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Métrologie et Instrumentation en Biologie et Environnement

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  Le service MIBE

Certains projets de recherche du Département d’Ecologie de Physiologie et d’Ethologie impliquent une forte composante technique dans la réalisation des expérimentations et pour le recueil de données scientifiques sur le vivant. Le rôle du service MIBE, qui est immergé au cœur des équipes de recherche du DEPE, est de développer une instrumentation innovante répondant au mieux aux contraintes expérimentales des groupes de recherche, favorisant ainsi la prééminence scientifique des équipes du DEPE.

Créé en septembre 2010, ce service profite d’un savoir-faire préexistant à l’IPHC dans le domaine de la mesure sur les animaux sauvages à l’aide de dispositifs électroniques embarqués (bio-loggers). L’équipe a d’ores et déjà à son actif le développement, la mise place et la maintenance des équipements de pesée automatique de manchots (projet Antavia), la réalisation de divers bio-loggers, le développement de robots télécommandés pour les Terres Australes et Antarctiques Françaises, le développement d’actimètres pour passereaux en captivité ou encore la mise en œuvre d’un banc d’électrophysiologie in vitro. A titre d’exemple, des bio-loggers implantés sur des animaux sauvages ont été développés pour collecter des données physiologiques et environnementales dans des environnements extrêmes (température, profondeur de plongée, etc...) sur des durées de plusieurs mois.

Le service est engagé dans une course à la miniaturisation des instruments qui a permis la réalisation de prototypes d’enregistreurs de données réduits à l’extrême (masse de l’instrument < 2g, autonomie > 2 ans) et s’oriente vers le développement de systèmes de loggers complexes communicants, auto-organisés en réseau pour suivre notamment des colonies d’animaux. Les équipements conçus par le service présentent un fort potentiel de valorisation dans des disciplines scientifiques connexes (botanique, océanographie, …).

Composition de l’équipe

Nom email numéro de téléphone
Membres de l’équipe MIBE
Permanents
Mathieu BRUCKER (+33) (0)3 88 10 62 25
Nicolas CHATELAIN (+33) (0)3 88 10 69 41
Julien COURTECUISSE (+33) (0)3 88 10 69 35
Francis CRENNER (+33) (0)3 88 10 69 01
Robin LAESSER (+33) (0)3 88 10 69 26
The-Duc LE (+33) (0)3 88 10 69 38
Marc RICHER (+33) (0)3 88 10 65 85

  Bio-logging

Le suivi des animaux sauvages dans leur milieu naturel renseigne sur leurs capacités d’adaptation aux changements environnementaux et permet aussi de mieux comprendre ces changements en utilisant certaines espèces animales comme éco-indicateurs. De plus, la connaissance de la physiologie des individus permet d’étudier les mécanismes adaptatifs mis en jeux, apportant ainsi des informations précieuses pour la biologie et la recherche médicale. Le succès de ces études passe par la résolution de défis multiples, d’ordre scientifique, méthodologique et technique, défis qui doivent être appréhendés de façon pluridisciplinaire par les ingénieurs et les biologistes.

+ d’info

Ces travaux de recherche sont largement basés sur le suivi de la faune sauvage à l’aide d’enregistreurs de données physiologiques et ...

Ces travaux de recherche sont largement basés sur le suivi de la faune sauvage à l’aide d’enregistreurs de données physiologiques et environnementales (bio-loggers), enregistreurs qui sont fixés à long terme sur les animaux. Cette instrumentation doit prendre en compte les contraintes techniques sévères liées aux conditions expérimentales : miniaturisation et faible masse (8 grammes au maximum sur un corbeau freux), tenue à la pression (plongées à 800 m de profondeur chez l’éléphant de mer), tenue aux basses températures (-30°C sur le manchot Empereur en Terre Adélie), ultra-faible consommation afin d’assurer une autonomie pouvant atteindre plusieurs années (migrations, hibernation). Ce type d’appareil est développé de longue date à l’IPHC, ce qui a permis d’acquérir et d’avoir aujourd’hui une expertise exceptionnelle dans ce domaine. Depuis un certain nombre d’années, ces loggers sont en effet déployés avec succès par les biologistes pour entreprendre leurs travaux scientifiques sur des espèces très variées vivant en milieu terrestre, marin ou dans les airs.
Les paramètres enregistrés peuvent être la température (ambiante et/ou interne), la pression (profondeur de plongée ou altitude de vol), la lumière (géolocalisation), l’accélération 3D (posture et dépense énergétique), un signal électrophysiologique (ECG pour la fonction cardiaque), et/ou la position et l’horodatage GPS. La taille des mémoires embarquées atteint 4 Go. Les bio-loggers sont programmés, paramétrés, et déployés lors d’une capture des animaux. Après une durée d’acquisition de données pouvant atteindre plusieurs années, les animaux sont recapturés pour récupérer l’appareil qu’ils ont porté et par conséquent les données scientifiques qu’il contient. Les rudes conditions d’utilisation des bio-loggers (e.g. étanchéité à long terme à l’eau de mer sous pressions séquentielles de 40 bars) rendent difficiles les problèmes de mécanique et de plasturgie liés à l’encapsulation des circuits. Ces conditions sont d’autant plus contraignantes que la masse totale (électronique + batterie + boîtier) embarquée par l’animal doit rester la plus faible possible afin de minimiser les perturbations de facto occasionnées ; on admet, pour ne pas pénaliser leur dépense énergétique ni leur comportement, une charge acceptable de 4% de leur masse corporelle chez les animaux marins ou terrestres, et de 2% chez les oiseaux.

