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contrat doctoral Perception et mesure de la biodiversité océanique par la planktoscopie frugale: ergonomie et épistémologie d'un projet de science citoyenne global (h/f)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : lundi 30 mai 2022

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Informations générales

Référence : UMR8129-VINGAU-020
Lieu de travail : PARIS 05
Date de publication : lundi 9 mai 2022
Nom du responsable scientifique : giardino valeria
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 3 octobre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les modèles actuels visant à prédire la dynamique globale des océans et leurs interactions avec le système terrestre sont assez robustes en termes de (bio)physique et de chimie. En effet, les mesures des paramètres (bio)physiques et chimiques de base sont effectuées depuis plus d'un siècle par la flotte internationale de navires océanographiques équipés d'engins standardisés (par ex. bouteilles Niskin, CTD, ...) pour sonder l'océan mondial, et au cours des trois dernières décennies par la télédétection océanique continue et automatisée et la détection in situ (par ex. satellites et flotteurs) à l'échelle planétaire. Cependant, en comparaison, les modèles sont fortement simplifiés et irréalistes en termes de biologie pour une raison simple : la vie océanique, des virus aux animaux, est extrêmement complexe et fragile, et les technologies permettant d'évaluer la complexité de la vie aquatique sont soit émergentes et semi-quantitatives (par exemple, la méta-omique), soit difficiles à mettre en œuvre en mer, en particulier en mode automatisé. Étant donné que les écosystèmes océaniques sont régis par des boucles de rétroaction entre les processus physiques, chimiques et biologiques, aujourd'hui, le plus grand goulot d'étranglement dans notre compréhension et notre capacité à prévoir l'océan est le manque dramatique de données cohérentes sur la biocomplexité à des échelles spatiales et temporelles planétaires.

Des protocoles permettant de mesurer de manière cohérente la biodiversité, des virus aux animaux prospérant dans les eaux marines, existent désormais, comme le montre par exemple la série de procédures de métagénomique et de méta-imagerie appliquées par le consortium Tara Oceans au cours de la dernière décennie. Pour franchir un cap et atteindre la densité de données biologiques nécessaire pour alimenter et contraindre les modèles océaniques mondiaux, la question est de savoir comment mettre en œuvre ces protocoles dans des instruments rentables et ergonomiques qui pourront ensuite être déployés à l'échelle planétaire. Un défi de taille dans le domaine de l'océanographie où le royaume des eaux est si difficile à atteindre.

Dans le cadre de l'initiative "PlanctonPlanète" (P2), nous proposons de surmonter cette barrière en développant une nouvelle génération d'outils modulaires, conviviaux, open-source et rentables permettant à tout « seatizen » de collecter, mesurer et partager de manière cohérente des échantillons et des données sur le plancton. Par seatizen, nous entendons tout citoyen intéressé par la découverte/la mesure de la vie invisible des océans, qu'il soit océanographe, marin de plaisance ou professionnel, membre d'équipage d'un cargo ou d'un navire de guerre, pêcheur, ostréiculteur ou gestionnaire côtier, etc.

La stratégie est donc de (i) réduire drastiquement le coût des outils (frugaux) pour collecter des données sur le plancton ; (ii) construire des outils suffisamment maniables, robustes et ergonomiques pour être utilisés par le marin et donc déployés globalement dans des contextes côtiers ou de haute mer ; (iii) mettre en œuvre le flux de données, leur traitement primaire et leur stockage dans une base de données publique appropriée pour un partage immédiat et global. Au cours des dernières années, P2 a prouvé le concept en réalisant le premier échantillonnage planétaire de plancton basé sur des marins navigants pour l'évaluation de la biodiversité par métabarcodage de l'ADN (de Vargas et al. 2020), et a développé de nouveaux outils pour échantillonner de manière cohérente (filets Coryphaena, Diodon, Fanon), mesurer (PlanktoScope et Lamprey), et stocker/analyser (dans les plateformes web EcoTaxa et ENA) les données de plancton. Le PlanktoScope (PS) est particulièrement prometteur ; il s'agit d'une plateforme d'imagerie miniaturisée, modulaire et open source (https://www.planktoscope.org) pour l'imagerie quantitative en flux du micro-plancton, dont la qualité est comparable à celle d'instruments commerciaux beaucoup plus grands et plus coûteux (Pollina et al. 2020). Sa robustesse scientifique a été validée récemment lors d'une expédition transatlantique à bord de Tara (Meriguet et al. 2022) ; nous pensons que son déploiement mondial pourrait provoquer un changement de paradigme dans les procédures opérationnelles de l'océanographie biologique.


