RESSOURCES BIOLOGIQUES ET ENVIRONNEMENT... 3

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1 La liste des sujets de post-doctorants Ifremer 2015 SOMMAIRE RESSOURCES BIOLOGIQUES ET ENVIRONNEMENT... 3 Rompre les ligands pour éliminer les norovirus des huîtres?... 3 Développement d un modèle multi spécifique pour la gestion des stocks en Mer celtique... 5 Estimation de l'effort de pêche à partir de l'analyse des trajectoires : performance et sensibilité aux comportements collectifs... 6 Hémo-microbiote de Crassostrea gigas : diversité microbienne et dynamique lors de pathogenèse expérimentale... 7 Towards a deeper knowledge about the biosynthesis of lipids in marine microalgae to meet future demand for bio based omega 3 oil... 8 Étude des voies métaboliques impliquées lors de la formation de biofilms chez les microalgues... 9 Dynamiques spatio-temporelles de distribution du stock nord du Rouget barbet de roche et de son exploitation Intégration du comportement vertical dans un modèle de géolocalisation pour les poissons pélagiques marqués Traçage de l origine du mercure en milieu côtier : valorisation du ROCCH par une approche isotopique stable Hg, C et N dans les espèces bioindicatrices : valoris RESSOURCES PHYSIQUES ET ECOSYSTEMES DE FONDS DE MER Electrode vibrante à micro-fil d or: un nouveau capteur pour la mesure in situ haute résolution du Cuivre dans les environnements hydrothermaux marins Traitement et interprétation des données sismique large bande sur les marges du Nord-Est du Brésil Les précipitations sur les bordures nord de la Méditerranée et leur impact sur la formation des sapropèles p. 1/21

2 15 Modélisation stratigraphique 3D du système turbiditique du Congo depuis 200 ka Etude de l effet de l échelle sur le comportement de câbles synthétiques sur poulies Analyse spatiale des états de mer extrêmes pour le dimensionnement de systèmes EMR OCEANOGRAPHIE DYNAMIQUE DES ECOSYSTEMES Modelling benthic population distributions using a multi-agent modelling platform Etude de l influence relative des processus thermo-dynamiques mis en jeux pendant la fonte annuelle de la banquise Arctique à partir de données satellite et de ré-analyses sur la période Vers une meilleure estimation des courants de surface à l'aide des nouvelles données de salinité de surface satellite p. 2/21

3 Ressources Biologiques et Environnement Rompre les ligands pour éliminer les norovirus des huîtres? Responsable scientifique : Soizick Le Guyader La qualité sanitaire des coquillages et tout particulièrement des huîtres creuses constitue un enjeu de santé publique, mais également un enjeu économique. Lors de leurs activités de filtration les huîtres concentrent des particules comportant éventuellement des virus humains, rejetés par des eaux usées insuffisamment traitées. A l heure actuelle, les virus les plus fréquemment détectés sont les norovirus, responsables de gastroentérites chez l homme. Après filtration par l huître, ces norovirus persistent plusieurs semaines essentiellement au niveau des tissus digestifs via des ligands spécifiques, et, pour l heure, aucune technique de purification n est efficace pour les éliminer. Ce projet propose une approche innovante basée sur la rupture ciblée des ligands pour favoriser leur élimination. Les essais, réalisés en pilote de laboratoire, porteront sur l utilisation de différentes molécules mises en contact avec des huîtres contaminées par des souches prototypes de norovirus. Diverses techniques seront appliquées pour quantifier les virus (RT-PCR en temps réelle ou digital RT-PCR), ou visualiser les particules persistantes dans les tissus (immuno-histochimie ). La dernière partie de ce travail portera sur l analyse des processus physiologiques mis en place par l huître et les mécanismes éventuellement développé pour éliminer les norovirus (en particulier au travers du suivi de l expression de certains gènes chez l huître). Mots clés : huître-creuse, norovirus, purification, ligand, physiologie Sanitary quality of oysters can constitute a public health problem but also an economical problem for producers. Through the process of filter feeding oysters may concentrate human enteric viruses such as norovirus which are present in non treated or partially treated sewage that has entered the marine environment. As a consequence oysters have been implicated in a number of human outbreaks linked to their consumption, mainly gastroenteritis disease due to norovirus. The major problem with human viruses is that they persist for a long period of time in oysters. We demonstrated a specific retention of norovirus in oysters via binding to ligands that are present within the oyster tissues. These ligands may explain the long persistence but also the failure of all depuration process tested until now. This work proposes a novel strategy to release norovirus from its specific ligand within oyster tissues. Pilot experiments will aim to evaluate different molecules effect to enhance norovirus release from oysters contaminated with different strains of norovirus. To evaluate the depuration, different methods such as real-time RT-PCR or digital RT-PCR will be used but also some immunochemistry technic to identify the precise location of virus within the oyster body. The last part of the p. 3/21

4 work will study the physiological response of the oyster and will evaluate if oysters set up some specific mechanism to eliminate norovirus (gene expression). Key words : oysters, norovirus, depuration, ligand, physiology. p. 4/21

