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Le projet OCEANOMICS

Les objectifs

OCEANOMICS est un projet des Investissements d’Avenir, dans la section Biotechnologie et Bioressources. Son nom est tiré du titre anglais « wOrld oCEAN biOressources, biotechnologies and Earth-systeM servICeS » dont l’équivalent français est « Biotechnologie et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques ».

 

Promouvoir une utilisation rationelle et durable du plancton

Le projet OCEANOMICS vise à promouvoir, en France, une utilisation rationnelle et durable d’un des écosystèmes les plus importants en termes de changement écologiques globaux et de bioressources : le plancton océanique. Le problème n’est pas simple, car la biomasse relativement délayée des systèmes planctoniques est encore très mal connue en termes de biodiversité et potentiel biotechnologique. Le domaine planctonique marin comprend plus de 98% du volume biosphérique, et la France planctonique est 20 fois plus étendue que sa surface terrestre. Chaque litre d’eau de mer contient de 10 à 100 milliard d’organismes  (virus, procaryotes, protistes, et métazoaires). Ces communautés sont caractérisées par un taux de renouvellement très rapide, des interactions biotiques intenses, une ressource énorme de formes de vie et de composés bioactifs encore inexplorés.

 

OCEANOMICS, la suite de l'expédition Tara-Océans

Dans sa phase exploratoire, le projet OCEANOMICS s’appuie sur le succès de l’expédition Tara-Océans, une entreprise publique/privée qui a récolté des échantillons et données éco-morpho-génétiques dans 11 fractions de tailles organismiques couvrant l’ensemble des communautés planctoniques -des virus aux animaux- sur plus de 150 sites et 3 profondeurs à travers les océans planétaires. OCEANOMICS propose une combinaison de protocoles de séquençage et d’imagerie à très haut débit pour extraire l’information de cette collection unique à plusieurs niveaux systémiques : ADN, ARN, phénotypes. Des comparaisons de ces nouvelles données aux métadonnées environnementales et aux nouveaux génomes et transcriptomes de souches/organismes planctoniques de référence séquencés dans le cadre du projet permettent d’envisager une compréhension taxonomique, métabolique, et éco-systémique profonde de la structure, de la dynamique, et de l’évolution de la biodiversité planctonique.
En parallèle, cette nouvelle connaissance est utilisée dans le cadre de collaborations avec nos partenaires privés afin de:

  • transférer les nouvelles technologies et méthodes de séquençage/imagerie haut débit à des études de cas en biomonitoring aquatique,
  • procéder à du phénotypage d’échantillons environnementaux et de souches de choix pour l’analyse de leur lipides, métabolites secondaires, et exo-métabolomes,
  • cribler des souches de choix pour leurs composés bioactifs d’intérêt pharmaceutique, nutraceutique, en aquaculture, cosmétique, et dans les secteurs de l’agriculture et de l’environnement.

 

Par ailleurs, OCEANOMICS sert de cas d’étude pour définir un modèle juridique équilibré pour la bio-prospection du plancton marin.

Mobilisant plusieurs centres de recherches français et internationaux majeurs, OCEANOMICS opère à la croisée de plusieurs initiatives nationales et européennes, et se veut ainsi être un puissant catalyseur pour accompagner la France dans la "révolution bleue".

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Pourquoi OCEANOMICS ?

Le projet Investissements d’Avenir OCEANOMICS s’appuie sur l’expédition Tara-Oceans qui a réalisé, à l’échelle planétaire, un arrêt sur image des écos}stèoec marins pélagiques pour lesquels relativement peu d’études détaillées ont été entreprise à ce jour. L’utilisation de technologies de pointe et à haut débit dans les domaines de l’imagerie et du séquençage, associées à une grande quantité de métadonnées environnementales, devraient permettre la mise en évidence d’une importante diversité structurale et métagénétique des différentes formes de vie présentes dans les communautés planctoniques. Cette énorme quantité de données est analysée et exploitée grâce à l’implication de groupe de recherche français de grande renommée, associés à des partenaires privés de choix agissant dans différents domaines industriels.

 

 

La biodiversité marine, un atout majeur pour accompagner la France dans la « révolution bleue ».

