PROGRAMME SCIENTIFIQUE

DEEPLIFE • 2021-2030

Une collaboration unique entre UNDER THE POLE et scientifiques internationaux à la découverte des forets animales marines de la zone mésophotique (30-200 m) et de leur rôle clé dans le fonctionnement de l’écosystème marin.

Au fil d’un tour du monde allant des régions polaires aux régions tropicales en passant par les régions tempérées, les observations, échantillonnages et expérimentations fourniront une identification plus précise des forêts marines animales à fort risque face aux changements climatiques (« hotspots » de vulnérabilité), permettant de proposer des outils d’atténuation et de de gestion de ces habitats marins particuliers, largement inexplorés et ignorés des plans de préservation.

UN HABITAT VULNÉRABLE A PROTÉGER EN PRIORITÉ

LES FORÊTS ANIMALES MARINES

Les forêts animales marines font partie des écosystèmes marins à la biodiversité exceptionnelle, parmi les plus riches et diversifiés de la planète. Elles forment des habitats complexes de large extension au fonctionnement similaire des forêts terrestres, avec la principale différence qu’elles sont dominées par des animaux (coraux, gorgones, éponges, etc) et non des végétaux.

Ces forêts transforment le paysage et stabilisent le microclimat (température, pH, etc) formant ainsi des oasis de biodiversité hébergeant des espèces d’importance économique et écologique, et des lieux de refuge pour des espèces vulnérables. Ces forêts étant composées d’animaux, elles ne sont pas limitées par le manque de lumière (propre à la photosynthèse végétale) et prennent toute leur ampleur dans la zone mésophotique (30-200 m de profondeur) qui présente des conditions optimales à leur développement. A l’échelle des océans, les écosystèmes abrités par ces forêts pourraient s’avérer aussi essentiels que la forêt équatoriale à la préservation de la biodiversité.

Pourtant, leur étude est très récente et limitée à la zone de surface. Très récemment, les forêts animales marines ont été reconnues comme habitats marins vulnérables par l’Union Internationale pour la Conservation de la Nature (UICN). Ces habitats sont menacés par les changements climatiques avant même d’être connus car les scientifiques sont confrontés à des obstacles techniques et majeurs à l’étude des forets animales marines.

Pour combler ce vide de connaissances essentielles à la réalisation des Objectifs de Développement Durable (ODD), le programme UNDER THE POLE • DEEPLIFE • 2021-2030 partira à la découverte des forêts animales marines de la zone mésophotique au travers de l’ensemble des bassins océaniques de la planète, des régions polaires aux tropiques, en passant par les régions tempérées.

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Le plongeur : un atout pour étudier les écosystèmes mésophotiques

S’immiscer dans la zone mésophotique requiert un savoir-faire technique et de l’expérience. Au-delà de 60 mètres, les techniques classiques de plongée ne suffisent plus.

Le plongeur autorise une observation fine, un échantillonnage précis et rapide et une flexibilité incomparable. La pluralité de ses sens, la finesse de ses déplacements et sa capacité d’analyse rendent l’être humain incontournable pour la juste connaissance des écosystèmes sous-marins. Mais plonger dans la zone mésophotique exige une expertise rare et des moyens de pointe. Ainsi, le modèle de collaboration associant le savoir-faire d’UNDER THE POLE à celui des scientifiques constitue une réponse à la juste connaissance des océans.

L'ÉQUIPE SCIENTIFIQUE

Nos deux directeurs scientifiques sont accompagnés par un consortium de chercheurs internationaux et par notre coordinatrice scientifique.

Laetitia HÉDOUIN

CO-DIRECTRICE SCIENTIFIQUE DEEPLIFE

CNRS, PSL Research University, EPHE-UPVD-CNRS, USR3278 CRIOBE

Lorenzo BRAMANTI

CO-DIRECTEUR SCIENTIFIQUE DEEPLIFE

CNRS, LECOB, UMR 8222

Myrina BOULAIS

COORDINATRICE SCIENTIFIQUE UNDER THE POLE

Michel ANDRÉLaboratory of Applied Bioacoustics, Universitat Politècnica de Catalunya, Spain

Frédéric BERTUCCI, BOREA, University of the French West Indies, Guadeloupe, France

Pim BONGAERTS, California Academy of Sciences, USA

Isabelle BONNARD, CRIOBE, UPVD, France

Simon BRANDL, Marine Science Institute, University of Texas, USA

Jordan CASEY, Marine Science Institute, University of Texas, USA

Joachim CLAUDET, CRIOBE, CNRS, France

Camille CLERISSI, CRIOBE, EPHE, France

Bruno DANIS, Laboratoire de Biologie Marine, Université Libre de Bruxelles, Belgium