5 Développement d un modèle multi spécifique pour la gestion des stocks en Mer celtique Responsables scientifiques : Marianne Robert - Lionel Pawlowski Dorothée Kopp Les orientations européennes en termes de gestion des stocks halieutiques se dirigent peu à peu vers des approches prenant en compte les réseaux trophiques dans les modèles d évaluation des ressources exploitées par la pêche. Ces approches de modélisation écosystémique nécessitent de caractériser préalablement les réseaux trophiques des grandes zones de pêche. Le projet EATME s'inscrit dans cette approche. Ce projet se propose de (i) collecter les contenus stomacaux des principales espèces commerciales au cours de la campagne scientifique EVHOE en novembre 2014, (ii) d analyser les régimes alimentaires de ces espèces courant 2015 et iii) de développer un modèle multispécifique à visée opérationnelle pour l évaluation des stocks en Mer Celtique. L objectif principal de ce sujet de post-doctorat est précisément le développement de ce modèle multispécifique. Des évaluations multi-spécifique sont déjà développées et sont utilisées dans d autres écorégions comme la Mer du Nord et la Mer Baltique, au travers de modèles de type SMS (Stochastic Multi Species (SMS) -Lewy and Vinther, 2004) ou ECOPATH/ECOSIM (Polovina 1984, Walter et al. 1997). Le développement d un tel modèle reposera préalablement sur une revue étendue des données existantes, complétées par celles collectées lors de ce projet et sur les méthodes d évaluation de stocks. Mots clés: halieutique, modélisation, réseaux trophiques. The roadmap drawn by EU and ICES aims at providing integrated advice for the European fisheries and eco region. Among other aspects, multi-species (i.e. including biological interactions) advices based on trophic network modelling will need to be developed in a short future. The EATME project is part of this approach. The project will (i) collect stomach content for the relevant species in November 2014 during the scientific campaign EVHOE (ii), analyze the diet data in 2015 and (iii) develop multispecies assessment method for the Celtic seas eco-region. The main objective of this postdoctoral opportunity is to develop a multispecies assessment method for the Celtic sea ecoregion. Multi-species assessments are already available for other ecoregion (such as the North Sea and the Baltic) based on the Stochastic Multi Species (SMS) model (Lewy and Vinther, 2004) and on ECOPATH/ECOSIM (Polovina 1984, Walter et al. 1997). The development of such a tool for the Celtic sea requires defining the structure of the multi-species model based on a review of existing knowledge on the food web, collected datasets and stock assessment models. Keywords: Fishery science, modelling, trophic networks. p. 5/21

6 Estimation de l'effort de pêche à partir de l'analyse des trajectoires : performance et sensibilité aux comportements collectifs Responsable scientifique : Stephanie MAHEVAS Récemment, plusieurs modèles mécanistes et statistiques basés sur une formulation mathématique explicite ont été utilisés pour analyser le mouvement et les comportements des bateaux de pêche à partir de leur trajectoire. Ils permettent d estimer la séquence de comportement (e.g. pêche, route) le long de la trajectoire ainsi que les paramètres de mouvements (vitesse, changement de cap) associés à chaque comportement. Plusieurs défis restent à relever pour exploiter de manière robuste les sorties de ces modèles : i) évaluer l'influence des comportements collectifs (e.g. coopération, compétition) sur les ajustements de ces modèles aux trajectoires individuelles. Les interactions entre trajectoires seront analysées par le biais de classification des trajectoires en testant différentes définitions de distance spatio-temporelle et la constructions d'indices synthétiques de mesure du degré d'interaction. i) intégrer ces interactions dans les modèles et évaluer le gain sur l'estimation de l'effort de pêche nominal (temps passé dans l'état pêche) et des captures par unité d'effort (captures divisées par l'effort nominal) en confrontant les estimations aux données validées. Les méthodes développées sur ces deux axes seront appliquées aux chalutiers de fond de Manche et du Golfe de Gascogne. Mots clefs : trajectoire, effort de pêche, captures par unité d'effort, classification, interaction Various models have been proposed to analyze the movement and behaviour of fishing vessels based on their trajectories. These models estimate the sequence of states (fishing, travelling) along the trajectory as well as the parameters of movement (speed, direction). Yet, there are still issues to address if the model results are to be robust: i) consequences of collective behaviors (cooperation, competition) when fitting models on individual trajectories and ii) how to take into account such interactions when estimating nominal fishing effort and capture per unit effort. Methods will be developed on data of bottom trawlers from the English Channel and the Bay of Biscay. Key words: Trajectories, collective behavior, fishing effort, capture par unit effort, classification, interaction p. 6/21

7 Hémo-microbiote de Crassostrea gigas : diversité microbienne et dynamique lors de pathogenèse expérimentale. Responsable scientifique : ESCOUBAS Jean-Michel Chargé de Recherche (CR1) CNRS L'huître Crassostrea gigas, espèce la plus exploitée en France et dans le monde, souffre d'épisodes de mortalité estivale dévastateurs, dont la gravité a augmenté de façon spectaculaire depuis Des projets de recherche ont mis en évidence que ces mortalités étaient liées à: des facteurs abiotiques, des pratiques d élevage, la génétique des huîtres, leur histoire de vie, leur statut immunitaire et, bien sûr, des agents pathogènes. Il a été récemment suggéré que les bactéries vivant dans l hémolymphe des huîtres (hémo-microbiote) pourraient également être un facteur affectant la fitness des huîtres. Cependant, la plupart des recherches ne prennent pas en compte l hémo-microbiote global, mais se concentrent sur les populations bactériennes. Le post-doctorant sera associé à un programme de recherche intégrant (i) l'analyse qualitative et quantitative de la globalité de l hémo-microbiote (virus, procaryotes et eucaryotes) par des approches classiques (microscopie et cytométrie) mais aussi des approches de métagénomique (metabarcoding et «shotgun metagenomic sequencing») ; (ii) l'analyse de la dynamique de l hémo-microbiote chez des huîtres de fonds génétiques différents et de statuts immunitaires variés et ce, dans des environnements et après des histoires d interactions différents entre les protagonistes de ce pathosystème. Ces études permettront de déterminer si l'huître peut contrôler, adapter la composition de son hémo-microbiote pour améliorer sa fitness, en particulier dans le contexte de l'émergence de maladies. Mots clés : huîtres du Pacifique, communautés microbiennes, microbiome de l hémolymphe, fond génétique, réponse immunitaire. The main oyster species exploited in France and worldwide, Crassostrea gigas, suffers from devastating summer mortality outbreaks, which severity has dramatically increased since A series of research projects have evidenced that mortality outbreaks are linked to abiotic factors, human activities, oyster genetics, their life history, their immune status and of course, to pathogens that might influence each other. It has been recently suggested that bacteria living in oysters hemolymph (hemo-microbiota) might also be a factor affecting oyster fitness. However, most of the research does not consider overall microbiota but focus on bacteria living in oyster hemolymph. The candidate will be associated to a research program integrating (i) qualitative and quantitative analyses of overall oyster hemo-microbiota (virus, prokaryote and eukaryote) through classical approaches (microscopy and cytometry) as well as recent metagenomic methods (metabarcoding and shotgun metagenomic sequencing) and (ii) the analysis of hemo-microbiota dynamic in various genetic background and immune statute of the host, changes in the environment and the history of interactions between the protagonists of this pathosystem. These studies will determine if the oyster can control and adapt the composition of its hemo-microbiota to improve its fitness especially in the context of disease emergence. Key words : Pacific oyster, microbial communities, hemolymph microbiome, genetic background, immune response. p. 7/21

