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Une océanographie 2.0, à la voile & citoyenne, pour prendre le pouls de la biodiversité et de la santé de nos océans

novembre 03
12:43 2015

‘Plankton Planet’ crée un lien direct entre citoyens navigants — les planctonautes ! — et chercheurs en océanographie pour comprendre la richesse et le devenir du plancton planétaire sur des échelles spatio-temporelles encore jamais explorées.

Contexte et motivation.

Si notre Terre est un grand corps vivant, alors ignorer le plancton c’est comme pratiquer une médecine qui ne tiendrait compte ni des poumons ni du cœur et du système sanguin.Et les océans, qui font 98% du volume de notre Biosphère, charrient bien plus que les globules rouges dans nos veines et artères. Dans chaque litre d’eau de mer, vivent entre 10 et 100 milliards d’organismes appelés collectivement plancton. Le plancton est à la base de la chaîne alimentaire océanique qui produit les poissons et les baleines, il produit ~50% de l’oxygène planétaire et génère un flux annuel de 10 milliards de tonnes de Carbone extrait de l’atmosphère vers les profondeurs océaniques. Or la petite taille du plancton, l’extrême dynamique de ses communautés, et l’énormité des masses d’eaux océaniques en mouvement perpétuel font que le plancton est relativement très mal échantillonné et beaucoup moins connu que les écosystèmes terrestres ou marins côtiers. La méconnaissance de la diversité et de l’évolution du plancton est aujourd’hui un des plus grands freins à la compréhension du système Terre et à la prédiction des changements écologiques planétaires.
Le problème majeur de la recherche est simple : les bateaux océanographiques classiques sont bien trop coûteux, trop gros et peu flexibles, pour un suivi régulier du plancton planétaire. Or à chaque instant, entre 5 000 et 10 000 bateaux à voile traversent pour le plaisir les océans mondiaux à la force du vent. Cette flotte  internationale et citoyenne représente une extraordinaire opportunité pour un  échantillonnage pertinent et permanent du plancton. Si une partie de ces navigateurs participe au travail d’observation, alors nous avancerons à grands pas pour connaître la diversité totale du plancton océanique de surface, pour comprendre son évolution (acclimatation, adaptation, migration, extinction), et pour nourrir et calibrer des modèles biogéochimiques globaux de notre biosphère. Ensemble, nous allons inclure le
plancton dans l’écologie du système Terre, comprendre les mécanismes de résilience de notre monde et apprendre à gérer l‘impact écologique de l’humanité sur les équilibres écologiques globaux, pour peut-être un jour vivre en symbiose sur la planète bleue.

Le projet Plankton Planet. Initié en janvier 2015 grâce à une bourse exploratoire de la prestigieuse Richard Lounsberry Foundation (Washington DC, USA), Plankton Planet (P2) est le premier programme d’océanographie biologique citoyenne basé sur le séquençage massif de code-barres ADN (metabarcoding) extraits de communautés de plancton. L’écologie par l’ADN représente aujourd’hui une véritable révolution qui permet de détecter et de quantifier l’ensemble des organismes d’un écosystème (des virus aux animaux) dont on a extrait l’ADN total. L’approche est miniaturisée, peu coûteuse, rapide, robuste, et permet de s’affranchir d’années de travail d’experts en taxonomie jusque là nécessaires pour l’analyse d’un grand nombre d’échantillons planctoniques. Les protocoles développés et mis en œuvre par nos soins lors des expéditions Tara-Oceans(www.taraexpeditions.org), ont été simplifiés et adaptés pour un 1 usage citoyen n’exigeant aucune expertise particulière, avec un mode de prélèvement du plancton, de filtration, et de stockage par dessiccation sans électricité ni produit chimique, permettant in finedes analyses aussi puissantes que celles réalisées précédemment. Le but primordial de P2 est de créer un lien direct entre un réseau de citoyens navigants (les ‘planctonautes’) qui échantillonnent le plancton planétaire au  cours des ans sur les voies transocéaniques majeures, et des experts internationaux en océanographie qui analysent le matériel récolté, essentiellement par ‘DNA  tabarcoding’. P2 permettra de créer : (i) une flotte internationale de planctonautes qui seront les sentinelles de la santé biologique de nos océans, (ii) un flux constant de données de code-barres ADN qui permettra de suivre et comprendre la dynamique et l’évolution
du plancton planétaire, (iii) une banque d’échantillons de plancton cryopreservés qui formera une formidable archive génomique disponible pour les technologies de séquençage d’ADN à venir, et préservera une mémoire des océans en mutation pour les générations futures.

