconnu du Service archéologique régional (Drac/SRA), a été détecté par la méthode développée


Les résultats préliminaires présentés dans cet article ont montré que cette approche combinée aux techniques d'apprentissage-machine peut fournir des résultats et des possibilités utiles :
- une technique innovante et pertinente de visualisation de structures archéologiques utilisant un MNT dérivé de données LiDAR;
- la capacité d'aider les archéologues à améliorer les descriptions (emplacement géographique, étendue, morphologie) des structures inventoriées ;
- un support à la prospection archéologique (par visualisation/interprétation d'images MSTP = Multiscale Topographic Position) ;
- un pas vers la détection semi-automatique en intégrant des algorithmes d'apprentissage-machine.

Bien que la méthode ait été développée sur deux zones test, les outils et le traitement en workflow sont suffisamment opérationnels pour étudier l'ensemble des données LiDAR couvrant la zone de Carnac. Des levés de terrain supplémentaires sont néanmoins nécessaires pour évaluer complètement la méthode mise au point, ce qui peut nécessiter d'ajuster le processus et d'affiner le modèle à l'aide d'échantillons supplémentaires vérifiés au sol.

La base de données actuelle (sous forme d’une coordonnée XY par site) offre une précision variable sur l'ensemble de la "zone UNESCO.La plupart des positions de site correspondent en fait à des centroïdes de parcelles de terrain. L'utilisation de données LiDAR et la méthode proposée permettent d'améliorer la documentation des sites. Au-delà du projet de l'UNESCO, cette étude a été menée au sein du Service archéologique régional de Bretagne (Drac/SRA), dont l'objectif est d'enrichir continuellement l'inventaire des sites archéologiques pour assurer la protection de ce patrimoine.

Bien que cette étude ait porté sur les vestiges archéologiques du Morbihan, la méthode mise au point sera testée à l'avenir pour étendre le champ d'application à un plus large éventail de structures et à une variété de contextes archéologiques.


Référence
Guyot, A.; Hubert-Moy, L.; Lorho, T. Detecting Neolithic Burial Mounds from LiDAR-Derived Elevation Data Using a Multi-Scale Approach and Machine Learning Techniques. Remote Sens. 2018, 10, 225. doi.org/10.3390/rs10020225



Contact OSUR
Alexandre Guyot (LETG-Rennes) / @
Alain-Hervé Le Gall (multiCOM OSUR) / @


Comment optimiser le marquage moléculaire grâce aux marqueurs SNP ?



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Une nouvelle méthode simplifiée et standardisée de séquençage/génotypage pour gagner du temps… et de l’argent

Chrystelle Delord, Eric Petit et Gilles Lassalle (INRA, ESE) et leurs collègues publient en septembre 2018 dans la revue Methods in Ecology and Evolution une nouvelle méthode simplifiée et standardisée de séquençage/génotypage de marquage moléculaire grâce aux marqueurs SNP.


Avant de se lancer dans la présentation de cette méthode… peut-être n'est-il pas inutile de procéder à quelques rappels élémentaires en génétique et donner des éléments de vocabulaire !

Un des objectifs de la génétique est de fournir une description de la variabilité génétique d’un individu par rapport à un autre. Chaque individu d’une espèce donnée peut être identifié rigoureusement par une empreinte génétique originale. Pour établir cette empreinte, une analyse du polymorphisme de l’ADN est conduite sur un ensemble de marqueurs moléculaires : quelques dizaines à quelques centaines qu’il va donc falloir identifier ! Cela implique de disposer d’une technologie efficace d’identification de ces marqueurs. En génétique comme ailleurs, outre la rigueur, efficacité signifie économe en temps et en argent.