8 Towards a deeper knowledge about the biosynthesis of lipids in marine microalgae to meet future demand for bio based omega 3 oil Responsable scientifique : Bruno Saint-Jean Les acides gras polyinsaturés à longue chaine de type omega-3 (n-3 PUFA-LC), sont connus pour leurs effets bénéfiques sur la santé humaine et de l'aquaculture. Principalement issus des poissons (par extraction des huiles et/ou consommation directe), la demande croissante des omega-3 en nutrition animale et humaine soulève de nombreux problèmes tels que l épuisement des ressources halieutiques ainsi que le risque de contamination du consommateur par des polluants divers (métaux lourds). Par conséquent, il est impératif d identifier et de développer de nouvelles sources d acides gras polyinsaturés. Les microalgues marines restent les producteurs primaires de ces omega-3. L obtention de microalgues sélectionnées pour leur richesse en omega-3 permettra de répondre à la demande croissante du marché. Ce projet consiste à (1) sélectionner des souches mutantes riches en omega-3 adaptées à l alimentation humaine et animale, et (2) identifier les processus moléculaires impliqués dans les changements de composition des lipides de ces mutants par des approches intégratives de biochimie et de génomique. Mots clefs : Lipides Omega-3, microalgue, sélection, nutrition genomique, lipidomique, proteomique The omega-3 long-chain polyunsaturated fatty acids (n-3 LC-PUFA), are known for their beneficial effects on human health and sustainable aquaculture. Mainly obtained from marine fish-oil and according to the increasing demand for n-3 LC-PUFA supplements in animal and human nutrition, some inconvenients were identified for consumers such as the susceptibility of fish to be contaminated by pollutants and the depletion of fish resources. Microalgae remain the primary marine producers of these n-3 LC-PUFA. Domesticated microalgae offers the chance to develop more sustainable production fatty acids of interest able to fulfill the growing market demand. This project consists (1) to make a characterized non-gmo (Genetic Modified Organism) mutant library of the microalgae Tisochrysis lutea, suitable for animal and human alimentation, and (2) to identify the molecular processes involved in the changes of lipid composition in these mutants by integrative biochemical and genomic approach. Key words : Omega-3, microalgae, selection, nutrition, genomic, lipidomic, proteomic p. 8/21

9 Étude des voies métaboliques impliquées lors de la formation de biofilms chez les microalgues Responsable scientifique : Bruno Saint-Jean La culture de microalgues sous forme de biofilm représente une nouvelle voie prometteuse qui permet d abaisser considérablement les coûts de production et de limiter également leur impact sur l environnement. Le contrôle des mécanismes impliqués dans la formation et la croissance du biofilm algal est déterminant pour le développement et la commercialisation de ce type de photobioréacteur. Chez certaines algues, la formation de biofilms a été seulement caractérisée par des approches physicochimiques et microscopiques. En revanche, il n existe aucune information concernant les mécanismes moléculaires sollicités lors de la mise en place de ces biofilms. Des cultures de microalgues seront réalisées au laboratoire PBA en utilisant un prototype de photobioréacteur développé pour permettre la croissance de microalgues sous forme de biofilm. Différents états physiologiques correspondant à la mise en place et au développement du biofilm algal seront analysés par des approches post-génomiques dans le but d identifier les mécanismes mis en jeu durant la formation du biofilm. L objectif de ce stage post-doctoral consistera à analyser les données de transcriptomique comparative générées préalablement et de les intégrer dans un réseau métabolique pour : (1) Identifier les métabolismes sollicités lors de la bascule d un état physiologique pélagique à un état benthique puis durant la croissance dans le biofilm (2) Identifier des marqueurs moléculaires spécifiques entre ces différents états physiologiques et (3) Évaluer l impact de ce mode de culture sur le métabolisme global des microalgues. Le candidat s investira dans la valorisation de ces travaux à travers sa participation à la rédaction de publications scientifiques. Mots-clés : Microalgues ; Biofilm ; Métabolisme ; Transcriptomique; Réseaux. Microalgae culture as a biofilm is a promising new technic to lower production costs and reduce the environmental impact. Control for the mechanisms of biofilm formation in this type of photobioreactor is essential for its development. Although biofilm development was characterized by physicochemical and microscopic approaches for some algae, there is no information on the impacted and involved molecular mechanisms. Cultures will be performed in a specific photobioreactor and post genomic approaches will be implemented to compare different physiological stages of microalgae during biofilm development. The Post- Doc will analyze transcriptomic data and integrate them into a metabolic network in order to : (1) Identify the metabolisms impacted during the switch from free living cells to benthic state then during the biofilm formation; (2) Identify molecular markers specific to physiological state and (3) Assess the impact of this cultivation method on the global metabolism of microalgae. The candidate will invest in the valorization of this work by scientific publications. Key words : Microalgae ; Biofilm ; Metabolism ; Transcriptomic; Network. p. 9/21

