THEMATIQUES DE RECHERCHE

Mes recherches portent sur la biologie, l'écologie et le cycle biologique des populations de grands prédateurs marins et leurs liens avec les changements qui se produisent dans leur environnement. J'utilise non seulement les animaux marins comme indicateurs - ou sentinelles - des changements climatiques rapides dans les océans du monde entier, mais aussi comme échantillonneurs inestimables pour surveiller les changements océanographiques biochimiques dans les régions éloignées où la collecte de données in situ est autrement très difficile. Mon approche intègre la collecte de données biologiques sur le terrain avec des technologies de pointe de biologie / biotélémétrie et des outils avancés de modélisation statistique et mathématique pour élargir notre compréhension des impacts de la crise climatique actuelle sur nos océans et les espèces qui les habitent. À terme, mon travail vise à développer des connaissances mécanistes pour mieux accompagner les efforts de conservation globale de nos écosystèmes marins. Ma recherche se concentre principalement sur trois grands thèmes de recherche articulés autour d'une approche intégrative:

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(1) ONTOGENIE ET ECOLOGIE DE L'APPROVISIONNEMENT

L'approvisionnement est le processus par lequel les animaux acquièrent la nourriture dont ils ont besoin pour survivre et se reproduire dans la nature. Ma recherche étudie l'écologie de cette recherche alimentaire des animaux marins, les mouvements (verticaux et horizontaux), les ajustements comportementaux ou physiologiques qu'ils peuvent faire face aux changements de disponibilité, de distribution ou d'accessibilité de leurs proies, ainsi que ce qui fait leur succès ou non dans différentes conditions environnementales. Je m'intéresse également à la façon dont les jeunes animaux marins apprennent à se nourrir dans les océans compte tenu de leur expérience et de leurs capacités physiologiques limitées, et comment les changements océanographiques pourraient influer sur leur succès de recherche de nourriture et donc sur leur survie pendant leurs premières années en mer. Cela affecte finalement la condition corporelle des animaux, la santé de leur population et la dynamique de leur écosystème.

(2) BIOENERGETIQUE

La bioénergétique est l'étude du transfert et de la transformation de l'énergie dans les systèmes biologiques basés sur les lois de la thermodynamique. Ma recherche vise à caractériser et comprendre la cascade de transferts d'énergie à travers les réseaux trophiques marins au niveau de l'individu ou de la population, et comment cela peut être affecté par les changements environnementaux dans nos océans. Je cherche également à comprendre comment l'équilibre gains / dépenses énergétiques des prédateurs définit l'allocation aux fonctions et activités physiologiques et, au final influence la capacité des individus à survivre et à se reproduire avec succès dans la nature ainsi que leurs tendances démographiques. Les études bioénergétiques intègrent des données collectées sur le terrain et en laboratoire avec des méthodes avancées de modélisation statistique et mathématique. In fine, les modèles bioénergétiques peuvent aider à prédire comment les réseaux trophiques marins, les populations animales ou les organismes individuels pourraient être affectés par différents scénarios de changements environnementaux and climatiques.

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(3) BIOLOGGING & BIOTELEMETRIE

L'observation directe des animaux marins est presque impossible et pourtant, des données scientifiques détaillées sur les mouvements, les comportements, la physiologie et l'habitat environnant des animaux sauvages sont essentielles à une conservation efficace de la faune. Le biologging et la biotélémétrie utilisent des appareils électroniques miniatures attachés aux animaux qui permettent d'enregistrer des données diverses - de la profondeur de plongée à l'accélération triaxiale ou à la salinité de l'eau - liées à la vie des animaux et à leurs écosystèmes. Je collabore avec des ingénieurs et des techniciens pour concevoir de nouveaux capteurs adaptés aux mammifères marins, tester de nouvelles balises, ainsi que développer des algorithmes de traitement embarqués pour la transmission de données résumées via satellites. Ces avancées technologiques de pointe apportent une compréhension sans précédent des interactions entre les animaux et leur environnement - dont mes thèmes de recherche (1) et (2) dépendent largement - et sont un contributeur majeur à l'avancée significative des efforts mondiaux de protection de la faune sauvage et des écosystèmes.

