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Des crustacés pour produire du biocarburant?

Crustacés xylophages

Les Limnories lignorum ou Limnories du bois sont de petits invertébrés xylophages capables d'ingérer le bois immergé dans l'eau de mer. Ils jouent ainsi un rôle important dans l'écosystème littoral en participant au recyclage ...

Génomique et médecine personnalisée

L'essor de la génomique

L'intégralité du génome humain a été séquencée, de manière globale, au début des années 2000, dans le cadre d'un projet scientifique d'ampleur inédite. 3 milliards de bases (nucléotides) ont ...

Mercure et environnement

Un comité international de scientifiques a produit une évaluation mondiale du mercure pour l'UNE (Nations Unies pour l'environnement). Le rapport de 2018 démontre une augmentation significative du mercure dans l'atmosphère avec une ...

La bouche artificielle

Comprendre le rôle de la bouche

Tous les jours, plusieurs fois par jour, la bouche effectue la manducation. La manducation est l'action qui regroupe les opérations antérieures à la digestion que sont la préhension, la mastication, l'insalivation, la ventilation et la déglutition.

Nouvelle exploration du sol martien

© NASA/JPL-Caltech

Douzième mission du programme Discovery de la NASA, et unique mission de 2018, InSight (INterior exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) a été lancée le 5 mai 2018 et arrivera à destination de Mars le 26 novembre prochain. Son but est d'affiner ...

Des bactéries résistantes aux radiations

© DR / KAERI / A. De Groot

Des rayons nocifs

La radioactivité se caractérise par l'émission de rayonnements alpha, bêta et gamma. Les dommages induits par ces rayonnements ionisants ...

Le nouvel or vert

Fabien Esculier, chercheur à l’École des Ponts ParisTech, a récemment publié les résultats de ses recherches portant sur une gestion alternative des urines et matières fécales. Ces recherches font partie du programme OCAPI (Optimisation des cycles Carbone, Azote et Phosphore en ville) qui ...

BepiColombo

(C) ESA. BepiColombo
La mission spatiale BepiColombo, lancée le 20 octobre 2018, depuis le Centre Spatial de Kourou en Guyane, se dirige vers Mercure.

Deux orbiteurs pour étudier Mercure

Après les sondes américaines Mariner10 en 1973 et Messenger en 2004, BepiColombo est la troisième mission ayant pour objectif d'explorer la surface et l’environnement de la planète Mercure. Pourquoi Mercure ? Parce que cette planète du système solaire présente un grand intérêt scientifique. D'une part, l'étude de cette planète rocheuse située à environ 58 millions de kilomètres du Soleil (contre 108 millions km pourVénus et 150 millions km pour la Terre) devrait permettre de mieux comprendre la formation du système solaire. D'autre part, la quasi absence d'atmosphère reste une énigme, même si elle reçoit dix fois plus de radiations solaires que la Terre. L'origine du champ magnétique intrinsèque de Mercure reste également inexpliqué.

Lancée depuis le Centre Spatial de Kourou en Guyane, BepiColombo est une mission très complexe, fruit d'une collaboration entre les agences spatiales européenne ESA (European Space Agency) et japonaise JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency). BepiColombo comprend deux engins spatiaux qui graviteront sur deux orbites distinctes de Mercure. Le premier orbiteur, MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter), sous la responsabilité de JAXA, va permettre d'étudier la magnétosphère et le champ magnétique de la planète, mais également d'analyser des poussières interplanétaires. Quant à la seconde sonde, MPO (Mercury Planetary Orbiter), développée par l'ESA et rebaptisée Bepi, elle est dédiée à l'étude de la surface, la composition géologique et l'"exosphère" de Mercure, cette atmosphère très diffuse.

L'hostilité de l'environnement de Mercure, soumis à des radiations et à des écarts de température extrêmes ( 430° C le jour et -180°C la nuit), rend très délicat l'envoi de sondes spatiales et d'instruments de mesure et représente un défi technologique en terme de matériau en particulier. Notons également que la durée prévue du trajet vers Mercure est de 7 ans !