10 Dynamiques spatio-temporelles de distribution du stock nord du Rouget barbet de roche et de son exploitation Responsables scientifiques : Youen Vermard et Morgane Travers-Trolet Le rouget barbet est une espèce commerciale d importance pour les flottilles démersales opérant en Manche et en sud Mer du Nord. Ce stock, qui n est pour l instant géré par aucune mesure de gestion que cela soit au niveau national ou communautaire, connait des variations d abondance inter-annuelles très importantes. Sa biologie et une description ponctuelle de sa distribution spatiale en Manche ont déjà été abordées lors de précédents projets de recherche. Cependant les variations saisonnières de distribution et de migration n ont jamais été étudiées ni les liens entre ces migrations et les paramètres environnementaux. Ce projet de post-doctorat vise à utiliser l ensemble des données disponibles (données de campagne spatialisées et en taille, données de capture spatialisées et données environnementales) afin d identifier les zones essentielles de la biologie de cette espèce et ses patterns de migration. Les résultats de ce post-doctorat seront des avancées essentielles en terme de compréhension de la biologie de ce stock et serviront de base à la mise en place d une gestion durable. Mots clés : distribution spatiale, habitat, migration, rouget barbet, exploitation Stripped red mullet is a species of particular economical importance for demersal fleets operating in the Eastern Channel and Southern North Sea. This stock is currently not subject to any national or international management measure and its biomass appears to vary drastically among years. Its biology and a ponctuel description of its spatial distribution in the Eastern Channel has already been studied during previous research projects. However, seasonal distribution variation and migration patterns have never been studied nor their link with environmental parameters. This post-doctoral project aims at taking advantage of all available data (spatial scientific survey data with body size information, spatial commercial catch data, environmental parameters ) to identify red mullet essential habitat and migration patterns. Outcomes of this post-doctoral project will be a real progress in biological comprehension of red mullet ecology that will be used for sustainable management Key words : Spatial distribution, habitat, migration, Stripped Red Mullet, exploitation p. 10/21

11 Intégration du comportement vertical dans un modèle de géolocalisation pour les poissons pélagiques marqués Responsables scientifiques : Mathieu Woillez, Hélène de Pontual De nombreuses méthodes existent pour géolocaliser les poissons à partir de marques électroniques DST (Data Storage Tag). Pour les poissons démersaux, les modèles utilisent les signaux de marées, alors que pour les poissons pélagiques, ils utilisent la lumière et/ou la température. Cependant peu de modèles de géolocalisation utilisent ces données de très haute résolution temporelle (1 à 3 minutes) pour mieux appréhender les comportements des poissons au cours de leurs déplacements. Les objectifs de ce post-doc seront 1) de développer des méthodes de segmentation ou des procédures statistiques pour faire émerger sur la verticale des comportements communs à plusieurs trajectoires qui puissent être cohérents d un point de vue spatial, et 2) d améliorer la reconstruction de trajectoires en incluant des changements dans les caractéristiques du mouvement en lien avec les comportements identifiés. Ces développements méthodologiques devraient permettre d améliorer les connaissances sur la structure spatio-temporelle de la population de bar européen et ainsi répondre aux questions suivantes : Existent-ils chez le bar des patterns en trois dimensions caractéristiques de comportement de migration, d alimentation ou de reproduction? Quelles sont les stratégies migratoires du bar, vues au travers des trajectoires reconstruites par un modèle de géolocalisation incluant ces comportements? De quelle manière la population de bar se structure-t-elle dans l espace et dans le temps le long des côtes françaises? Mots-clés : modèle de Markov à états cachés, géolocalisation, mouvements horizontaux, comportements verticaux, migration, bar européen Numerous methods have been developed to geolocate fish from data storage tag data. Tide-driven geolocation models have been used for demersal species, while light and/or temperature-driven geolocation models have been used for pelagic species. However few models use these high resolution data (1 to 3 minutes) to better understand fish behaviours during its displacement. The purpose of this post-doc will be to 1) develop segmentation methods or statistical procedures to evidence on the vertical common behaviours to several trajectories that can be spatially coherent, and 2) improve the reconstruction of trajectories by including changes in the movement characteristics in connection with the identified behaviour. These methodological developments should improve our knowledge about the spatio-temporal structure of the European sea bass population and thus answer the following questions: Do three-dimensional patterns exist for the sea bass that are characteristics of migration behaviour, feeding, or reproduction? What are the migration strategies for the sea bass, depicted through the reconstructed trajectories by a geolocation model including these behaviours? How is the sea bass population structured in space and time along the French coast? Keywords : hidden Markov model, geolocation, horizontal movements, vertical behaviour, migration, european seabass p. 11/21

12 Traçage de l origine du mercure en milieu côtier : valorisation du ROCCH par une approche isotopique stable Hg, C et N dans les espèces bioindicatrices : valoris Responsable scientifique : Joel Knoery Ce projet vise à documenter les effets de différentes sources de matière organique et du mercure sur la bioaccumulation de ce contaminant dans un maillon clé du réseau trophique marin, les consommateurs primaires que sont les moules et les huîtres. En effet, les apports fluviatiles de matière organique continentale sont déterminants pour la composition isotopique en C et N de la matière vivante marine. De plus, les proportions des apports de mercure atmosphérique ou fluviatile pour la zone littorale sont mal caractérisées ; la spéciation du Hg dissous dépend aussi fortement de la MO en présence. Les échantillons proviendront de zones contrastées en terme d influence fluviatile. Ainsi, les rapports isotopiques du Hg et de C et N seront déterminés dans des échantillons de la collection du Réseau d Observation de la Contamination Chimique (ROCCH), et les relations entre origine de la MO, origine du Hg et bioaccumulation de ce métal pourront être explorées. L utilisation d échantillons déjà caractérisés de la mytilothèque (moules et huîtres appartenant au même niveau trophique) permettra aussi d explorer la dimension temporelle de ces effets et d abaisser considérablement le coût du projet. This study will characterize the effects of contrasted sources of OM and of Hg on bioaccumulation of this metal for a key link of the marine food-web: filter-feeding molluscs like mussels and oysters. Indeed, the relative magnitude of riverine and autochtonous sources of marine organic matter determine much of the isotopic composition in C and N of marine organic matter. Furthermore for the littoral zone, the relative proportion of atmospheric and river-borne mercury fluxes is poorly constrained. Also, Hg speciation and bioaccumulation depend on dissolved organic matter. For this study, samples will originate from contrasted locales in terms of river plumes. Their stable isotopic ratios will be determined in samples from the ROCCH monitoring program, and relationships between the origins of OM, of Hg, and its bioaccumulation will be explored. The use of samples already characterized and archived in the ROCCH environmental sample bank will enable to investigate the temporal dimension of these effects and to considerably lower the cost of the project. p. 12/21