Le marquage moléculaire regroupe un ensemble de techniques révélant des différences de séquences d’ADN (acide désoxyribonucléique) entre individus. Les marqueurs moléculaires permettent de détecter ces différences (polymorphisme) dans des régions spécifiques de l’ADN : ce sont donc des « balises » du génome. L’ADN est le support de l’information génétique



Genetique

Genome
(source : GNIS Pédagogie)



Parmi les marqueurs moléculaires, les SNP (Single Nucleotide Polymorphism) sont des différences d’une seule base dans une séquence d’ADN.

Svg
(source wikipedia : Polymorphisme nucléotidique)



Jusqu’ici vous suivez ? OK, alors on continue !

La génétique des populations multi espèces (ou multispécifique) est un domaine émergent qui fournit des informations pertinentes sur la biologie de la conservation et l'écologie des communautés. Cependant, à ce jour, cette approche est limitée aux espèces ayant des ressources génétiques disponibles, c’est-à-dire des espèces pour lesquelles on connait tout ou partie du génome, et donc les fameux SNP. Chez les espèces non modèles, des technologies récentes de génotypage par séquençage (GBS = genotyping-by-sequencing) constituent aujourd’hui la stratégie préférentielle, mais elles restent prohibitives lorsque plusieurs espèces sont concernées, et elles fournissent par ailleurs des milliers de marqueurs pas tous utiles qu’il faut trier, ce qui représente un temps d’analyse – un « temps machine » important - et donc un coût financier associé conséquent.

Les trois équipes du labo ESE se sont associées pour surmonter ce problème en utilisant un seul cycle de HiSeq3000 - un système de séquençage de nouvelle génération de l’ADN - en l’associant à un outil de représentation réduite du génome (génotypage RAD-Seq) : cette combinaison a été utilisée pour extraire les marqueurs SNP de 40 espèces diverses, notamment des plantes, des invertébrés, des poissons et des mammifères. Gilles et Chrystelle ont développé un pipeline (i.e. un pipeline est un enchaînement de plusieurs étapes de traitement des données) basé sur le langage de programmation informatique Python afin d’isoler 100 à 500 marqueurs SNP de haute qualité pour chaque espèce. Le critère de qualité principal est ici une très forte probabilité que le SNP sélectionné puisse être génotypé par des méthodes classiques.

Pour évaluer la qualité de ces marqueurs, Chrystelle, Eric et leurs collègues ont ensuite validé cette approche sur 160 SNP caractérisés pour chacune de 18 espèces de poissons néotropicaux de la rivière Maroni (Guyane, Amérique du Sud), en utilisant la plate-forme MassARRAY iPLEX d'Agena Bioscience (San Diego, Californie, États-Unis).



Agena
(Source : Agena Bioscience MassARRAY® System with Chip prep module Workflow)


L'application de paramètres de filtrage rigoureux a permis de concevoir avec succès entre 130 et 3492 marqueurs SNP pour 30 des 40 espèces étudiées (allez voir le papier, vous y trouverez peut-être des marqueurs génétiques pour votre espèce préférée !). L'assouplissement des paramètres du pipeline a en outre permis d'augmenter le nombre de SNP détectés pour certaines espèces récalcitrantes. Sur les 18 espèces de Guyane française, 85 % des SNP issus du pipeline d’analyse ont été amplifiés avec succès, c’est-à-dire ont fourni un génotype pour plus de 90 % des individus (soit environ 200 individus par espèce). Ces marqueurs génétiques ont ainsi permis de fournir les premières données de structure génétique des populations pour une grande partie de la communauté de poissons du Maroni. En d’autres termes, l’approche développée permet d’accéder à la génétique des communautés.

Cette identification des SNP a été effectuée au coût d'environ 110 $ (95 €) pour chacune des 40 espèces. Le génotypage a été effectué au coût d'environ 6 000 $ (5200 €) pour chacune des 18 espèces de poissons avec une moyenne de 200 individus par espèce. Cette stratégie s'est avérée efficace sur le plan des coûts et du temps pour mettre au point des centaines de marqueurs SNP pour une vaste gamme d'espèces non-modèles, marqueurs qui peuvent être utilisés ensuite pour étudier des questions écologiques et évolutives pour lesquelles une couverture du génome entier n’est pas indispensable.


