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Apports de l'ADN environnemental (ADNe) et du traitement automatique d'images de vidéos appâtées (BRUVS) pour l'étude des communautés de poissons de Nouvelle Calédonie

Objectifs et contenu


La diversité biologique subit une crise sans précédent liée aux activités humaines décrite comme une nouvelle extinction de masse. Cette défaunation anthropocène induit le besoin urgent de caractériser la biodiversité à travers les écosystèmes où l’Homme devient un facteur de disruption important.

En milieu tropical, l’emphase a communément été faite sur les récifs coralliens peu profonds. Pourtant, les fonds sédimentaires entre ces récifs et la terre représentent 50 à 90 % de la surface du plateau continental tropical. Cet espace regroupe une grande diversité d’habitats (fonds de sable, herbiers, …) qui servent à beaucoup d’espèces associés aux récifs coralliens le long de leur cycle de vie (reproduction, nurserie, nourriture, …). Au-delà de la barrière de corail, dans les environnements plus profonds, les monts sous-marins sont des montagnes sous-marines dont le sommet ne perce jamais la surface. Ces derniers sont qualifiés de hotspots de biodiversité agrégeant une faune marine benthique, pélagique et profonde. La présence importante d’espèces longévives à intérêt commercial les a rendus vulnérables à la surexploitation, conduisant à des extinctions locales de stocks.

Si les poissons représentent globalement un bon indicateur écologique des écosystèmes aquatiques, l’aspect invasif, extractif et destructif des méthodes de pêche pousse les chercheurs à trouver des techniques alternatives pour étudier leurs communautés. Les comptages en plongée sous-marine (UVC) sont adaptés aux environnements récifaux et peu profonds. Cependant, les contraintes physiques associées (profondeur et temps d’immersion) empêchent l’étude d’habitats plus profonds ou plus vastes. Les méthodes assistées par caméra, plus particulièrement les « BRUVS (Baited Remote Underwater Video Stations) » sont reconnues comme méthode robuste et réplicable pour étudier les communautés de poissons. Malgré l’accessibilité grandissante de cette technique, elle reste freinée par le traitement chronophage des vidéos et l’expertise du visionneur pour reconnaître les espèces. Les lacunes et coûts élevés de ces méthodes traditionnelles appellent alors à un saut technologique supplémentaire en ingénierie sous-marine. L’intelligence artificielle (deep learning) permet aujourd’hui d’automatiser les processus fastidieux comme la détection et l’identification d’objets sur des images vidéo. Par ailleurs, l’ADN environnemental (ADNe) est une technologie récente et puissante qui permet de caractériser la faune d’un milieu (e.g. les espèces de poissons) en extrayant l’ADN résiduel présent dans l’eau ou le sol qui a été relâché par les animaux.

Ce projet de thèse a pour ambition d’étudier les communautés de poissons d’écosystèmes moins bien connus, notamment les fonds sédimentaires du plateau continental et les monts sous-marins en s’appuyant sur les dernières technologies de génétique (ADN environnemental - ADNe) et de traitement d’images (réseaux de neurones et deep-learning sur images issues de stéréo-caméras appâtées).

Les principaux objectifs du projet sont les suivants :

  • Comparer les limites, les potentiels et la précision des caméras appâtées et de l’ADNe sur des habitats « mal connus » (fonds meubles et fonds profonds) mais aussi sur des habitats mieux connus (récifs coralliens)
  • Utiliser ces deux méthodes pour étudier la structure des communautés de poissons des fonds lagonaires et du sommet des monts sous-marins de la Nouvelle-Calédonie
  • Développer un outil vidéo automatique de reconnaissance d’espèces indicatrices et/ou d’intérêt commercial dans la perspective d’utilisation pour des études et suivis ultérieurs.

Début/fin de projet : 2019-2022

Nos projets en lien avec REEF :
EFEMAIR

Documentation


Baletaud F, Gilbert A, Mouillot D, Côme JM, Vigliola L. Baited videos reveal fish diversity in the vast soft bottom habitats of a tropical lagoon.
Poster présenté à ICRS 2021 VIRTUAL. 14th International Coral Reef Symposium ; 2021, Juil. 19-23 ; Brème, Allemagne

Co-financeurs


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