N° du semestre

N° du
semestre
Libellé de l’UE
1
Océanographie générale
1
Océanographie biologique
1
Océanographie chimique
1
English for oceanography
1
Projet en environnement I
1
Projet en environnement II
1
Modélisation
environnement marin
1
statistique
2
MQEM : Méthodes
Quantitatives avancées en
milieu marin
2
Contenu
en
EMFE : Ecologie Microbienne
Présentation progressive des connaissances en 3 étapes
1-: rappels des caractéristiques fondamentales des masses
d’eau océaniques et des échanges d’énergie à l’interface
océan-atmosphère ;
2 : compréhension de grands types de circulation des
masses d’eau océaniques et méthodes pratiques de calcul
de flux massiques ou de vitesses de courant adaptées aux
études d’écologie marine ;
3 application des connaissances acquises sur les
caractéristiques hydrologiques et la circulation des masses
d’eau océaniques au fonctionnement particulier des bassins
Austral, Atlantique et Pacifique et au fonctionnement
particulier de la Méditerranée eurafricaine.
1.Les grands ensembles végétaux et la production primaire
marine,
2.Les
écosystèmes
pélagiques
:
Phytoplancton,
zooplancton, réseau microbien,
3.Le contrôle hydrodynamique de la production primaire
pélagique
,4.Biogéographie et typologie des écosystèmes pélagiques
marins,
5.Les écosystèmes benthiques : Rôle du substrat dans la
structuration et le fonctionnement, notions de faciès.
6.Flux de matières et d’énergie : Réseaux trophiques,
couplage pelagos–benthos.
Composition chimique de l’eau de mer : Les composés
majeurs de l’eau de mer exemples de variation de la
composition relative des éléments majeurs. Les éléments
biologiquement actifs (oxygène et macronutriments) : stock,
flux distribution et relation avec la circulation générale. Le
système des carbonates
Notion de salinité, Oxygène dissous, étude de profils),
Macronutriments (fractions mesurables de l’azote et du
phosphate, méthodes de mesure, calculs de concentration
et de gradients, notion de flux), Equilibre des carbonates
(construction des diagrammes log-log).
Détermination des variables suivantes dans l’eau de mer:
oxygène dissous, salinité, masse volumique, sels nutritifs,
chlrophylle a, pH, alcalinité, calcium, azote organique
dissous et particulaire.
A partir de sources et de sites web professionnels : lire,
écouter, regarder, présenter et interagir à l’oral sur des
sujets d’actualité en océanographie/océanologie ; apprendre
les bases de la rédaction scientifique ; intervenir seul et en
groupe dans le contexte de présentations formelles avec
support visuel informatique et poster
Stage de recherche ou recherche bibliographique sur un
sujet environnemental
Stage ou de recherche ou recherche bibliographique sur un
sujet environnemental
Nous présentons dans cette UE les méthodes de conception
de modèles dans les sciences de l’environnement. A travers
des
exemples,
nous
introduisons
les
méthodes
mathématiques nécessaires pour extraire l’information des
modèles. Les notions mathématiques abordées portent sur
l’algèbre linéaire, les équations différentielles, l’initiation à la
théorie des systèmes dynamiques (notion d’équilibres,
stabilité, comportement qualitatif de solutions, …). Les
applications portent sur l’étude de modèles classiques de
dynamique des populations.
En statistique, quelques rappels sur la théorie des
probabilités et les lois de probabilités usuelles sont
présentées.
D’un point de vue théorique, nous abordons des méthodes
standards d’analyse multivariées dont l’objectif consiste à
extraire l’information contenue dans le tableau de données
en tenant compte des relations entre variables. Description
d’un tableau de données. Statistiques de base. Corrélation /
Covariance. ACP, AFC, Analyse discriminante. ACP pour
des courbes. Représentation graphique de courbes.