Quelques perspectives pour la génétique multispécifique des populations ?

Faciliter l'accès aux ressources moléculaires pour plusieurs espèces non modèles est un premier pas vers une meilleure compréhension des modèles et des mécanismes qui se produisent dans tout assemblage d'espèces. A une époque où l’acquisition de données à haut débit s’est grandement démocratisée, la disponibilité d'ensembles de données pour la génétique comparative des populations est de plus en plus considérée comme une question clé. Or il s’avère fastidieux de réconcilier des ensembles de données provenant de différentes stratégies et de différentes périodes pour une analyse intégrée, particulièrement dans le cas des données HTS (high-throughput screening : i.e. criblage à haut débit, notamment en génomique) où les préjugés des utilisateurs sur le traitement bioinformatique pourraient sérieusement affecter les analyses et comparaisons génétiques ultérieures des populations, si aucune précaution adéquate n'est prise, comme c’est le cas avec les données GBS décrites ci-dessus.

Par conséquent, toute donnée multispécifique obtenue à partir d'une procédure commune et normalisée pourrait aider à résoudre ce problème. D’où l’intérêt évident de la méthode mise au point par Chrystelle Delord, Eric Petit et leurs collègues : ici, les marqueurs SNP ont été isolés à l'aide d'un protocole standardisé et sont facilement transférables à n'importe quel autre laboratoire, d'une manière plus facile que les microsatellites – autres marqueurs moléculaires à côté des SNP - car le génotypage ne repose pas sur une estimation de la taille des allèles. En raison de la taille relativement petite des amplicons (fragments d'ADN amplifié par PCR), les marqueurs sont également utilisables pour l'ADN dégradé, par exemple, avec des échantillons provenant de protocoles non-invasifs ou de collections de musées…


Référence
Chrystelle Delord Gilles Lassalle Adrien Oger Dominique Barloy Marie‐Agnes Coutellec Adline Delcamp Guillaume Evanno Clemence Genthon Erwan Guichoux Pierre‐Yves Le Bail Patricia Le Quilliec Guillaume Longin Olivier Lorvelec Marie Massot Elodie Reveillac Raphaelle Rinaldo Jean‐Marc Roussel Regis Vigouroux Sophie Launey Eric J. Petit . A cost‐and‐time effective procedure to develop SNP markers for multiple species: A support for community genetics. Methods Ecol Evol. 2018;9:1959–1974. doi.org/10.1111/2041-210X.13034


Contact OSUR
Eric Petit (INRA, ESE) / @
Chrystelle Delord (INRA, ESE) / @
Gilles Lassalle (ESE) / @
Alain-Hervé Le Gall (multiCOM OSUR) / @


Prix de la meilleure présentation à la conférence C'NANO



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La recherche sur le nano prend de plus en plus de place

Alice Pradel (Géosciences Rennes, équipe Nano-BioGéochimie - NBG) a été récompensée par le prix de la meilleure présentation "best presentation award" lors de la conférence "C'NANO" qui s'est tenue à Porquerolles les 10-12 septembre 2018 (10èmes Journées Scientifiques du C'Nano-PACA)

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Lors de sa présentation intitulée "Transport of nanoplastics in a porous media", Alice a exposé la problématique de la contamination environnementale par les nanoplastiques. Plus précisément du plastique colloïdal qui provient de la dégradation inintenionnelle des macro- et microplastiques.

Ces résultats, obtenus lors de son stage de Master 2 (mention Hydro3, désormais master Sciences de l'Eau) à l'université de Rennes 1, ont mis en avant que la forme fractale des nanoplastiques favoriserait leur déposition dans le milieu poreux. Son étude novatrice a souligné les limites des modèles d'interaction colloïde/surface pour l'étude de ce genre de nanoparticules.