13 Ressources physiques et Ecosystèmes de fonds de Mer Electrode vibrante à micro-fil d or: un nouveau capteur pour la mesure in situ haute résolution du Cuivre dans les environnements hydrothermaux marins. Responsable scientifique : Cécile CATHALOT L objectif de ce projet est de développer un capteur électrochimique in situ réalisant des mesures quantitatives haute fréquence de teneur en cuivre labile et complexé, dans des environnements marins contrastés; i.e. sites hydrothermaux et embouchures fluviales. La connaissance des concentrations en cuivre labile et complexé dans l eau de mer, et plus spécifiquement dans ces zones de dilutions permet d évaluer sa capacité d export, sa biodisponibilité ainsi que sa potentielle biotoxicité pour les écosystèmes. Permettant une haute résolution spatio-temporelle, la spéciation in situ du cuivre apportera des informations essentielles sur les processus chimiques et biologiques des panaches hydrothermaux et fluviaux. Ces informations sont cruciales pour mieux comprendre le fonctionnement des écosystèmes hydrothermaux, leur potentiel d export et leur contribution aux cycles biogéochimiques globaux des métaux, mais également pour évaluer les impacts d activités humaines potentielles futures dans ces environnements. Dans le cadre d une collaboration internationale, l essentiel de ce projet post-doctoral sera porté sur une approche méthodologique permettant l obtention de mesures fiables. D un point de vue opérationnel, ce projet consistera à développer un capteur capable de travailler in situ et à le valider via des déploiements in situ dans des eaux côtières (panaches fluviaux) puis à l utiliser sur les champs hydrothermaux (panaches hydrothermaux). Mots clés : Cuivre, spéciation, capteur électrochimique in situ, panaches hydrothermaux, biodisponibilité The objective of the project is to develop an in situ electrochemical sensor to quantify labile and complexed copper with high frequency measurements in contrasted marine environment; i.e. hydrothermal vents and coastal waters. The knowledge of labile and complexed copper concentrations in seawater allows estimating bioavaibility and potential toxicity for the ecosystem. Reaching high spatial and temporal resolution, in situ speciation of copper will bring additional information on the chemical and biological processes in hydrothermal vents and coastal waters. This information is essential to better understand the functioning, the export capacity of these ecosystems and their role in global biogeochemical cycles and to assess the threat on biodiversity coming from anthropogenic activities in these environments. In the frame of an international collaboration with experts in their field, the main part of the postdoctoral project will focus on a methodological approach to laborate reliable measurements. The operational aspect of the project will consist in developing a sensor device able to work in situ and in validating this system through in situ deployments in hydrothermal vents and coastal water. Keywords : Copper, speciation, in situ electrochemical sensor, hydrothermal plumes, bioavailability p. 13/21

14 Traitement et interprétation des données sismique large bande sur les marges du Nord-Est du Brésil Responsable scientifique : Daniel Aslanian L évolution de la Terre, sa morphologie changeante, la naissance des océans, les variations climatiques, sont intimement liés aux processus profonds, via la genèse des montagnes, leur érosion, le transport des sédiments jusqu aux bassins profonds : comprendre l évolution de notre planète passe par la compréhension de ce lien entre Profond et Surface. L histoire complexe de l assemblage de la lithosphère brésilienne, liée aux épisodes d orogenèse, impose une vue 3D de la croûte et du manteau sous-jacent. Les récentes données de sismique grand-angle au large des marges du NE Brésil vont permettre d obtenir des images 2D détaillées mais discrètes, de la croûte. BB-ASAP (Broad-Band seismic experiment in the Area of Serpipe-Alagoas-Pernambuco) propose le déploiement de stations sismiques large bande (BB), à terre et en mer, le long de cette côte. L analyse conjointe des données BB avec les résultats grand-angle, couplant ainsi méthodes passives et actives, permettra la construction d un modèle 3D de la lithosphère avec un détail qui n a pas été atteint jusqu à présent. Mots clefs : Seismologie, Héritage Tectonique, Lithosphère, marges passive, NE-Brésil Understanding the relationship between the dynamic processes that govern the movements of the Earth, built continents and formed ocean basins, and surface processes that shape it, is fundamental to understand the cycle of continental growth. Considering the complex history of the assemblage of the Brazilian Lithosphere, the understanding of the evolution of the topography and the role of inherited structures from past orogenic episodes need a 3D model of the crust and upper mantle. Recent wide-angle experiment allows high resolution but discrete 2D images of the crust of the NE Brazil margin, but cannot offer a lateral coverage of the lithosphere. We have proposed (ANR-FACEPE call) a seismic BroadBand (BB) array of stations, deployed both on land and at sea along the coast. The joint analysis of the BB data together with the previous seismic results will allow, by coupling active and passive seismic methods, the construction of a 3D seismic model of the Lithosphere with unsurpassable detail. Keywords : Seismology, Tectonics Heritage, Lithosphere, Passive margins, NE-Brazil p. 14/21