Etudes des communautés et des processus procaryotiques
du cycle de l’azote et facteur de régulation (dénitrification,
Crédits
Volume
horaire
étudiant
6
60
6
60
6
60
6
38
3
6
2
semaines
4
semaines
3
30
3
30
6
50
6
50
et
Fonctionnement
Ecosystèmes
des
2
GEN : Génétique des
populations et
phylogéographie
2
PERT : Perturbation
Anthropique
2
Nutrition minérale des
producteurs primaires
2
Stage
2
DIV ; Diversité du vivant et
rôle dans la biosphère marine
2
INDI : Indicateurs de la
qualité du milieu marin
2
STRAT : Stratégie adaptatives
des organismes marins
nitrification, réduction dissimilative du nitrate en ammonium,
anammox, fixation d’azote, assimilation, minéralisation de
l’azote) Etudes des communautés et des processus
procaryotiques impliqués dans le cycle du carbone et facteur
de régulation (fixation du carbone, hétérotrophie,
méthanogénèse,
methanotrophie,
minéralisation
du
carbone)Etudes des communautés et des processus
procaryotiques impliqués dans le cycle du soufre et facteur
de régulation
.- rappels: historique, équilibre de Hardy-Weinberg, dérive,
migration, mutation, sélection
- structuration des populations en milieu marin
- phylogéographie: principes, interprétations, application à la
Méditerranée
- analyses de données de séquence: impact de la sélection,
des processus démographiques, introduction à la théorie de
la coalescence
- TD d'analyses de données génétiques sur ordinateur
- aspects génétiques des processus de spéciation
Différents types de perturbations (naturelles et anthropiques)
et de stress en milieu marin. 4. Impact des perturbations sur
quelques
grands
types
d'écosystèmes
marins.
1.Eutrophisation côtière, proliférations de micro et
macrophytes, rôle des microorganismes dans la
transformation des polluants en milieu marin (biorémédiation
des déversements d'hydrocarbures, transferts de polluants
dans les réseaux trophiques),
1-Introduction (nutrition minérale et biodiversité – le
paradoxe du plancton, caractéristiques d’une culture en
milieu fermé, principe de la culture continue, modèles à un
compartiment, à deux compartiments, à plus de deux
compartiments),
2.Nutrition minérale : les macronutriments (absorption et
assimilation de l’azote, du phosphore, mobilité des
organismes et compétitivité vis-à-vis du phosphore,
métabolisme du silicium et morphogenèse du frustule des
diatomées),
3.Nutrition minérale : les métaux-traces (fonctions
physiologiques des métaux, biodisponibilité des métaux,
mécanismes d’absorption des métaux, relation avec la
spéciation, compétition interspécifique et rôle des ligands,
mécanismes de régulation de la concentration intracellulaire,
compétition entre métaux et toxicité),
4.Les équilibres dissociation-diffusion5.Compétition entre espèces (rapport nutritif optimal,
coexistence et dominance, compétition dans un milieu
variable, co–limitations nutritionnelles).
Stage de recherche sur un sujet environnemental
1.Origine et évolution de la diversité du monde vivant. Les
méthodes qui
permettent de la comprendre. Diversité et spécificité des
principaux phylums et
règnes de Procaryotes et d'Eucaryotes : Bactéries, Archées,
Alvéolés, Discicristates,
Rhizaria,
Plantae,
Straménopiles,
Opisthochontes
(Microsporidiues, Fungi,
Choanoflagellés et Métazoaires). Pour chacun de ces
taxons, on se centrea sur les
caractères spécifiques (marqueurs biochimiques, caractères
dérivés, biologie,
écologie et rôle en milieu marin.
Description des principaux indicateur chimique et biologique
et de la qualité du milieu dans les sédiment et la colonne
d’eau : Ammonium, chlorophylle,DBO,métaux lourds ,
Espèces indicatrices (macrophyte, métazoaire benthique,
phytoplancton toxique, bactérie indicatrice de contamination
fécale…), réglementation, réseau nationaux de surveillance.
Etude de cas
. Physiologie des poissons. Au travers du modèle biologique
"poisson", le rôle des systèmes sensoriels (olfaction, vision,
chémo- et électro-réception) dans la biologie de ces
organismes, et en quoi cela a des implications sur les
stratégies de détection des proies, de regroupement des
individus, etc..
Modes de vies : caractéristiques majeures de la compétition
6
50
6
50
6
50
6
50
6
50
6
50
6
50
2
PAL :Paléoclimatologie,
paléocéanographie
2
Initiation à la modélisation
côtière
2
ECON : Initiation à
l’économie de
l’environnement
2
HET : Hétérogénéité des
Ecosystème approche
Théorique et appliquée
2
TEMP : Analyse de séries
chronologiques et traitement
de signal.
intra- et interspécifiques, en particulier pour mieux aborder
les stratégies larvaires et de colonisation, mais aussi le
parasitisme. Stratégies alimentaires :différents types de
réponses alimentaires, pour ensuite aborder les
mécanismes et stratégies de sélection des proies.