Alice aura l'opportunité de continuer à explorer les mécanismes responsables du transfert des nanoplastiques aux interfaces environnementales car elle vient d'obtenir un financement de thèse du MESR, encadrée par Julien Gigault, et qui s'intitule "Comportement et devenir environnemental des nanoplastiques : quels processus physico-chimiques ?".

Cette problématique des nanoparticules, et plus précisément des nanoplastiques, est un sujet particulièrement d'actualité : Alice a ainsi eu les honneurs de la revue Sciences Ouest en septembre 2018 : Où va le plastique dans l’océan et que fait-il ? Les chimistes rennais de l'OSUR sont désormais bien placés pour traquer l’itinéraire des nanoplastiques dans les océans...

>>> Lire aussi : Les nanoplastiques dans les océans : une pollution environnementale très sous-estimée ?




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ODD14


Analyse spatiotemporelle des biais issus de la modélisation régionale du climat dans les vignobles néozélandais



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Une étude menée par des chercheurs du laboratoire LETG-Rennes avec Hervé Quénol et Renan Le Roux et de l'Université de Canterbury (Nouvelle Zélande) et publiée dans la revue International Journal of Climatology, montre que les biais issus des sorties de modèles climatiques régionalisés peuvent être identifiés en les associant à des régimes météorologiques spécifiques.

Une étude menée par des chercheurs du laboratoire LETG-Rennes avec Hervé Quénol et Renan Le Roux et de l'Université de Canterbury (Nouvelle Zélande) et publiée dans la revue International Journal of Climatology, montre que les biais issus des sorties de modèles climatiques régionalisés peuvent être identifiés en les associant à des régimes météorologiques spécifiques. Il est essentiel de pouvoir évaluer et corriger ces biais car les principaux risques climatiques (ex : gel de printemps, grêle, vagues de chaleur...) pour la viticulture se produisent lors de situations atmosphériques spécifiques.

>>> En savoir plus



Référence
Le Roux R., Katurji M., Zawar-Reza P., Quénol H. and Sturman A., 2018: Analysis of spatio-temporal bias of wrf temperatures based on weather pattern classification. International Journal of Climatology. In press



Quenol IJC2018


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ODD13 / ODD15


Comment mesurer les rejets de sédiments des continents vers les océans ?



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Une nouvelle application de la gravimétrie spatiale

L'accélération récente de l'extraction de sable à des fins anthropiques (pour le secteur économique de la construction notamment) menace la durabilité de cette ressource majeure... et indispensable. A l'origine de la ressource, l'érosion continentale et le transport fluvial, qui produisent du sable et des sédiments, manquent cruellement de quantification à l'échelle mondiale. Une équipe internationale dans laquelle on retrouve Maxime Mouyen, Laurent Longuevergne, Philippe Steer, Alain Crave et Cécile Robin de Géosciences Rennes, Jean-Michel Lemoine du CNES à Toulouse et Himanshu Save du Center for Space Research (University of Texas) propose dans un article paru en août 2018 dans Nature Communications une nouvelle méthode géodésique pour mesurer les flux de sédiments des plus grands fleuves du monde vers les océans.


Cette nouvelle méthode combine la distribution spatiale des zones de sédimentation actuelles avec de nouvelles données haute résolution (~ 170 km) issues de la mission GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) lancée en 2002. L'estimation des flux de sédiments ainsi obtenue par gravimétrie spatiale est compatible avec les mesures in situ des fleuves Amazone (Brésil), Brahmapoutre (Bangladesh), Changjiang (Chine), Indus (Inde) et Magdalena (Colombie). Cette nouvelle approche permettrait donc de surveiller quantitativement l'érosion en « temps réel » des bassins continentaux drainés par les fleuves à grands rejets de sédiments ; elle ouvre aussi la voie à une meilleure compréhension dans la manière dont les changements naturels et anthropiques influencent plus globalement la dynamique des paysages.