Un spectrométre ultra-sensible

Lorsqu'un électron d'une espèce chimique donnée (atome, ion, molécule) absorbe un photon, il passe d'un état au repos à un état excité. L'excitation ne durant qu'un très court instant (entre 1 et 100 nanosecondes), l'électron retourne à son état d'énergie fondamentale en émettant un photon d'une longueur d'onde propre à l'espèce. Conçu par le LATMOS (Laboratoire Atmosphères, Milieux et Observations Spatiales), l'instrument PHEBUS (Probing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy) est un double spectromètre optique qui a la particularité de pouvoir détecter des longueurs d'ondes très courtes, allant de l'extrême ultraviolet (EUV : 55-155 nm) à l’ultraviolet lointain (FUV : 145-315 nm). Pour détecter les très faibles émissions de l'exosphère de Mercure, une sensibilité très élevée ainsi qu'une forte atténuation de la lumière parasite sont requises. C'est pourquoi l'instrument est doté d'un système collecteur de lumière, lui-même composé d'un déflecteur de lumière parasite (baffle) et d'un miroir parabolique faisant office de télescope d’entrée. Les photons observés sont ensuite séparés en fonction de leur longueur d'onde.

Avec ce dispositif, PHEBUS devrait être en mesure de détecter des métaux (silicium, magnésium, fer), des gaz rares (argon, néon) et des traces d’hydrogène et d’hélium.
Publié le 20/10/2018

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Le plancton : cet ami qui nous veut du bien
Les planctons livrent aujourd’hui de nouveaux secrets sur cette pompe biologique qu’est l’océan grâce aux échantillons récoltés lors de l’expédition Tara Océans.

L’océan au cœur du climat

L’océan recouvre près de 70 % de la surface de la Terre et joue un rôle majeur dans le cycle de l’eau. En absorbant près d’un quart du gaz carbonique issu de la combustion des énergies fossiles, il est le principal puits de carbone sur la planète et contribue ainsi à réguler le climat à l’échelle mondiale. L’absorption du CO2 par l’océan repose sur des processus physiques et biologiques, qu'on appelle des « pompes ».

Les océans absorbent les gaz présents dans l’atmosphère. Cette dissolution est plus importante dans les eaux froides que dans les eaux chaudes. Or, sous l’effet de leur densité, les eaux froides plongent dans les profondeurs des océans (c'est le moteur de la circulation thermohaline) et entraînent avec elles dans les fonds marins le CO2 absorbé en surface. C’est la pompe physique. La pompe biologique, quant à elle, repose sur l’absorption du CO2 par les tissus des organismes présents en surface, via la photosynthèse, ou, par la production des coquilles calcaires de certains micro-organismes. Le carbone, ainsi fixé sous forme de particules marines, sédimente à la mort de ces organismes. Il est entraîné vers les profondeurs, avant d’arriver dans les grands fonds où il sera stocké.

L’absorption du CO2 par les organismes marins est l’un des processus majeurs de séquestration du carbone sur des échelles de temps géologiques. Un seul et même ensemble d’organismes, à la base de la chaîne alimentaire marine, regroupe plus de 90 % de la biomasse de l’océan : c'est le plancton.

Les planctons : une histoire vieille de plusieurs milliards d’années

Le plancton regroupe l’ensemble des êtres vivants, animaux et végétaux, évoluant dans l’eau et qui se laissent dériver dans le courant. Il comprend des virus, des bactéries, des eucaryotes  uni- et multicellulaires. Ce sont ainsi des milliards de milliards d’individus peuplant océans, mers, lacs, rivières et ruisseaux, dérivant entre deux eaux ou fixés sur les fonds. Les planctons sont apparus il y a près de 3.8 milliards d’années. Ils produisent la moitié de l’oxygène de la planète. En portant la proportion d’oxygène atmosphérique à 20%, seuil nécessaire à la respiration des mammifères, ce sont eux qui ont permis leur apparition.

Ses coquilles font aussi du plancton un indice majeur pour reconstituer les climats passés. En effet, formées à partir du carbone prélevé dans l’atmosphère, elles en renferment les concentrations isotopiques et les conservent lorsqu’elles sédimentent. Mais ce n’est pas tout. Des études menées sur des carottes ont aussi révélé que lors d’un échauffement trop important des océans, le plancton sédimenté rejetait dans l’atmosphère le CO2 accumulé.  

Du plancton dépendent ainsi le développement des autres espèces du monde marin, l’oxygène présent dans notre atmosphère et l’évolution de notre climat. Cependant, cet écosystème demeure l’un des moins connus. Pour combler cette lacune, une centaine de scientifiques venant de près de 22 laboratoires et Instituts de recherche internationale, ce sont regroupés autour d’un projet équipe interdisciplinaire réunissant des biologistes, des informaticiens et des océanographes : Tara Océans.