 
L’équipe de MIBE conçoit, développe, réalise et met en œuvre différents modèles de bio-loggers :

Bio-loggers LUL - “Logger Ultra Léger”

 
Le LUL est le plus petit de la famille des bio-loggers. Enregistrant la température la luminosité et la pression chaque minute, il fournit une durée de vie d’an et demi pour un poids total (batterie et encapsulation comprise) de seulement 2 grammes. Le boitier est personnalisable selon l’utilisation souhaitée (boitier biocompatible pour l’implantation ou résistant à la pression pour des plongées en mer en profondeur). La taille et la nature des batteries peuvent être adaptées aux applications et à leurs conditions de température.
 

LUL “Logger Ultra Léger”

Le LUL est le plus petit de la famille des bio-loggers. Enregistrant la température la luminosité et la pression chaque minute, il fournit une durée de vie d’an et demi pour un poids total (batterie et encapsulation comprise) de seulement 2 grammes. Le boitier est personnalisable selon l’utilisation souhaitée (boitier biocompatible pour l’implantation ou résistant à la pression pour des plongées en mer en profondeur). La taille et la nature des batteries peuvent être adaptées aux applications et à leurs conditions de température.

Spécifications

Général
Échantillonnage des capteurs : 1 s à 24 h

Taille Mémoire : 64 Mo

Départ différé programmable : à +1 année

Température d’utilisation : - 40°C to + 70°C

Mesure de température

Gamme : - 35 to + 65 °C
Précision : ±0.5 °C ( -20°C à +85°C @ 850 mbar) (altimètre)
  ±0.1 °C (+20°C à +40°C @ 850 mbar) (altimètre)
  ±1 °C (+ 0°C à +40°C @ 1000 mbar) (capteur 300 m)
  ±2 °C (-20°C à +85°C @ 30 000 mbar) (capteur 300 m)
Résolution : <0.01 °C
Constante de temps dans l’eau avec le boitier standard : 22 s.

Mesure de pression

Gamme pour l’eau : 0 à 300 m, précision : ± 50 cm. (de 0 à 60 m et de 0 à 40°C)
  0 à 50 m résolution : ± 1 cm
Gamme de l’altimètre : 0 à 5000 m précision : ± 40 cm (de 0 à 60°C)( ± 10 cm à 20°C) résolution : ± 0.5 cm

Mesure de luminosité
de 0.045 à 188 000 lux


Dimensions
Taille de l’électronique : 16 x 8 x 4 mm

Poids de l’électronique : 0.76 g

Exemple de configuration :
Pression, température, luminosité, horodatage toutes les minutes

pile de 19 mAh

Autonomie de 1.5 années

Poids total de 2.0g

LUL Version basse température (-35°C), long déploiement

Les déploiements en basse température nécessitent un type spécial de batteries qui n’existent pas en dimensions et poids très réduits.

Batterie : 17 x 15 x 7 mm 5,0 grams
LUL encapsulé avec batterie : 22 x 21 x 15 mm 7,7 g

Autonomie du loggers en fonction de la période d’acquisition  :
avec Pression P, Température T and Luminosité (exemples) :
PTL = 1”, 10”, 10” > 320 jours (10 mois)

PTL = 2”, 10”, 10” > 550 jours (1.5 années)

PTL = 4”, 10”, 10” > 860 jours (3.2 années)

* Lorsque la température reste supérieure à -15°C, une autre technologie de batteries peut être envisage, ce qui réduit par conséquent le poids et la taille du logger. Nous contacter pour discussion.

