[Sciences participatives] Appel aux navigateurs pour une océanographie 2.0

© Noëlie Pansiot / Tara Expeditions Foundation

Le programme de science participative Plankton Planet ambitionne de collecter du plancton dans tous les océans du monde en rassemblant océanographes et navigateurs. Cet échantillonnage de la vie planctonique à l’échelle mondiale, grâce aux citoyens – baptisés seatizen – doit permettre d’étendre la base de données de Tara Oceans pour découvrir et étudier les formes de vie sous-marines. Essentielles à l’équilibre de notre planète, elle jouent un rôle critique dans la régulation du climat, en produisant l’oxygène atmosphérique et en contribuant au maintien de la vie marine et terrestre.

Le plancton est principalement composé de micro-organismes dérivant avec les courants marins, depuis les virus jusqu’aux méduses. Il faut savoir que « dans chaque litre d’eau de mer, il y a entre 10 à 100 milliards de formes de vie planctoniques, le plancton est le pilier de la vie océanique et de la biodiversité au sein des écosystèmes marins. Il est donc impératif d’acquérir de solides connaissances sur le fonctionnement de l’écologie planctonique et la génomique de ces micro-organismes à l’échelle mondiale pour aider à prédire l’avenir de l’environnement terrestre » explique Colomban de Vargas, directeur du Laboratoire de Roscoff – CNRS.
« Le problème est que la recherche et les échantillonnages océanographiques sont très coûteux et entravés par des contraintes temporelles et géographiques, en raison de périodes et voies de navigation définies ». Plankton Planet cherche à fournir des données scientifiques de terrain, accessibles à moindre coût et respectueuses de l’environnement, aux fins de modéliser la structure et la dynamique des communautés planctoniques.

Zooplankton-mix-Galapagos-CSZooplancton © Christophe Sardet / Fondation Tara Expéditions

Vue l’importance de créer une communauté interdisciplinaire et un réseau de découvreurs sur l’équipe scientifique est en train de développer un nouveau kit d’échantillonnage du plancton – intitulé planctobox – simple et facile à utiliser, comprenant un mini filet haute vitesse (HSN, de l’anglais High-Speed Net), un « planctonscope » – un microscope modulaire, citoyen – et du matériel pour stocker les échantillons d’ADN prélevés et enregistrer toutes les variables contextuelles. Le mini HSN est un outil qui vient d’être testé en mer, à bord de Tara, au cours de sa traversée entre San Diego (Californie) et La Paz (Mexique), dans le cadre de l’expédition Tara Pacific, pour recueillir des échantillons d’eau et de plancton, tout en naviguant entre 5 à 7 nœuds. Il est conçu de sorte que même un enfant de 6 ans peut l’utiliser !

Phase pilote du projet

La phase pilote du projet a eu lieu en 2015 avec une flotte de 27 voiliers, intitulés « planctonautes ». Ils ont testé 20 kits d’échantillonnage, qui comprenaient un filet, le protocole et les directives de filtrage, de séchage et de stockage pour les échantillons de plancton collectés (de Vargas et al., soumis). Cette phase a été rendue possible grâce au soutien de la Fondation Richard Lounsberry et a démontré la faisabilité du projet. Cela signifie que la méthodologie d’échantillonnage du plancton est viable sur le plan scientifique, reproductible et de haute qualité. La couverture géographique a atteint une ampleur sans précédent, puisque tous les océans du monde (Atlantique, Pacifique, Indien, Arctique et Austral) ont été couverts. Noan Le Bescot explique « A l’heure actuelle, relativement peu de navires de recherche collectent des données en haute mer, comparativement aux régions côtières, qui, elles sont rassemblées dans de vastes bases de données. P2 vise donc à accroitre l’effort d’échantillonnage de données associées à la vie planctonique dans les océans mondiaux et à couvrir la plus grande superficie possible d’eaux de surface. De plus, avoir une grande densité d’échantillonnage et créer un transect de ces trajectoires permettra de mieux comprendre la dynamique des communautés planctoniques à l’échelle planétaire. »