Elements et principes de climatologie, fonctionnement du
climat
Rôle des circulations générales atmosphériques et
océaniques dans la régulation du climat. Réponses des
environnements aux changements du climat. Notions de
proxies paléoclimatiques dans les séquences sédimentaires
et les glaces polaires et calibration chronologique des
enregistrements. Théorie astronomique des paléoclimats :
variations climatiques à l’échelle des derniers millions
d’années.
Développements récents en paléoclimatologie : la haute
résolution temporelle des derniers cycles climatiques.
Contraintes géodynamiques à long terme sur le Climat
global : tectonique des plaques et paléocéans.
Conséquences d'un impact : la limite Crétacé/Tertiaire,
Strangelove Ocean.
Climats chauds et océans stratifiés du Crétacé. Les
événements du Miocène et le développement du système
océan/climat actuel.
Le système d'équations de la dynamique des fluides
intégrées sur la verticale
La grille de calcul du modèle_Discrétisation des équations
selon le schéma numérique en différences finies de type
AD-Présentation de l'organigramme et du code Fortran du
modèlé-Rappels sur les fluides et leur écoulement :
définition d’un fluide, Propriétés des fluides et de leur
écoulement – masse volumique et densité, viscosités
moléculaire, cinématique et dynamique, viscosité d’un
mélange fluide-particules –, écoulement laminaire et
turbulent – nombre de Reynolds -Les principaux processus
hydrodynamiques côtiers et leur impact sur le sédiment :
écoulement en chenal ouvert – les fleuves –, écoulements
oscillatoires – marée, vagues et les houles, ondes internes,
courants de turbidité-Tensions exercées sur le fond par un
courant ou par un mouvement oscillatoire
Qu'est-ce que l'économie de l'environnement ? Les outils de
l'économie Fondements théoriques de l'évaluation
environnementale. Les différentes méthodes de l'évaluation
environnementale. Défaillances de marché, biens publics et
externalités. La régulation politique de l'environnement.
L'internalisation des effets externes. Les politiques de
l'environnement. Le changement climatique et le protocole
de Kyoto. Comparaison et choix des instruments en absence
et en présence d'incertitude.
- Les concepts et théories en écologie : origine et évolution ;
- Le concept d’écosystème et d’hétérogénéité ;- Ecologie
des paysages ;- Théorie des systèmes et complexité
(réseaux de communication) ;- Structures et intégration des
structures dans l’écosystème, variabilité, stabilité, échelles
spatiales et temporelles,
évolution des structures ; Géométrie de la Nature (fractale, théorie constructale) ;Thermodynamique appliquée à l’écologie (concepts
d’émergie et d’exergie) ;- Mesure de l’hétérogénéité ;Impact de l’hétérogénéité sur la dynamique des populations.
Méthodes et techniques d'analyse des séries temporelles en
biologie, écologie et océanographie (essentiellement les
séries temporelles stationnaires).
Point de vue des observations, point de vue des variables.
- Introduction : amplitude, fréquence, échantillonnage,
exemples de séries réelles, problèmes à résoudre.
-Analyse dans le domaine du temps : tendance, saisonnalité,
modèles de prévision simple (additif, multiplicatif),
Estimation de modèle, Stationarité à l'ordre 2, fonctions
d'autocovariance et d'autocorrélation, moments d'ordre
supérieur, modèles AR, ARMA. Etude de cas.
- Analyse dans le domaine des fréquences : analyse
spectrale des séries stationnaires d'ordre 2, Analyse de
Fourier, périodogramme, densité spectrale, filtrage linéaire.
- Modélisation par chaînes de Markov, processus
de renouvellement, processus de diffusion
6
50
6
50
6
50
6
50
6
60
2
MODA : Modélisation des
Environnements Marins,
techniques Avancées
3
EMM : Ecologie microbienne
marine avancée
3
ACLAP : Apprentissage
classification et prévision
3
AERME1 : Approche
Ecosystème ressource Marine
exploitée I
3
AERME2 : Approche
Ecosystème ressource Marine
exploitée II
3
PROT 1: Protection
restauration Gestion Durable
1
Elément de réflexion sur les apports de la théorie et de la
modélisation en écologie et en évolution des stratégies des
organismes. Nous présentons une démarche qui permet, à
partir d’une liste d’hypothèses biologiques et écologiques,
d’élaborer une formulation pour un processus, puis de
l’intégrer dans un modèle.