15 Les précipitations sur les bordures nord de la Méditerranée et leur impact sur la formation des sapropèles Responsable scientifique : Samuel Toucanne La Méditerranée, en tant qu'océan miniature, est une zone d'étude privilégiée pour l'observation et l'étude des phénomènes océaniques et climatiques. La communauté paléoclimatique s'intéresse particulièrement aux dépôts sapropéliques qui ponctuent les séries sédimentaires quaternaires. Ces dépôts, témoins de conditions anoxiques, révèlent des périodes durant lesquelles la machine océanique méditerranéenne a été profondément perturbée. Au préalable interprétées comme le résultat direct des apports d'eau douce massifs en provenance du Nil, il semble que ces perturbations océaniques aient pu aussi se produire en réponse à des épisodes de pluie marqués sur les bordures nord méditerranéennes. La sortie du 'paradigme nilotique' souffre néanmoins d'un manque cruel de données continues et haute-résolution dans le bassin ouest méditerranéen. Le forage GDEC-4-2 prélevé en 2009 face aux fleuves Est-Corse comble en partie ce manque. Dès lors, nous proposons d'étudier la géochimie (isotopes stables, métaux traces) des foraminifères planctoniques et benthiques, véritables marqueurs des changements paléoenvironnementaux, afin (i) de reconstruire finement le climat et les précipitations sur la Corse et la région Nord Tyrrhénienne au cours des derniers ans, (ii) de discuter l'évolution couplée de la paléosalinité en Mer Tyrrhénienne au cours de cet intervalle, et finalement (iii) de discuter de l'impact des épisodes humides sur la machine océanique méditerranéenne et la mise en place des sapropèles. Mots-clés : précipitations, foraminifères, géochimie, sapropèles, Méditerranée One striking sedimentary feature in the Mediterranean is the occurrence of sapropel deposits. These deposits, which result from deep-sea anoxic conditions, likely originate from extra freshwater input into the Mediterranean due to enhanced Nile River runoff, which in turn caused a disruption in the basin's hydrological cycle and finally reduced deep-water ventilation. Increasing evidences for concomitant enhanced rainfall exist from speleothem and marine archives in the Eastern Mediterranean. On the contrary, changes in freshwater input from the Western Mediterranean Sea and the Northern Mediterranean borderlands remains largely less explored. Recent findings have drawn considerable attention to these regions as it has been suggested that during sapropel events freshwater runoff was not restricted to the Eastern Mediterranean Sea via the Nile River, but was rather widespread over the Northern Mediterranean borderlands due to increased rainfall. Since the contribution of freshwater from modern rainfall is quite high in the Western Mediterranean, the newly acquired GDEC-4-2 sedimentary sequence recovered off the East Corsican rivers is therefore ideal to answer to the following questions: (i) How has the climate changed in the Western Mediterranean Sea during the past 550 ka? ; (ii) What was the impact of rainfall variability on the East Corsican river discharges and the northern Tyrrhenian salinity? ; (iii) Was the rainfall variability in the Western Mediterranean a cause for sapropel formation? These paleoclimatic reconstructions will be based on geochemistry (stable isotopes, trace metal analysis) performed on planktic and benthic foraminifera. Keywords : rainfall, foraminifera, geochemistry, sapropels, Mediterranean Sea p. 15/21

16 Modélisation stratigraphique 3D du système turbiditique du Congo depuis 200 ka Responsable scientifique : Tania Marsset L'architecture du système turbiditique quaternaire du Congo est régie, depuis ca. 800 ka (Droz et al.,2003), par une succession de cycles sédimentaires de progradation/rétrogradation, marqués par l'évolution des longueurs des chenaux (Marsset et al., 2009, thèse M. Picot en cours). L'objectif général du projet est d'identifier les facteurs externes (tectonique, niveau-marin, climat) régissant le flux sédimentaire et/ou internes (compensation topographique, dynamique des courants) ayant contrôlé l édification de ces dépôts-centres et leur évolution. L objectif du post-doctorat est d effectuer une analyse stratisismique géométrique puis une modélisation stratigraphique 3D de l évolution du système turbiditique en fonction des facteurs de contrôle externe et interne. Il s agira tout d abord de calculer les volumes des dépôts-centres à différentes échelles à partir de l existant (profils sismiques pointés pour les chenaux) sous le logiciel Kingdom Suite (IHS). La modélisation stratigraphique sera ensuite réalisée avec le logiciel DionisosFlow (IFP-EN) conçu pour simuler l architecture 3D d unités sédimentaires en fonction des paramètres externes définis et de la base de données de sismique et carottes. Mots clefs : Système turbiditique, Congo, sismique, modélisation stratigraphique 3D The architecture of the quaternary turbidite system of Congo is characterised by successive sedimentary prograding/retrograding cycles as shown by the evolution of the channel lengths (Marsset et al., 2009, PHd M. Picot in progress). The aim of this study is to identify the relative role of external factors (tectonic, eustatism, climate) and internal factors (topographic compensation, current dynamics) on fluxes of sediments and formation and evolution of depocenters through time. The main objectif of this postdoctorate is to carry out a seismic stratigraphic analysis and a 3D numerical stratigraphic modeling of the evolution of the Congo turbidite system to decipher the relative role of internal and external factors. The first step will quantify volumes of depocenters at different scales from the available database (interpreted seismic profiles for the channels) using Kingdom Suite (IHS) software. The stratigraphic modelling will then be carried out with DionisosFlow (IFP-EN) software which is developed to reproduce the 3D architecture of sedimentary units from the seismic and core data sets and using a set of external parameters previously defined and tested. p. 16/21