Tara Océans : un projet métagénomique

Tara Océans est une expédition scientifique menée à bord de la goélette Tara qui a débuté en 2009, afin de récolter un très grand nombre d’échantillons d’eau de mer et de plancton. Les 35.000 échantillons prélevés entre 2009 et 2013 ont aujourd’hui livré leurs premiers secrets. Ils ont permis de lever le voile sur les espèces planctoniques, leurs interactions et les principales fonctions associées à la pompe biologique dans les régions océaniques particulièrement “pauvres” en nutriments. La goélette Tara, d’une longueur de 36 mètres, a parcouru tous les océans de la planète et continue d’ alimenter une base de données publique sur les ressources biologiques des océans. C’est un chercheur du CNRS, Eric Karsenti, médaillé d’or du CNRS en 2015, qui est à l’initiative du projet scientifique. Son objectif était de cartographier la biodiversité des océans et d’améliorer la compréhension du rôle joué par les organismes microscopiques sur les océans. Un travail de grand ampleur se met alors en place afin d’étudier toute la population de gènes présente dans les échantillons prélevés. Cela fait de Tara Océans l’un des plus gros projet de métagénomique dans le monde.

La génomique est l’étude d’un échantillon, provenant d’un environnement naturel, à partir de son matériel génétique : son génome. La métagénomique vise, notamment, à étudier les gènes et les génomes de différents organismes provenant d’un même milieu. De par la complexité des milieux étudiés et de la masse d’informations générée, la génomique pose de nouvelles questions, tant d’un point de vue biologique qu’informatique. Cela explique le caractère innovant et interdisciplinaire de Tara Océans et la diversité des échantillons prélevés.

Les découvertes

Grâce aux planctons collectés entre 2009 et 2013, dans des zones pauvres en nutriments, les scientifiques ont mis au point un catalogue des organismes planctoniques. Ce catalogue livre aujourd’hui la première vision globale du réseau d’espèces liées à la pompe biologique. De nouveaux acteurs ont été identifiés, ainsi que les principales fonctions bactériennes concernées dans le processus. Ce sont des chercheurs, principalement du CNRS, de l’UPMC, de l’Université de Nantes, du VIB, de l’EMBL et du CEA, qui ont ainsi décrit le premier “réseau social planctonique”. Cette découverte permettra aux chercheurs d’étudier le comportement de ce réseau face aux perturbations climatiques, ainsi que ses conséquences sur la pompe à carbone biologique.

L’analyse des gènes des bactéries et des virus planctoniques a également permis aux chercheurs de démontrer que la présence d’un petit nombre de gènes, bactériens et viraux, pouvait prédire la répartition verticale du carbone. Une partie de ces gènes serait en effet impliquée dans la photosynthèse, mais aussi dans la dégradation et la sédimentation de la matière organique.

Bien que la fonction de la majeure partie des gènes nouvellement identifiés reste inconnue, la connaissance de ces réseaux planctoniques et de ces nouveaux gènes, ouvre la voie à de nouvelles perspectives, pour mieux comprendre et modéliser ces réseaux. En attendant, les chercheurs vont se concentrer sur les régions océaniques riches en nutriments, afin de compléter les réseaux planctoniques révélés pour les régions pauvres en nutriments.

Tara demain

Dans la droite ligne de l’approche dédiée au plancton (même multidisciplinarité) Tara partira en Asie-Pacifique en 2016-2018 et mènera une étude nouvelle sur les récifs coralliens. D’Est en Ouest et du Nord au Sud, Tara parcourra l’Océan Pacifique pour découvrir la diversité cachée du corail et mieux appréhender les capacités d’adaptation aux changements climatiques. Si les récifs coralliens ne couvrent que 0,02% de la superficie des océans, ils réunissent près de 30% de la biodiversité marine. Leur santé est donc cruciale pour la diversité des espèces qu’ils abritent et pour l'Homme. 

Etudier un tel écosystème à l’échelle de l’océan Pacifique devient une priorité alors qu’une grande partie de récifs coralliens tend à disparaître ces dernières années. Véritables indicateurs de la santé des Océans, nous ne savons pourtant encore que très peu de choses sur leurs capacités à s’adapter aux évolutions de son environnement.

Tara PACIFIC sera menée en partenariat avec Paris Sciences Lettres, le CNRS, le Centre scientifique de Monaco. Nous présenterons la nouvelle expédition et ses objectifs de recherche lors d’une conférence de presse prévue le 14 avril 2016 (le départ de Tara depuis son port d’attache Lorient est prévu pour le 28 mai 2016).

Source Elodie Bernollin, directrice de la communication de Tara Expéditions 

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