* Le type d’encapsulation est réalisé à la demande

Bio-loggers WACU

 
Cet enregistreur de données combine les mesures de Pression (P), Température (T) et Luminosité (L) avec un accéléromètre 3D. Sa consommation d’énergie extrêmement faible lui confère une durée de vie époustouflante au regard de sa petite taille et de sa légèreté. Sa mémoire de 4 Go permet aux utilisateurs d’y enregistrer une importante quantité de données. Le boitier est personnalisable selon l’utilisation souhaitée (boitier biocompatible pour l’implantation ou résistant à la pression pour des plongées en mer en profondeur). La taille et la nature des batteries peuvent être adaptées aux applications et à leurs conditions de température. .
 

Bio-logger WACU : Accelerometer logger

Cet enregistreur de données combine les mesures de Pression (P), Température (T) et Luminosité (L) avec un accéléromètre 3D. Sa consommation d’énergie extrêmement faible lui confère une durée de vie époustouflante au regard de sa petite taille et de sa légèreté. Sa mémoire de 4 Go permet aux utilisateurs d’y enregistrer une importante quantité de données. Le boitier est personnalisable selon l’utilisation souhaitée (boitier biocompatible pour l’implantation ou résistant à la pression pour des plongées en mer en profondeur). La taille et la nature des batteries peuvent être adaptées aux applications et à leurs conditions de température.

Spécifications

Général
Échantillonnage des capteurs PTL : 1 s à 24 h 

Échantillonnage de l’accélérométrie : de 1 Hz à 50Hz
Taille
Mémoire : 4 Go

Départ différé calendaire 

Température d’utilisation : - 40°C to + 70°C


Mesure de température
ADC : 16 bits.

Gamme : - 35 to + 65 °C

Précision : ±2 °C
Résolution : 0.01 °C

Constante de temps dans l’eau avec le boitier standard : < 1 min.

Mesure de pression
ADC : 16 bits.
Gamme pour l’eau : 300 m, précision : ± 500 mbar
résolution ±3 mbar
Gamme de l’altimètre : 5000m, précision, ± 1.5 mbar résolution 0.1 mbar

Mesure de luminosité
ADC : 16 bits

De 0.045 à 188 000 lux


Mesure de l’accélération 3D
gamme de l’accélération : ± 2 g, ± 4 g or ±8 g

Résolution à ± 2 g : 16mg to 1mg / 8 ou 12 bits

Échantillonnage de l’accéléromètre : 1, 10, 25 or 50 Hz

Dimensions
Taille de l’électronique : 21 x 13 x 4 mm

Poids de l’électronique : 1.7 g

Exemple de configuration
Pression, température, luminosité, horodatage toutes les secondes, Accélérométrie à 10 Hz
pile de 5 g

Autonomie de 2 années

Projet WILOGG : Wireless LOGGer

 
Une demande forte des biologistes utilisateurs de bio-loggers concerne l’apport d’une possibilité de déchargement des données à distance, permettant d’avoir accès aux données scientifiques en cours d’enregistrement, et permettant surtout de s’affranchir de l’obligation, très pénalisante pour eux, de recapturer les animaux en fin d’enregistrement.

 

Projet WILOGG : Wireless LOGGer développement propre DEPE – MIBE

Une demande forte des biologistes utilisateurs de bio-loggers concerne l’apport d’une possibilité de déchargement des données à distance, permettant d’avoir accès aux données scientifiques en cours d’enregistrement, et permettant surtout de s’affranchir de l’obligation, très pénalisante pour eux, de recapturer les animaux en fin d’enregistrement.

L’équipe Métrologie et Instrumentation pour la Biologie et l’Environnement a pris l’initiative d’entreprendre un logger sans fil qui reprend les fonctionnalités logger accéléromètre, auxquelles des capacités de communication sont adjointes : un module radio permettra de transmettre les données contenues dans la mémoire embarquée à une distance. On pourra ainsi par exemple, en plaçant une station de base au pied de l’arbre sur lequel se trouve un nid de cigogne, récupérer les données durant le sommeil nocturne des volatiles équipés.