Aujourd'hui, nous sommes à l'étape critique où le premier kit P2 pour l'étude de la biodiversité du plancton peut être déployé parmi les "seatizens" et testé en conditions réelles. En particulier, nous serons en mesure de construire et de distribuer des P2-kits à diverses communautés de travailleurs/amoureux de la mer au cours de deux grands programmes de biologie planétaire visant à explorer l'interface terre-mer le long des côtes européennes (TREC et BIOcean5D, voir ci-dessous). Aujourd'hui, des défis épistémologiques critiques se posent à un projet scientifique marin frugal à grande échelle, défis qui nécessitent une collaboration entre l'écologie marine et les sciences sociales et cognitives.

Pour que le P2 génère des données de bonne qualité, une analyse approfondie de l'ergonomie et de l'épistémologie de l'instrument est nécessaire. Si en physique, en (bio)chimie et en écologie terrestre, les outils automatisés ont rendu possible le changement d'échelle, en biologie marine, les échantillonneurs humains doivent être impliqués dans des processus et des données générées relativement complexes, et une compréhension profonde de l'interface homme-instrument est essentielle. Comment divers citoyens peuvent-ils s'approprier l'instrument et concevoir des plans d'échantillonnage ? Comment celui-ci modifie-t-il à son tour leurs pratiques et leur compréhension de l'environnement marin ?


Quatre défis/objectifs délimiteront l'espace de recherche du projet epistemOcean :

(1) Une étude ergonomique du PS : acceptabilité, utilisabilité en mer, mise à jour continue vers de nouvelles versions incluant des capteurs pour les données contextuelles, comparabilité des données entre les versions et les échantillonneurs citoyens, retour d'expérience des utilisateurs ; (2) Une évaluation comparative de la viabilité et des limites de la science marine frugale/citoyenne, en particulier par rapport aux approches frugales terrestres et non frugales marines existantes ; (3) L'ébauche d'une épistémologie de la science citoyenne, i. e. l'étude des biais et des limites de la science citoyenne. c'est-à-dire l'étude des biais et des pratiques en matière de production de connaissances : qualité des processus, qualité des données, qualité des résultats et de la visualisation des connaissances, déploiement de l'intelligence collective ; (4) Une étude de la manière dont l'utilisation du PS modifie à la fois le paysage des données et la perspective des utilisateurs sur la mer ; avec un ensemble de propositions pour l'éducation.

En étudiant les principes ergonomiques de base nécessaires à l'application sur le terrain d'une science océanique frugale, mais aussi en évaluant les changements cognitifs dans la perception de l'océan (une soupe de vie complexe à travers les "yeux" du PlanktoScope) par les explorateurs assis engagés, epistemOcean est au carrefour entre les SHS et les SDV.

Contexte de travail

Le projet de doctorat s'appuie sur des structures et des projets existants (et passionnants !) et les consolide :
- L'expédition TREC - TRaversing European Coastlines - et le projet synergique BIOcean5D de l'UE déploieront en 2023/24 des laboratoires mobiles et des navires de recherche, dont la goélette Tara, à travers 21 pays côtiers et 35 laboratoires marins, de la Méditerranée à l'Arctique, afin d'évaluer les écosystèmes terre-mer (sol, aérosols, eau, sédiments), une plateforme idéale qui fournira un soutien logistique et de terrain/et de laboratoire marin à epistemOcean.
- Le développement/déploiement du PS est géré par une ONG française dédiée, 'Seatizens of Plankton Planet', qui recrute et coordonne les testeurs et les navigateurs, assure l'interface avec le grand public lors d'événements et dans des contextes éducatifs et muséaux, et recherche des partenaires industriels et institutionnels.
Dans le cadre du projet Biocean5D (2023-2027) récemment financé par l'UE, le projet profitera du recrutement de communautés locales le long du parcours de l'expédition TREC pour organiser des sessions de formation et de test.
- L'IJN a développé une expertise considérable en matière de questionnaires en ligne (>600 études et expériences sur Qualtrics).
- Chacun des deux porteurs impliqués (SBR et IJN) fournira l'accès aux installations et aux ressources (y compris les dépenses de mission), et l'intégration dans les environnements intellectuels respectifs, qui comprennent de grands réseaux nationaux et internationaux.

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