La théorie des systèmes dynamiques, la théorie des jeux
évolutive.
méthodes de résolution analytique. Nous présentons des
modèles enzymatiques, des modèles de croissance de
populations, d’interactions biotiques et des modèles de
biogéochimie. La structuration des populations (en âge,
poids, spatiale, …). Le principe d’exclusion compétitive, le
paradoxe du plancton, le paradoxe de l’enrichissement, les
effets d’une structuration, les problèmes d’hétérogénéité
environnementale fournissent des exemples étudiés en TD.
Les modèles d'évolution de stratégies individuelles sont
abordés de manière générale à travers la théorie des jeux et
avec eux les notions d'équilibre de Nash et de stratégie
évolutivement stable (ESS). Les jeux évolutifs en "forme
normale" constituent un développement important du cours
et amènent à la présentation d'outils spécifiques. Les
modèles de dynamique des réplicatieurs complètent cette
partie du cours en permettant d'évaluer de manière très fine
comment peut agir la dynamique de la sélection naturelle
confrontée à plusieurs stratégies en concurrence.
Les applications sont basées sur des exemples
d'interactions de coopération, de parasitisme, de
compétition, de sélection sexuelle
.-La boucle microbienne. Apport de la métagénomique dans
la compréhension des acteurs écologique microbiens marins
-Impact des éléments génétiques en écologie microbienne
Communauté et éléments nutritifs (oligotrophie, Carence
nutritionnelle, Etat viable/non viable-actifs/non actifs -Impact
de la nature du carbone (labile/récalcitrant)
- intervention d’enzyme extracellulaire pour la mobilisation
des
éléments
nutritifs
Impact
des
conditions
environnementales sur l’activité et la présence des
microorganismes
-présence/absence d’oxygène (particule, OMZ, sédiment)
-remaniement sédimentaire
-les nouveaux métabolismes marins impliquant l’énergie
lumineuse
-l’impact de la pression
-l’impact de la température
Notion de distance entre objets. Arbre de régression, arbre
phylogénétique, SVM,
Classification supervisée et non-supervisée, moindres
carrés, plus proche voisin,
bootstrap, prédicteurs agrégés, mesure d’incertitude, erreur
de prévision
Enjeu et contexte des approches écosystémiques des
ressources marines et de leur exploitation. Ecologie
trophique et quantification des interactions trophiques par
microchimie et analyses isotopiques. Modéliser les
interactions trophiques dans les écosystèmes marins.
Interactions ressources et environnement : dynamique
spatio-temporelle du recrutement des poissons.
Interactions ressources et environnement : régime shift et
alternance d'espèces. Effets de la pêche et du climat sur la
dynamique des écosystèmes hauturiers. Modélisation
spatiale des interactions ressources pêche- environnement
en dynamique des populations hauturières.
Interactions
spatiales
ressources-environnement
:
approches
géostatistiques.
Le développement durable, dans un contexte de conflits
entre usages et protection ; biodiversité et protection des
espèces. Instruments de protection du milieu marin :
conventions internationales, législation, AMP, ZNIEFF,
Natura 2000, contrôle des rejets solides et liquides, etc. 3.
Les instruments et les pratiques de gestion : réseaux de
surveillance, bioindicateurs, bio-marqueurs. Eléments
généraux sur les effets de la pêche et de l’aquaculture sur
les milieux marins.
6
50
6
50
3
25
3
30
3
30
3
25
3
PROT 2: Protection
restauration Gestion Durable 2
3
CONT : Hydrocarbures et
contaminants organiques :
devenir et impact
3
SDME : Système dynamique
en écologie
3
SPAT : Statistique spatial
3
EVACO : Evolution
adaptation et co- évolution
3
Macroevolution et
environnement
3
Evolution des génomes, outils
bio informatiques
Génétique de la conservation. Les aires marines protégées
et les récifs artificiels. . Les stratégies de restauration. .