Vianney DENIS, Institute of Oceanography, National Taiwan University, Taiwan

Lucia DI IORO, CEFREM, UPVD, France

Charlotte DROMARD,  BOREA, Université des Antilles, France

Philippe DUBOIS, Laboratoire de Biologie Marine, Université Libre de Bruxelles, Belgium

Sam DUPONT, Department of Biological and Environmental Sciences, University of Gothenburg, Sweden

Giulia FURFARO, DiSTeBA, University of Salento, Italy

Katell GUIZIEN, LECOB, CNRS, France

Vreni HAÜSSERMANN, Huinay Scientific Field Station, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Escuela de Ciencias del Mar, Facultad de Recursos Naturales, Chile

Juliette JACQUEMONT, Plateforme Océan-Climat and CNRS, France

Karen FILBEE-DEXTER, Institute of Marine Research, Norway

Francisco OTERO FERRER, IU ECOAQUA-ULPGC, Spain

Valeriano PARRAVICINI, CRIOBE, EPHE, France

Serge PLANES, CRIOBE, CNRS, Moorea, Polynésie française

Paul RENAUD, Akvaplan-niva,Tromsø, Norway / University Centre in Svalbard, Norway

Luiz ROCHA, California Academy of Sciences, USA

Cristina ROMERA CASTILLO, Instituto de Ciencias del Mar-CSIC, Spain

Sergio ROSSI, DISTEBA, Università del Salento, Italia / Labomar, Universidade Federal do Ceará, Bresil

Nathalie TAPISSIER-BONTEMPS, CRIOBE, UPVD, France

Lucas TERRANA, Laboratoire de Biologie des Organismes Marins et Biomimétisme, Université de Mons, Belgique / Belaza Marine Station, Institut Halieutique et des Sciences Marines, Université de Tuléar, Madagascar

Mike VAN DER SCHAAR, Laboratory of Applied Bioacoustics, Universitat Politècnica de Catalunya, Spain

PRÉCÉDENT PROGRAMME SCIENTIFIQUE

DEEPHOPE • 2017-2021

LES CORAUX MÉSOPHOTIQUES

PUBLICATIONS SCIENTIFIQUES

Auteurs

Pérez-Rosales G., Hernandez-Agreda A., Bongaerts P., Rouzé H., Pichon M. Carlot J., Torda G., Under The Pole Consortium,  Parravicini V, Hédouin L.

Résumé

Les écosystèmes coralliens mésophotiques sont des havres de biodiversité qui pourraient jouer un rôle de refuge à court terme face au réchauffement climatique, ainsi que de source de larves pour les récifs de surface. Cependant, ces écosystèmes sont négligés dans les efforts de gestion et de conservation en raison des défis logistiques et financiers à leur étude. Pour faire progresser les stratégies de conservation des récifs coralliens, il est crucial d’identifier les récifs mésophotiques à forte couverture coralienne et de comprendre les conditions environnementales qui favorisent le développement de ces ‘hotspots’ coralliens.

Dans ce but, UNDER THE POLE et les scientifiques de l’expédition DEEPHOPE ont exploré huit îles de Polynésie française sur un large gradient de profondeur (6 à 120 m). L’évaluation de 2880 photoquadrats a révélé que 30 % des sites mésophotiques étudiés (20 sites sur 64) présentaient une couverture corallienne supérieure aux prévisions des modèles (modèles bayésiens). La couverture corallienne la plus élevée aux profondeurs mésophotiques a été observée dans les îles Gambier, avec plus de 40 % de couverture corallienne à 90 m et 120 m contre les valeurs moyennes attendues – basées sur le modèle – de moins de 15 % à 90 m et de moins de 10 % à 120 m. Les facteurs environnementaux qui influencent le plus la probabilité d’une couverture corallienne élevée sont la lumière, le type de substrat (substrat dur) et la pente du récif (pente modérée à forte de 30 à 70°).

Cette étude révèle la présence inattendue et unique de récifs mésophotiques à forte couverture corallienne, soulignant l’importance de développer la recherche sur les profondeurs mésophotiques pour faire progresser les stratégies de conservation des récifs coralliens tropicaux.

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Auteurs

Pérez-Rosales G., Pichon M. Rouzé H., Villeger S., Torda G., Bongaerts P., Carlot J.Under The Pole Consortium, Parravicini V, Hédouin L.

Résumé

La zone mésophotique est cruciale pour la conservation des récifs coralliens.

Ce nouvel article révèle que la diversité des coraux est étonnamment plus élevée dans la zone mésophotique (entre 40 et 60m) que dans les récifs de surface. En effet, cette zone abrite des assemblages de coraux typiques de la surface et des profondeurs et pourrait donc agir comme un refuge pour la biodiversité.

Ce travail montre également que la diversité corallienne de surface est similaire d’une île à l’autre, alors que la diversité des récifs mésophotiques diffère d’un site à l’autre. Ces résultats remettent en question notre perception des écosystèmes coralliens et de leur conservation.