1- Colomban de Vargas_Lancee_HSN - © Andreane Bellon de Chassy _ Fondation Tara Expeditions
Colomban de Vargas lançe le HSN (filet à haute vitesse) © Andreane Bellon de Chassy / Fondation Tara Expéditions

Phase 2 : un nouveau kit plus performant

Plankton Planet est désormais dans la seconde phase du projet et travaille avec une équipe interdisciplinaire d’ingénieurs, de chercheurs et de navigateurs à développer des outils océanographiques à énergie éolienne optimum pour les seatizen. En tenant compte des retours obtenus en 2015 suite à la phase pilote, un filet amélioré, le « mini-HSN », a été conçu par Xavier Pochon (Nelson, Nouvelle-Zélande) et Fabien Lombard (CNRS, Villefranche-sur-Mer) en s’inspirant du HSN de Tara. Il permet d’effectuer des prélèvements à la vitesse de croisière moyenne de 7 nœuds.
Pour présenter une image plus complète des micro-organismes marins, et attirer l’attention, rien de tel que l’esthétique du plancton. À ce titre, l’équipe met au point un planctonscope qui permettra aux planctonautes d’observer directement les échantillons recueillis. L’objectif du planctonscope est d’aider le public à établir un lien tangible avec ces formes de vie extraordinaires, et de générer une banque mondiale d’images et de films sur le plancton, pour compléter les informations génétiques et génomiques recueillies dans les laboratoires océanographiques.

La science des seatizen

Devenir Planktonaute ? Noan Le Bescot explique « le recrutement des seatizen débutera une fois le kit d’échantillonnage de P2 mis au point. Celui-ci comprendra la planctobox (incluant le mini-HSN, le planctonscope, et le matériel servant à stocker les échantillons d’ADN et à enregistrer des paramètres océanographiques contextuels). Les bénévoles, les familles et toute personne souhaitant naviguer et participer à ce projet peuvent le contacter directement par le biais du site Internet ».
Au cours de leur navigation, les participants immergent le mini-HSN pendant environ 30 minutes. Ils collectent ainsi « une soupe de plancton », composée d’eau de mer et de milliards de micro-organismes. La procédure de filtration et de préservation a été revue suite à la phase pilote et conserve désormais l’ARN en complément de l’ADN, permettant ainsi d’obtenir un répertoire de gènes plus complet. Après prélèvement d’un échantillon du mini-HSN, l’outil de filtration fourni permet de séparer les micro-organismes de l’eau. Ceux-ci sont ensuite placés dans un tube rempli d’un soluté chimique non toxique, qui préserve l’information génétique du plancton, sans altération. Les tubes sont alors transportés au laboratoire pour analyse et séquençage.

Noan Le Bescot et Colomban de Vargas_HSN_1 © Andreane Bellon de Chassy _ Fondation Tara ExpeditionsNoan le Bescot et Colomban de Vargas préparent le Filet à Haute Vitesse © Andreane Bellon de Chassy / Fondation Tara Expéditions

Appel à soutien pour équiper les voiliers

Plankton Planet est actuellement dans la phase d’appel à l’action, qui consiste notamment à lever les fonds nécessaires pour lancer la seconde phase de P2 en 2019-2020. Le kit d’échantillonnage final coûtera environ 1 000 €. L’objectif principal est d’étudier l’écologie du plancton océanique le long des routes et des boucles de navigation classiques. Dans un premier temps, 30 à 50 kits seront assemblés et distribués aux planctonautes naviguant entre la Californie et Tahiti ou Hawaii. Un objectif à long terme est de collaborer avec les organisateurs de manifestation susceptibles de remettre kits et protocoles d’échantillonnage aux participants au cours de leur voyage.

Plankton Planet a la très grande ambition d’échantillonner les micro-organismes à l’échelle planétaire au moyen d’outils scientifiques simples et faciles à utiliser, et grâce à la volonté des navigateurs.

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