Gestion intégrée des espaces et des usages
- Contaminants organiques (origine, nature, caractéristiques
physico-chimiques, taux de contamination des écosystèmes
marins) ;- Devenir en mer : processus abiotiques et
biotiques régissant leur devenir en mer ;- Impact sur la
structure et le fonctionnement des écosystèmes marins
(transferts au sein des réseaux trophiques, écotoxicologie) ;Impact sur les activités anthropiques (exploitation des
ressources marines, tourisme, santé) ;- Moyens de lutte
(physique, chimiques et biologique) ;- Groupes microbiens
(Bacteria, Archaea, Fungi) impliqués dans les processus de
transformation et de dégradation des contaminants
organiques ;- voies métaboliques et gènes impliqués dans la
transformation et la dégradation des hydrocarbures
(aérobiose et anaérobiose) ;- bioremédiation des
écosystèmes marins contaminés ;- Etude de cas (travail
étudiant personnel d’analyse critique portant sur des cas de
pollution d'écosystèmes marins par les contaminants :
cause, impact, devenir de la pollution et moyens de lutte
employés).
Nous présentons ici : les attracteurs d’un système
dynamique, la sensibilité aux conditions initiales, l’exposant
de Lyapunov, la section de Poincaré, notions de théorie des
bifurcations, stabilité structurelle, dynamique symbolique,
exemples de modèles de dynamiques des populations
présentant des comportements dynamiques complexes.
Toutes les notions vues en cours seront également
appliquées au cours de séances sur ordinateur
1.Panorama des méthodes de statistiques spatiales et des
recherches dans le domaine; hypothèses et modèles en
géostatistique; étude variographique de données spatiales ;
les différents krigeages (KS, KO, KU, KDE) et leur mise en
oeuvre. Introduction rapide à la géostatistique multivariable
(cokrigeage). Introduction aux processus ponctuels
(modèles de PP, fonctions K et L, tests de type MC,
interaction entre 2 PP).
Modèles de dynamiques adaptatives. Adaptation par
variation-selection de caractères quantitatifs sujets à
mutations de faible effet. Modélisation de la valeur sélective.
Equation canonique des dynamiques adaptatives. Notion de
singularité évolutive et classification de leurs propriétés.
Conséquences des mutations à grands effets. Réponses
aux changements globaux : analyse des bifurcations. Autres
méthodes de modélisation : Théorie des jeux, Génétique
quantitative, IBMs.
Analyse numérique.Etude numérique des fonctions de
fitness, de l'équation canonique, des singularités évolutives.
Analyse de bifurcations. Simulations individus-centrées.
Applications.Radiation adaptative chez E. coli, co-évolution
d’un système mutualiste, co-évolution de la prédation,
diversification évolutive, suicide évolutif, dynamiques "reine
rouge.
-Definition de l'evo-devo. Historique et grandes questions
(chez les plantes et métazoaires) ou l'utilisation d' outils et
concepts modernes au service de l'évolution et de l'anatomie
comparée.
-une discipline récente l'éco-dévo ou identifier l'influence de
l'environnement sur les processus développementaux
-les liens entre évo-dévo et éco-dévo: changements
environnementaux et conséquences potentielles à court et
long terme sur l'évolution des organismes
TD/TP: quelques exemples illustrant liens entre territoire
d'expression de gènes et structures morphoanatomiques;
exposés sur analyse d'articles, TP sur effets de produits
chimiques sur processus développementaux
-Taille et composition des génomes: composition, codon (et
usage), séquences codantes/non codantes, introns,
séquences régulatrices, junk DNAprincipaux mécanismes
d'évolution des génomes: modifications de séquence,
duplications, évolution concertée/divergence, transferts
horizontaux,
éléments
transposables,
translocation/recombinaison,
domain
shuffling,
taux
d'évolution
3
25
6
50
3
30
3
30
6
50
3
30
6
60
4
stage
-rappels sur les techniques d'acquisition de séquences et
présentation des outils bioinformatiques pour l'étude des
génomes- Exemples pratiques d'utilisations et débouchés
-recherche/rapatriements/alignements
de
séquences;
comparaison de séquences (composition, codon usage bias,
taux d'évolution...), détermination d'amorces pour PCR,
séquençage..., prédictions de sites, ORF et domaines...
Stage dans un laboratoire de recherche de 4 mois
30