GEOBIRD - Projet ANR 2017 à 2020

 
Partenaires : France Energies Marines (pilotage), EDF énergies nouvelles, Agence des Aires Marines Protégées, Ailes Marines, Eolfi, , société Parc du Banc de Guerande, Bretagne Vivante, CEFE-CNRS, IPHC-CNRS.
Ce travail a bénéficié d’une aide de l’Etat gérée par l’Agence Nationale de la Recherche au titre du programme Investissements d’avenir portant la référence ANR-10-IEED-0006-1
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Le développement des EMR (énergies marines renouvelables) passe en particulier par le développement de parcs éoliens en mer posés ou flottant, et des fermes d’hydroliennes. L’acceptabilité de ces projets est conditionnée par l’étude environnementale des sites et des effets des projets. Un des enjeux majeurs est lié à l’avifaune, et en particulier aux populations d’oiseaux marins protégées par les réglementations nationales et internationales.
 

GEOBIRD - Projet ANR 2017 à 2020

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plaquette du projet GEOBIRD

Partenaires : France Energies Marines (pilotage), EDF énergies nouvelles, Agence des Aires Marines Protégées, Ailes Marines, Eolfi, , société Parc du Banc de Guerande, Bretagne Vivante, CEFE-CNRS, IPHC-CNRS.

Ce travail a bénéficié d’une aide de l’Etat gérée par l’Agence Nationale de la Recherche au titre du programme Investissements d’avenir portant la référence ANR-10-IEED-0006-15

Le développement des EMR (énergies marines renouvelables) passe en particulier par le développement de parcs éoliens en mer posés ou flottant, et des fermes d’hydroliennes. L’acceptabilité de ces projets est conditionnée par l’étude environnementale des sites et des effets des projets. Un des enjeux majeurs est lié à l’avifaune, et en particulier aux populations d’oiseaux marins protégées par les réglementations nationales et internationales.

La mise en œuvre de suivis sur des espèces qui évoluent librement dans leurs milieux naturels se heurte aujourd’hui à des difficultés opérationnelles importantes. Les technologies d’observation disponibles à ce jour ne répondent pas à l’ensemble des besoins. C’est notamment le cas pour le suivi des espèces d’oiseaux plongeurs ou pour des pélagiques de taille moyenne (de poids inférieur à 0,5 kg), comme les puffins, qui requièrent un très haut niveau d’exigence en matière d’instrumentation portée par l’animal.

En s’appuyant sur des experts reconnus et des technologies de pointe, le projet GEOBIRD a pour objectif de développer une instrumentation intelligente et communicante, qui pourra être mobilisée dans le cadre de ces suivis de l’avifaune marine sensible.

L’équipe se MIBE de l’IPHC est en charge du développement d’une balise de géolocalisation basée sur la technologie GPS et intégrant des enregistreurs de données physiologiques et environnementales (bio-logger), qui seront stockées puis transmises par réseau GSM. L’objectif du projet est d’aboutir à un bio-logger communicant présentant un niveau de précision/autonomie/masse meilleur que tout dispositif existant.

OBJECTIFS DU PROJET :

  • Conception et réalisation d’une balise miniature de géolocalisation pour le suivi de l’avifaune de taille moyenne (puffins, petits laridés, espèces plongeuses, etc.),
  • Développer la connaissance sur l’avifaune pour sécuriser les études, les autorisations et la filière EMR.

OBJECTIFS DE LA FEUILLE DE ROUTE FEM :

  • Réaliser des projets permettant d’étudier les principaux impacts environnementaux des EMR afin de mettre en place les leviers pour favoriser leur développement
  • Disposer d’outils méthodologiques pour les études d’impact des EMR et de leurs dispositifs de connexion au réseau

  Application à des projets scientifiques

Stratégies adaptatives et dynamique des populations de prédateurs marins face aux changements environnementaux

 
Ce programme soutenu par l’Institut Polaire Paul-Emile Victor, nommé Antavia, développe et utilise des systèmes d’identification fixes, automatiques, couplés ou non à des plateaux de pesée, ou mobiles (antennes transportables, ou rovers) afin de suivre la dynamique des populations de manchots des régions antarctiques (manchots royaux de Crozet et de Kerguelen, manchots empereurs et Adélie de Terre Adélie - continent Antarctique) et d’étudier la structure et le fonctionnement des colonies animales.
 