17 Etude de l effet de l échelle sur le comportement de câbles synthétiques sur poulies Responsable scientifique : Peter Davies Les câbles synthétiques trouvent de nombreuses applications marines, notamment pour les opérations de manutention en grande profondeur où l acier est trop lourd. L expérience a montré que leur durée de vie est limitée par le nombre de cycles subi sous charge sur des poulies. Une première étude et une thèse en collaboration avec l Ecole Centrale de Paris ont permis de mettre en place une base de données expérimentales pour un diamètre de câble en HMPE. Un modèle numérique de tresse a également été développé et a permis de mieux comprendre le comportement de ces structures multi-éléments complexes. L objectif maintenant est d étendre nos connaissances par des essais et des modélisations de câbles de différents diamètres. Pour des câbles de plus gros diamètre ceci implique la prise en compte de l échauffement, et son couplage avec les propriétés mécaniques. Mots-clés : Cordage, câble, fatigue, flexion, modélisation Synthetic fibre ropes are widely used in marine applications, in particular for deep sea handling operations where steel is too heavy. Experience has shown that their lifetime is limited by the number of cycles under load they undergo on sheaves. A previous study and a PhD in collaboration with the Ecole Centrale de Paris have enabled an experimental database to be established for one HMPE rope diameter. A numerical model has also been developed which has helped to better understand the behavior of these complex multi-element structures. The aim now is to extend our understanding by tests and modeling of ropes of different diameters. For large diameter ropes this will require taking account of coupling between thermal effects and mechanical properties. Key words : Rope, Fatigue, Bending, Modelling p. 17/21

18 Analyse spatiale des états de mer extrêmes pour le dimensionnement de systèmes EMR Responsable scientifique : Marc Prevosto L'estimation de la probabilité d occurrence des aléas maritimes extrêmes est un élément fondamental pour concevoir et dimensionner des systèmes de récupération d énergie marine. L'évaluation site par site des conditions centennales conduit à des estimations qui peuvent être largement améliorées en tenant compte d'une cohérence spatiale de la climatologie des extrêmes. Les structures EMR1 sont implantées dans les zones littorales et en particulier pour l'etm2, dans les zones cycloniques. Ces deux situations posent problèmes, les zones littorales où l'hétérogénéité est forte et les zones cycloniques où les événements extrêmes sont très rares. Une méthode de lissage spatial sera mise en oeuvre pour améliorer dans ces deux cas les pratiques courantes. Mots clefs : Extrêmes, Hauteur Significative, Vagues, Analyse spatiale, EMR The estimation of the probability of occurrence of extreme marine hazards is fundamental for the design of marine energy converters. The evaluation of the 100year return values, site by site, leads to estimates that can be greatly improved by taking into account spatial coherence of the climate of extremes. MRE1. structures are located in coastal areas and especially for the OTE2, in cyclonic areas. These two situations face particular problems, coastal areas where heterogeneity is important and cyclonic areas where extreme events are very rare. A method of spatial smoothing will be implemented to improve in both cases current practices. Key words : Extremes, Significant Wave Height, Spatial Analysis, MRE p. 18/21

19 Océanographie dynamique des écosystèmes Modelling benthic population distributions using a multi-agent modelling platform Responsable scientifique : Cédric Bacher Modélisation de la distribution de populations benthiques à l aide d une approche multi-agents. L évaluation et la modélisation de la distribution d espèces et de communautés est une étape nécessaire à la compréhension des processus écologiques, la prédiction des changements futurs des aires de répartition des espèces et à la gestion des écosystèmes. Nous proposons d appliquer la démarche exposée par Martin et al. (2013) pour explorer les réponses d espèces benthiques à des changements environnementaux, en utilisant des outils de modélisation multi-agent (NetLogo) couplée à une approche de type DEB (Dynamic Energy Budget). Ce type de modèle permet de simuler le cycle de vie des individus d une population et de prendre en compte les contraintes spatiales en termes d habitat disponible et de capacité de dispersion. Deux cas d étude seront considérés. Ils reposent tous les deux sur des travaux antérieurs, des données et des modèles (DEB, dispersion larvaire) disponibles, et ils diffèrent essentiellement par les échelles spatiales considérées et le type de pression environnementale. La première application concerne la distribution de l huître japonaise et de la moule en Manche, à la suite de travaux antérieurs sur leur distribution potentielle. Il s agira ici de s appuyer sur des scénarios climatiques du GIEC pour évaluer la réponse de ces espèces à des changements de température sur le long terme. La deuxième application concerne l huître américaine dans une baie du delta du Mississippi (USA), pour laquelle la réponse à des changements de salinité sera simulée. Mots-clés : Dynamic Energy Budget (DEB), habitat, perturbation environnementale, niche, connectivité Modelling benthic population distributions using multi-agent modelling platform: Assessing and modelling the spatial distribution of species and communities in ecosystems is a necessary step to understand ecological processes, predict future changes in species distributions and address management issues. Following Martin et al. (2013), we propose to simulate the responses of benthic species to environmental stressors at the population level by using a multi-agent modelling platform (NetLogo) combined with Dynamic Energy Budget (DEB) theory. The model will account for individual life traits, habitat availability and dispersion capacity of a single species for 2 case studies. Both cases rely upon existing information, data and models developed in other projects and will be part of collaborative works. They differ by the spatial scale and type of environmental stressors which drive the population change. In the English Channel study, habitat definition and species biological traits have been previously used to evaluate and compare the potential distribution of Mytilus edulis and Crassostrea gigas in the Bay of Biscaye and English Channel. In the project, scenarios of temperature changes will be based on IPCC scenarios to assess the species responses to long term changes. In the Barataria Bay (USA) case study, the population model will be used to test scenarios of salinity changes on American oyster populations. Keywords : Dynamic Energy Budget, DEB, habitat, environmental stressor, niche, connectivity p. 19/21