MODELES D'ETUDE

Je travaille sur des espèces marines situées au sommet de leurs réseaux trophiques comme les mammifères et les oiseaux marins. Si j'ai travaillé sur des espèces dans le monde entier, mon principal intérêt de recherche porte sur les pinnipèdes (sub)-Arctiques et (sub)-Antarctiques, qu'il s'agisse de phoques ou d'otaridés (otaries à fourrure et lions de mer). Vous trouverez ci-dessous une galerie non exhaustive de mes animaux d'étude et de leur localisation géographique: les otaries à fourrure du Nord (Callorhinus ursinus), les phoques à capuchon (Cystophora cristata) et les phoques gris (Halichoerus grypus) pour l'hémisphère nord; et les éléphants de mer austraux (Mirounga leonina) et les otaries à fourrure Antarctique (Arctocephallus gazella) pour l'hémisphère sud.

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Hémisphère nord

Otaries a fourrure du nord

Phoques gris

Phoques a capuchon

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Hémisphère sud

Otaries a fourrure Antarctiques

Elephants de mer austraux

PROJECTS ACTUELS

Impact des changements environnementaux sur l'écologie des phoques des glaces

Au cours des dernières décennies, l'Arctique a connu l'un des réchauffements planétaires les plus rapides, entraînant des changements structurels dans la glace de mer ainsi que dans les paramètres physico-chimiques océanographiques. Ces changements auront un impact sur les organismes à tous les niveaux de la chaîne alimentaire, du phytoplancton aux prédateurs supérieurs. En raison de leur position au sommet du réseau alimentaire marin , les phoques des glaces sont considérés comme des bio-indicateurs de la santé de l'écosystème. La sensibilité aux impacts du changement climatique sur les phoques des glaces devrait être spécifique à chaque espèce. Les phoques à capuchon (Cystophora cristata) sont considérés comme très sensibles aux changements des conditions de la glace de mer, car ils dépendent fortement de la stabilité de la banquise pour la mise bas, l'allaitement et la mue (thermorégulation), ainsi que comme habitat de recherche de nourriture. Les phoques à capuchon sont classés dans la catégorie "vulnérable" par l'UICN.  Ce projet vise d'abord à étudier l'écologie du mouvement et de la recherche de nourriture des phoques à capuchon à différents stades de leur vie afin de mieux comprendre les liens mécanistes entre les changements environnementaux et les réponses comportementales et écologiques des phoques. À terme, la compréhension de ces liens nous permettra de prévoir les impacts des scénarios climatiques projetés sur le fonctionnement des écosystèmes marins de l'Arctique.

Financement et partenaires :

Fondation BNP Paribas, Département Pêches et Océans Canada, Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche, CNRS, Université de La Rochelle, Fonds France-Canada pour la Recherche, Chaire ECOMM

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Impacts des changements océaniques sur l'énergétique, les comportements et les stratégies d'histoire de vie des otaries à fourrure

L'impact actuel des changements climatiques sur les océans n'est pas homogène à l'échelle mondiale : dans les régions subpolaires et tempérées, les écosystèmes marins tendent à connaître une augmentation linéaire directionnelle vers des environnements plus chauds, tandis que les régions tropicales voient leur stabilité et leur prévisibilité climatiques diminuer et la fréquence des événements climatiques extrêmes tels que les ENSO et les vagues de chaleur marines augmenter. Ces forçages physiques rapides auront un impact différent sur la structure et la dynamique des réseaux alimentaires, jusqu'aux prédateurs supérieurs, qui, en tant qu'intégrateurs des changements de l'écosystème, des paramètres géochimiques à la dynamique des pré-scènes, sont considérés comme des indicateurs de la santé des écosystèmes marins. Les conséquences du réchauffement sur les prédateurs supérieurs à longue durée de vie dépendent de leur capacité à réagir et à survivre aux changements des schémas environnementaux auxquels ils sont exposés. Comme il est peu probable que les espèces à longue durée de vie présentent des réponses évolutives au rythme du changement climatique, la plasticité comportementale est essentielle pour comprendre ces réponses aux changements environnementaux. A leur tour, ces changements comportementaux auront un impact sur le régime alimentaire et les mouvements des individus, sur leur rapport coût/bénéfice énergétique, et se traduiront par l'expression de la plasticité phénotypique et de la plasticité des traits d'histoire de vie. L'objectif principal de ce projet est de déterminer comment les changements dans les environnements physiques et biologiques/trophiques influencent les comportements, l'énergie et les traits du cycle de vie des otaries à fourrure dans divers endroits. Plus précisément, il s'agit de déterminer comment la variabilité et la prévisibilité de l'environnement façonnent les stratégies individuelles des otaries à fourrure compte tenu de leurs capacités d'acclimatation et d'adaptation, les conséquences sur les traits d'aptitude et, finalement, sur les trajectoires des populations.
 