2015.

Cette année, nous avons pu démontrer la faisabilité du concept, depuis l’engagement citoyen jusqu’au séquençage et aux analyses de l’ADN planctonique, avec notamment :
➟ La confection de 20 kits testsde prélèvement de plancton écocitoyen et la création du prototype du kit
final XplorGEN.
➟Le recrutement d’une flotte (Sail4Science) de 30 équipages de planctonautes pionniers qui sillonnent les océans mondiaux et envoient les échantillons secs de plancton au laboratoire CNRS de Roscoff en Bretagne
➟ L’extraction d’ADN total de 222 échantillons (ou communautés de plancton) en provenance de 111 sites océaniques, et le séquençage de 100-200 000 code-barres génétique par échantillon.
➟ Une première extension du programme à l’international avec l’organisation d’un rallye éco-citoyen scientifiqueen partance de la Nouvelle-Zélande (le ‘South-West Pacific Loop‘).
➟La création d’une série de supports de communication entre les planctonautes et les chercheurs, et pour
le grand public et les décideurs : 1 site web (http://planktonplanet.org/), 1 compte Twitter (@PlanktonPlanet), des posters/flyers, et vidéos de présentation du projet qui seront présentés lors de la conférence de presse du 10 novembre.

Nous avons aussi participé à des manifestations scientifiques, citoyennes et politiques (conférence sur le climat à l’UNESCO, Tour de France pour le Climat de Catherine Chabaud, engagement dans la plate-forme Océans-Climat en route pour la COP21), et collaboré avec plusieurs expéditions océaniques à la voile en cours (Race 4 Water, Kids For Sea, Students on Ice, BiOcéans, Tara Expéditions, Objectif Grand Sud, Eco Sailing Project, Lab-R.E.V, L’Âme Bleue, Waterline, Julo, Vaheire, Podorange, Taravana, Escales Polaires).
P2 a déjà reçu le soutien officiel de plusieurs personnalités de premier plan dans le monde de la recherche (Eric Karsenti — médaille d’Or du CNRS 2015 —, Françoise Gaill), de l’océanographie (Paul Falkowski, Mick Follows), de l’écologie moléculaire (Jack Gilbert), de l’environnement et de la voile (Catherine Chabaud, Isabelle Autissier, Rolland Jourdain, Étienne Bourgois, Raphaella le Gouvello).

2016 – 2020.

Aujourd’hui, nous sommes à l’aube du passage à la phase appliquée du projet, avec plusieurs actions engagées et prévues dans les années à venir :
➟ Le développement d’un protocole d’observation au microscope (planctoscope !) et d’imagerie du plancton par les citoyens naviguant, en collaboration avec le Dr. Prakash de Standford University, inventeur du microscope citoyen à 2$ en origami, le ‘Foldscope’ (www.foldscope.com).
➟L’ajout au programme d’un axe ‘Plankton Arts’, qui développera une plateforme d’images citoyennes et scientifiques du plancton planétaire, et assurera la réalisation d’œuvres planctonique en 3D pour l’animation et l’impression de ce monde merveilleux, pour l’appropriation et l’éducation des enfants et citoyens.
➟ La mise en route de notre premier programme appliqué ‘Polar Plankton’, pour suivre sur 3 années consécutives la diversité et la dynamique du plancton dans les océans Arctique et Antarctique, témoins essentiels des changements climatiques.

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