20 Etude de l influence relative des processus thermo-dynamiques mis en jeux pendant la fonte annuelle de la banquise Arctique à partir de données satellite et de ré-analyses sur la période Responsable scientifique : Fanny Girard-Ardhuin Depuis quelques années, la région arctique subit des changements majeurs, notamment une perte du volume de la banquise due en partie à un début de fonte précoce dans l année. Dans cette étude, il s agit dans un premier temps de distinguer l influence relative des processus radiatifs et dynamiques pendant cette période de transition sur la période à l'aide de multiples jeux de données. Pour cela, il s'agira d'analyser et comprendre les incertitudes et erreurs des données mises en jeux (observations autant que les ré-analyses). La quantification de ces erreurs amènera à comprendre où, quand et pourquoi les données représentent cette phase de transition ou non. Les variations spatiales et temporelles des jeux de données d'observation dépendront a priori de l épaisseur dont il faudra tenir compte. Cette approche permettra d évaluer les données et de relever la cohérence ou non des jeux de données type de glace/épaisseur/fonte/vagues/forçages atmosphériques en fonction des régions et d années particulières. Les données satellites sont disponibles à IFREMER, à l'awi et à la NOAA, et les ré-analyses accessibles ; de nouvelles données pourront être utilisées (données du capteur satellite CryoSAT ou AMSR-2 récemment disponibles pour l épaisseur, Sentinel-1 pour les vagues). Mots clés : Banquise, Arctique, télédétection, océan, dérive, synergie de données. Arctic sea ice volume decreases, due to a tendency towards an earlier sea ice melt. Sea ice melt is partly due to snow melt onset on top of sea ice and divergence ice drift. The relative importance of these different factors controlling the tendency towards an earlier spring melt will be evaluated over the period using satellite data and re-analysis datasets. Observations and re-analysis data both have uncertainties and contain errors, quantification of those will help to reveal where, when and why the data represent the sea ice transition phase or not. Spatial and temporal variability will be evaluated, depending a priori on sea ice thickness. This approach will enable to qualify the data and determine the consistency between ice type/melt/ocean waves/forcings for particular areas and years. Satellite datasets are available at IFREMER/CERSAT, at AWI and NOAA, re-analysis data are easily available, new datasets can be used like Cryosat or AMSR2 data for sea ice thickness, Sentinel-1 for ocean waves. Keywords: Sea ice, Arctic, remote sensing, ocean, sea ice drift, synergistic data p. 20/21

21 Vers une meilleure estimation des courants de surface à l'aide des nouvelles données de salinité de surface satellite Responsable scientifique : Nicolas Reul Les données altimétriques de topographie de l océan ont permis des avancées très importantes dans la compréhension de la variabilité océanique de grande échelle (> km). Les mesures actuelles ne permettent pas de capturer des échelles spatiales inférieures (méso-échelles correspondant aux échelles de 50 à 200 km) et encore moins les échelles plus petites (sub-mésoéchelles < 20 km). Or, un certain nombre de travaux récents, théoriques, numériques (de très haute résolution réalisés sur le Earth Simulator) et expérimentaux, ont montré et confirmé que la dynamique océanique de surface dans cette gamme d'échelles horizontales suit un scénario qui s'écarte notablement de la turbulence bi-dimensionnelle. Cela indique que ces échelles ne peuvent pas être représentées de manière précise à partir des estimations de plus grande échelle (cas d'utilisation d'une cascade directe). Toutefois, un caractère pratique et novateur est d'exploiter la possibilité, à partir d'un champ instantané de densité de surface, de reconstruire non seulement les courants de surface dans cette gamme de méso et subméchelles mais également la dynamique tridimensionnelle (vitesses horizontales et verticales) dans les 300 premiers mètres sous la surface. Dans ce contexte, avec la possibilité de conjointement exploiter les observations de température et de salinité de surface (ces dernières maintenant disponible avec une forte répétitivité temporelle), combinée aux mesures altimétriques, ce type d'approche guidée par les efforts théoriques et numériques, offre des opportunités nouvelles. En particulier, cela peut conduire à une meilleure interprétation et utilisation des observations spatiales actuellement disponibles, et, par exemple, permettre une meilleure identification des processus physiques associés aux transports et diffusions halins et de chaleur dans la couche de mélange, et/ou encore l'exploration de synergies plus directes entre observations et modélisation afin de mieux déterminer les courants de surface. Mots clés : courants océaniques, salinité de surface, SMOS, densité, altimétrie, température Satellite Sea Surface Salinity (SSS) data used in combination with satellite temperature (SST) and Sea Surface Height (SSH) can allow a better constraint of the estimation of the surface density field to help assess in more detail the characteristics of correlation between these fields. As proposed in several recent papers (Lapeyre and Klein, 2006; Isern-Fontanet et al., 2008; LaCasce, J. H., 2012) subsurface velocity and density fields can be extrapolated from sea surface density and SSH via the Surface Quasi-Geostrophic (SQG) formalism. Such method was shown to be particularly successful in energetic regions like the Gulf Stream extension (Wang et al., 2013). Lacking regular SSS field mapping capability at sufficient spatial resolution, these previous works all assumed that temperature dominates the surface density variations and generally used a constant SSS value. SQG methods implicitly assume the surface density and interior potential vorticity (PV) are correlated. In fact, the two fields are often quite different. Were they perfectly correlated (or anti-correlated), the sea surface height would resemble the surface density. But satellite SSH and SST anomalies are found to be not always coincident (e.g. Wang, 2013). While there are regions where SST and SSH anomalies are correlated, there are others where they are not. Surface heating/cooling can thus modify the surface signature of near-surface density anomalies (their strength and lateral structures) making them different from surface pressure gradient that is reflected in SSH variability. Moreover, interior PV can be non-zero due to baroclinic instabilities that affect surface pressure without changing the surface density. Finally, in presence of strong horizontal gradients of salinity, surface density is not always dominated by temperature. The combination of the new SMOS SSS with satellite SST and SSH data provide a first opportunity to estimate the synoptic surface density fields on mesoscales and to further assess the level of correlation between the latter and the SSH fields. Key words: surface currents, sea surface salinity, SMOS, density, altimetry, temperature p. 21/21

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