De nouvelles perspectives émergent de ce travail : une conservation efficace des récifs coralliens nécessite la prise en compte de la zone mésophotique et la mise en place de mesures spécifiques à chaque site pour maintenir la diversité. Ceci est particulièrement pertinent à la lumière des pressions humaines toujours croissantes et des effets du changement climatique, qui semblent atténués par la profondeur.

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Auteurs

Godefroid M., Hédouin L., Mercière A., Under The Pole Consortium, Dubois P.

Résumé

Comprendre les différentes composantes des récifs coralliens est essentiel pour prévoir les effets du réchauffement climatique sur ces écosystèmes. Les antipathaires, mieux connus sous le nom de coraux noirs, font partie des écosystèmes coralliens mésophotiques. Ils sont présents dans presque tous les océans du monde et leur abondance est en général maximale dans la zone mésophotique. Les antipathaires peuvent jouer un rôle clé dans l’écosystème en formant des forêts de corail noir qui servent de zones de ponte, de nurserie et d’alimentation pour diverses communautés animales, créant des havres de biodiversité.

La collaboration entre UNDER THE POLE, l’Université Libre de Bruxelles et le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) a permis de combler le manque de connaissances sur la sensibilité du corail noir au réchauffement climatique. En travaillant sur l’antipathaire mésophotique Stichopathes sp. de Mo’orea (Polynésie française), cette collaboration fournit la première évaluation de la vulnérabilité du corail noir au stress thermique.

L’échantillonnage a été réalisé entre 70 et 90 m de profondeur par les plongeurs d’UNDER THE POLE. Les coraux ont ensuite été installés dans des aquariums de 200 L avant d’être exposés en laboratoire à quatre traitements de température (26°C température témoin, 27,5°C, 29°C et 30,5°C) pendant 16 jours. Pour évaluer leur capacité physiologique à faire face au stress thermique, les réponses métaboliques, biochimiques et cellulaires des coraux ont été analysées.

La température optimale, permettant au corail noir Stichopathes sp. de réaliser l’ensemble de ses fonctions biologiques de manière appropriée, a été déterminée autour de 28,3°C. Les premiers signes de stress ont été observés autour de 29°C, révélant une fenêtre de performance thermique étroite pour cette espèce.

Ces résultats suggèrent que les coraux noirs vivent proche de leur seuil thermique et ont une faible capacité d’acclimatation à l’augmentation de température. Une augmentation de 1°C pourrait déjà avoir des conséquences importantes pour cette espèce fondatrice de l’écosystème.

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Auteurs

Pérez-Rosales G., Rouzé H., Torda G., Bongaerts P., Pichon M., Under The Pole Consortium, Parravicini V., Hédouin L.

Résumé

La zone mésophotique offre une protection aux coraux face à l’augmentation de température.

Les changements climatiques et le réchauffement global qui en résulte, entraînent le blanchissement corallien et la disparition des coraux constructeurs de récifs dans le monde entier. Alors que les épisodes de blanchissement impactent significativement les coraux peu profonds, on ne connait pas son impact sur les communautés coralliennes mésophotiques.

Pendant la vague de chaleur qui a touché les récifs polynésiens en 2019, les scientifiques de l’expédition « DEEPHOPE » ont surveillé avec UNDER THE POLE les effets du blanchissement sur un large gradient de profondeur (6 à 90 m), une première mondiale. Cette étude pionnière révèle que le blanchissement des coraux diminue avec la profondeur, et que celui-ci disparaît au-delà de 60 mètres de profondeur.

La zone mésophotique (entre 30 – 150 m) s’élève ainsi comme un refuge potentiel à court terme et pourrait offrir un délai supplémentaire aux coraux face à l’accélération du réchauffement climatique.

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Auteurs

Rouzé H., Galand P.E., Medina M., Bongaerts P., Pichon M., Pérez-Rosales G., Torda G., Moya A., Under The Pole Consortium, Raina J.B., Hédouin L.

Résumé

Une nouvelle vision des récifs coralliens

Les récifs coralliens constituent l’un des écosystèmes les plus productifs et les plus diversifiés de la planète. Le corail dur, celui qui construit les récifs, dépend majoritairement d’une relation symbiotique avec des algues unicellulaires, les zooxanthelles, pour alimenter les besoins énergétiques de la calcification. Lors de la symbiose, le corail fournit des nutriments inorganiques aux algues, tandis que les algues partagent des composés organiques essentiels, tels que des sucres issus de la photosynthèse, au corail. Ainsi, la symbiose entre les coraux constructeurs de récifs (coraux scléractiniaires photosynthétiques) et les microalgues maintient la santé et la productivité des écosystèmes coralliens tropicaux.