L'érosion continentale est à l'origine contrôlée par le climat et la tectonique, mais peut être forcée par les activités humaines telles que l'agriculture à grande échelle, la déforestation et l'extraction de sable. En amont, l'érosion limite la croissance des chaînes de montagne et produit des sédiments qui sont pour la plupart évacués par les rivières. En aval, l'apport de sédiments forme des deltas et transporte des matières organiques et des nutriments vers l'océan, ce qui est fondamental pour les écosystèmes marins et pour la formation des réservoirs de pétrole et de gaz.

Cependant, le débit global de sédiments dans l'océan reste largement inconnu et sa mesure représente toujours un défi de taille dans le domaine des sciences de la Terre. En effet, elle exige des mesures continues du transport de sédiments en suspension et de charriage à l'embouchure de chaque rivière, ce qui est difficile et coûteux. De plus, ces mesures doivent s'appuyer sur des techniques de mesure homogènes. Or, un suivi aussi exigeant ne peut être raisonnablement réalisé, car même des mesures in situ performantes du débit sédimentaire conduisent intrinsèquement à des données spatialement éparses et spécifiques à une localisation restreinte le long d'une rivière. En outre, ces ensembles de données sont également discontinus dans le temps, enregistrés à une date précise ou à une fréquence qui tiennnent rarement compte des événements extrêmes et de la variabilité temporelle du débit des cours d'eau. Pour finir, ces ensembles de données sont incomplets et biaisés, car le charriage est rarement surveillé et donc mesuré.

Néanmoins, les sédiments érodés à l'échelle d'un bassin présentent l’avantage de se concentrer en fin de compte dans des zones de sédimentation de taille relativement limitée au large des embouchures de chaque cours d'eau. Ils sont donc logiquement sensés fournir un signal gravimétrique clair. On estime par exemple qu'une accumulation de 0,5 cm par an de sédiments sur un rayon de 200 km - et qui remplace donc un volume précédemment occupée par de l'eau - conduit à une augmentation de masse nette d'environ 1 giga tonne par an (i.e. un volume considéré de sédiment à une masse supérieure à un même volume d'eau). Les chercheurs rennais et leurs collègues ont pu montrer dans leur étude que l'augmentation de l'attraction gravitationnelle associée à cette augmentation de masse sédimentaire est mesurable par le satellite GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment).

Leur hypothèse principale est que la masse de sédiments qui sort d'une rivière et qui s'accumule dans l'océan pendant un temps T est égale au débit de sédiments de cette rivière multiplié par T. Or GRACE permet effectivement de mesurer les changements de gravité en fonction du temps et de la position, et ce sur toute la surface de la Terre et à des échelles de temps mensuelles. Par ailleurs, la gravité étant physiquement liée à la masse, les données GRACE sont fondamentalement sensibles à l'amplitude des variations de masse, sans seuil minimum d'extension spatiale. Au final, il s'avère que GRACE peut ainsi surmonter les trois limites mentionnées plus haut quant aux mesures in situ et fournir ainsi de nouvelles connaissances fondamentales sur le débit sédimentaire des principaux cours d'eau.




2018

Légende : a) Modélisation de la distribution des sédiments (10 µm) déposés annuellement par le Yangtze à son embouchure. b) Signal GRACE (tendance 2003 - 2011) dans la même région avec le contour rose du dépôt sédimentaire montré en a). L’accumulation de masse (bleu) est interprétée comme la conséquence d’un dépôt sédimentaire.



Reference
Maxime Mouyen, Laurent Longuevergne, Philippe Steer, Alain Crave, Jean-Michel Lemoine, et al.. Assessing modern river sediment discharge to the ocean using satellite gravimetry. Nature Communications, 2018, 9 (1), pp.Art. n°3384. Doi : 10.1038/s41467-018-05921-y


>>> Sur le site du CNRS INSU


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