Les technologies haut-débit, développées ces dernières années dans les domaines des biotechnologies, permettent maintenant d’aborder les études des écosystèmes marins à la même échelle que celles menées pour les écosystèmes terrestres. Les océans peuvent être analysés aux niveaux moléculaire et cellulaire grâce aux techniques dites « -omics » ainsi qu’aux techniques d’imagerie de pointe. Outre la description de la biodiversité présente dans un échantillon d’eau, il est aussi possible d’identifier les liens existants entre les gènes et l’environnement. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour le suivi de la qualité des eaux océaniques et côtières, mais aussi pour une nouvelle utilisation rationnelle des bioressources marines en agronomie, en biotechnologie ou encore en chimie. En 2009, le Livre Bleu du Grenelle de l’Environnement souligne que la mer est le premier potentiel de vie de l’Humanité : potentiel alimentaire grâce au plancton, aux algues et protéines animales ; potentiel médical grâce aux enzymes et aux molécules issues des organismes marins ; potentiel énergétique ; potentiel scientifique avec un nombre d’espèces connues très faible par rapport au nombre total estimé ; et enfin potentiel économique avec de nombreux métiers qui s’y rattachent. Les biotechnologies marines sont aujourd’hui un composant majeur des biotechnologies. Le France est particulièrement bien placée pour explorer et pousser cette nouvelle frontière de l’innovation : c’est la seule nation européenne présentant des territoires dans tous les océans du globe et c’est la seconde nation mondiale ayant le plus grande zone économique exclusive (espace maritime sur lequel un Etat exerce des droits souverains en termes d’exploration et d’usage des ressources) qui représente 20 fois la surface du territoire terrestre. Le France est en mesure de développer rapidement l’exploration de ces territoires relativement méconnus. Ceci s’illustre par le financement de deux projets d’envergure dans le domaine des biotechnologies et bioressources marines par les Investissements d’Avenir : IDEALG et OCEANOMICS, tous deux coordonnés à la Station Biologique de Roscoff.

 

La haute valeur ajoutée du plancton océanique.

A l’échelle planétaire, on estime que le plancton représente environ 98% de la biosphère. Chaque litre d’eau de mer grouille d’organismes vivants de toutes sortes (virus, procaryotes, protistes, microalgues et animaux): plusieurs dizaines de milliards y sont présents. Outre son implication dans le changement global, de part cette énorme biodiversité, le plancton est aussi un immense réservoir de gènes, de molécules et de réseaux entre organismes. En conséquence, ces écosystèmes présentent un potentiel colossal pour leur utilisation rationnelle dans une bioéconomie fondée sur la connaissance. A titre d’exemple, apporter des connaissances de pointes sur les voies métaboliques complexes qui caractérisent ces organismes, sélectionner des souches modèles d’intérêt et apprendre à les cultiver à grande échelle font partie des tâches du projet OCEANOMICS, dans le but de savoir produire des composés naturels à fort potentiel, tout en préservant les ressources naturelles des océans.
OCEANOMICS, la Science et l’Industrie. La France est avant tout un « pays planctonique » et dans ce domaine, les besoins du secteur de l’industrie (bio-fiouls, composés bioactifs, nouvelles nanotechnologies, etc…) rejoignent les grandes questions scientifiques autour de la biodiversité du plancton. Les obligations légales croissantes concernant le suivi des écosystèmes marins, la prévention contre le bio-fouling sur différents types d’installations côtières et off-shores ou contre la propagation d’espèces invasives par les eaux de ballast, illustrent la nécessité de développer des techniques de pointes pour un suivi global des eaux marines. Dans un tel contexte, OCEANOMICS analyse et organise une quantité énorme de données issues de l’expédition Tara-Oceans, avec pour finalité, la compréhension globale du fonctionnement de ces écosystèmes et le criblage de nouvelles espèces de choix pour la recherche de composés à haute valeur ajoutée. Le caractère public / privé du partenariat OCEANOMICS est essentiel à l’élaboration d’un projet de recherche scientifique, mais aussi pour permettre à l’industrie d’accéder à une nouvelle ressource.

 

OCEANOMICS, un contexte légal et éthique.

L’utilisation des bioressources marines collectées dans toutes les eaux du globe implique que les recherches effectuées soient conformes aux différentes conventions internationales sur leur accès, leur utilisation à des fins de recherches et leur exploitation. OCEANOMICS est le premier cas d’étude en France sur l’application du protocole de Nagoya pour les ressources génétiques marines. Cela permettra aux biologistes marins d’être informés sur le cadre légal lié à l’accès aux bioressources et à leur utilisation et de confronter leurs besoins aux règles de protection environnementale.