Financement et partenaires :

Institut Polaire Français IPEV, CNRS, Université de La Rochelle

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Des microsonars et des méthodes IA développés pour analyser les données sous-marines qu'ils collectent

Les écosystèmes marins subissent des changements drastiques et rapides en raison des pressions anthropiques exercées par la pêche intensive, la pollution, la perte d'habitat ou le réchauffement climatique. Les conséquences de ces changements sur le fonctionnement des écosystèmes restent souvent mal évaluées. Seuls 5% d'entre eux abordent la question globale des conséquences écologiques de ces changements physiques en raison d'un déficit persistant de données biologiques collectées in situ. Ces lacunes sont principalement dues à un manque d'outils adaptés à l'échantillonnage des niveaux trophiques intermédiaires simultanément à la mesure des paramètres océanographiques physiques et biogéochimiques à des échelles fines. Au cours des 20 dernières années, les dispositifs de biodétection embarqués ont révolutionné l'étude du comportement des animaux dans leur environnement naturel et ont permis de commencer à combler ces lacunes. À cette fin, de nouvelles micro-caméras sous-marines et un micro-sonar récemment développé qui imite le système d'écholocation des baleines et des dauphins, ont été déployés sur des animaux marins plongeant pour enregistrer la présence d'organismes de niveau trophique moyen le long de la trajectoire de prédateurs marins plongeant. De plus, les ensembles de données volumineux générés par ces balises interdisent toute analyse manuelle et nécessitent donc le développement de méthodes de traitement des données basées sur l'apprentissage automatique pour extraire efficacement les informations pertinentes des données brutes.

Financement et partenaires :

CNRS, Université de La Rochelle, Chaire ECOMM, CNES, Institut Polaire Français IPEV

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Rôle des mammifères marins dans le cycle des nutriments océaniques et dans les transferts de nutriments de la mer à la terre

Le cycle des nutriments est une composante majeure du fonctionnement des écosystèmes. Les nutriments essentiels accumulés dans l'écosystème sont libérés lors de la minéralisation de la matière organique par les décomposeurs, rendant ces éléments disponibles pour les plantes. Ainsi, la nature de la matière organique accumulée et la diversité microbienne vont orienter la qualité et la quantité de nutriments minéraux disponibles pour les plantes, régissant plus généralement la structuration du réseau trophique. Les animaux facilitent ces transferts vers les producteurs primaires en digérant les éléments essentiels stockés sous une forme indisponible (matière organique vivante à décomposition lente) et en les libérant sous une forme plus disponible via la production de fèces et d'urine. Leur rôle dans ces flux biogéochimiques, bien que peu documenté, est identifié comme important, voire structurant. Les prédateurs supérieurs des océans, comme les cétacés, ont un rôle important dans ces flux de nutriments, qu'ils collectent via leur nourriture dans les océans, et recyclent via leurs déchets, enrichissant ces mêmes écosystèmes. Les oiseaux de mer, les phoques ou les otaries font quant à eux des allers-retours réguliers entre le milieu marin où ils se nourrissent et la terre ferme où ils se reposent et se reproduisent. Ces déplacements favorisent le transfert des nutriments de la mer vers la terre et contribuent à l'enrichissement des chaînes alimentaires terrestres.

Financement et partenaires :

CNRS, Université La Rochelle, Observatoire PELAGIS, Université de Rennes

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