Bien que l’écosystème corallien s’étende dans les profondeurs, la symbiose a principalement été étudiée dans les eaux peu profondes (<30 m) en raison des limitations techniques imposées par la plongée scientifique traditionnelle. Nous ne savons toujours pas comment les coraux profonds modulent leurs associations symbiotiques pour se développer dans des environnements qui reçoivent moins de 1% de la lumière de surface.

Pour mieux comprendre comment les coraux constructeurs de récifs peuvent survivre avec si peu de lumière, le programme DEEPHOPE a réuni l’expertise scientifique d’un consortium international et l’expertise d’exploration sous-marine d’UNDER THE POLE. Ce programme a permis pour la première fois d’étudier les coraux scléractiniaires photosynthétiques sur un large gradient de profondeur (6 à 172 m) et à une grande échelle géographique (5 archipels de Polynésie française) afin de repousser les limites de notre connaissance sur les coraux.

Cette étude a permis la découverte d’un corail dur associé à des zooxanthelles à 172 m de profondeur, le plus profond du monde recensé à ce jour. Les analyses des communautés symbiotiques montrent que le corail, identifié comme Leptoseris hawaiiensis, survit à une telle profondeur en hébergeant des Symbiodiniaceae dans ses tissus, principalement du genre Cladocopium, mais aussi une espèce d’algue endolithe du genre Ostreobium dans son squelette. Ces algues présentes dans le squelette du corail sont adaptées pour réaliser la photosynthèse dans la quasi-obscurité, en utilisant des longueurs d’onde plus courtes par rapport aux zooxanthelles, et ainsi optimiser la capture de la lumière. Morphologiquement, L. hawaiiensis est caractérisé par un squelette mince et plat, qui est optimal pour capter la lumière et limiter la calcification du squelette. L. hawaiiensis semble donc utiliser différentes stratégies pour s’acclimater et survivre malgré le manque drastique de lumière.

Ce travail inscrit un nouveau record de profondeur pour les coraux constructeurs de récifs à 172 m et offre une nouvelle vision des récifs coralliens. Ces écosystèmes ont été largement étudiés dans les eaux peu profondes, ce qui représente moins d’un cinquième de la profondeur totale des récifs coralliens tropicaux. La profondeur est une dimension qui ne peut plus être ignorée dans les études futures du fonctionnement des écosystèmes coralliens. Une meilleure compréhension du fonctionnement des ces écosystèmes est essentielle pour la mise en oeuvre de mesures de gestion et de préservation efficaces de ces écosystèmes menacés.

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“Deep diving in French Polynesia reveals new insights on the ecological importance of mesophotic coral ecosystems”. Présentation orale, 15th International CoralReef Symposium (ICRS), Allemagne, juillet 2022

“Tropical black corals have higher thermal sensitivity than temperate ones”. Présentation orale, 15th International CoralReef Symposium (ICRS), Allemagne, juillet 2022

High susceptibility of tropical black corals in comparison with temperate and subtropical ones”. Présentation orale, Gordon Research Seminar & Poster presentation, Gordon Research Congress, juillet 2022

Les coraux mésophotiques: présentation du projet DEEPHOPE“. Présentation orale auprès de la direction des Ressources Marines, Polynésie française, novembre 2021

Does high-frequency temperature fluctuations at depth increase the thermal resilience of local populations? Comparison between antipatharians and scleractinians from Mo’orea, French Polynesia“. Présentation orale, conférence PhysioMar, Nouvelle-Zélande, Septembre 2021

Les enjeux de l’exploration scientifique de la zone mésophotique: des coraux aux forêts animales marines“. Présentation orale, Congrès mondial de la nature de l’UICN, France, septembre 2021

Deep diving in paradise shines new light on the twilight zone: preliminary results of the DEEPHOPE mesophotic programme in French Polynesia”. Présentation orale, 14th International Coral Reef Symposium (ICRS), Allemagne, juillet 2021

Do we really know the scleractinian coral’s microbiome in the twilight zone?”. Présentation orale, 14th International Coral Reef Symposium (ICRS), Allemagne, juillet 2021

Is local adaptation driving thermal tolerance at mesophotic depths? Insights from Stichopathes sp. subjected to internal waves in Mo’orea”. Présentation orale, Society for Experimental Biology, virtual conference, juillet 2021

Responses of antipatharians to heat stress: an eco-physiological study of a mesophotic species from French Polynesia”. Présentation orale, YOUMARES 11 Conference, Allemagne, octobre 2020

Ocean warming effects on a mesophotic antipatharian species from French Polynesia”. Présentation d’un poster, Young Researchers’ Overseas Days 2020, Académie Royale des Sciences d’Outre-mer, Belgique, décembre 2020

En quête du corail noir de Polynésie française”. Présentation orale, Prix Europcar 2019 pour la recherche, Polynésie française, décembre 2019

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