Stratégies adaptatives et dynamique des populations de prédateurs marins face aux changements environnementaux

Ce programme soutenu par l’Institut Polaire Paul-Emile Victor, nommé Antavia, développe et utilise des systèmes d’identification fixes, automatiques, couplés ou non à des plateaux de pesée, ou mobiles (antennes transportables, ou rovers) afin de suivre la dynamique des populations de manchots des régions antarctiques (manchots royaux de Crozet et de Kerguelen, manchots empereurs et Adélie de Terre Adélie - continent Antarctique) et d’étudier la structure et le fonctionnement des colonies animales.

Le marquage électronique de cohortes de poussins nous permet ainsi de déterminer les principaux « traits d’histoire de vie » de ces individus, tels que leurs succès reproducteurs et leur survie, ou bien encore les caractéristiques de la communication acoustique des individus avec leurs congénères, tout en s’affranchissant des effets délétères liés aux bagues alaires. En effet, pendant des décennies, la méthode d’identification des manchots était leur marquage par une bague à un aileron. Cependant, notre laboratoire a montré que le baguage réduit le succès reproducteur et la survie des manchots royaux. Le baguage à l’aileron ayant été abandonné, les manchots marqués au moyen d’une petite puce électronique sans batterie de moins d’1 gramme peuvent alors être identifiés automatiquement grâce à des antennes RFID (Radio Frequency IDentification) déployées sur leurs points d’accès à leur colonie.

Le dispositif d’identification pour suivre la population de manchots Adélie en Terre Adélie est sans doute le plus abouti. Il permet de recueillir de façon automatique les courbes de pesées des manchots Adélie transitant sur des passerelles lors de leurs déplacements entre la colonie et leurs lieux d’alimentation en mer. Ces informations nous permettent, par exemple, d’évaluer la capacité des individus à gérer et à stocker leurs réserves énergétiques selon leur histoire individuelle (sexe, âge, expérience, qualité) et en fonction des modifications de leur environnement (notamment des ressources alimentaire en mer).

Robots-manchots pour l’étude des populations de manchots

 
Dans le cadre du programme scientifique soutenu par l’Institut Polaire Paul-Emile sur les stratégies adaptatives et la dynamique des populations de prédateurs marins face aux changements environnementaux (programme 137), nous avions montré, dans un article publié dans Nature Methods, qui a été repris par les médias du monde entier, qu’il est possible d’utiliser des rovers pour identifier in situ des manchots dans leur colonie par RFID (Radio Frequency IDentification) en évitant la perturbation liée à la présence humaine. Avec le soutien de la Fondation d’Entreprise Total, l’Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien innove en développant des robots – faux manchots pour étudier la biologie de ces espèces.
 

Robots-manchots pour l’étude des populations de manchots

Dans le cadre du programme scientifique soutenu par l’Institut Polaire Paul-Emile sur les stratégies adaptatives et la dynamique des populations de prédateurs marins face aux changements environnementaux (programme 137), nous avions montré, dans un article publié dans Nature Methods, qui a été repris par les médias du monde entier, qu’il est possible d’utiliser des rovers pour identifier in situ des manchots dans leur colonie par RFID (Radio Frequency IDentification) en évitant la perturbation liée à la présence humaine.

Avec le soutien de la Fondation d’Entreprise Total, l’Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien innove en développant des robots – faux manchots pour étudier la biologie de ces espèces.

Grâce à ces innovations technologiques, l’identification et la localisation des oiseaux marqués électroniquement nous permettent d’étudier la dynamique des populations ainsi que le fonctionnement et la structuration des colonies de manchots royaux et empereurs, l’objectif étant toujours de comprendre comment fonctionne leurs colonies, et comment cette structure évolue en fonction de l’impact du climat sur la disponibilité des ressources.

L’absence de comportement territorial des manchots empereurs et leur caractère craintif imposant un excellent camouflage, nous fabriquons actuellement un robot - faux manchot empereur qui se déplacera en « tobogganant ». Afin de reproduire fidèlement les mouvements des ailerons et des pattes par le robot et face au niveau important d’intégration des équipements scientifiques dans un volume restreint, une collaboration avec le laboratoire de robotique de l’IRCAD de Strasbourg, Institut de recherche contre les cancers de l’appareil digestif, s’est imposée naturellement. Dans l’optique de reproduire le plus fidèlement possible l’aspect extérieur d’un animal réel, nous travaillons avec les experts en taxidermie du muséum national d’histoire naturelle ainsi qu’avec des spécialistes des effets spéciaux du milieu cinématographique pour réaliser les costumes extérieurs du robot – faux manchot.

Enfin, parallèlement, nous apporterons notre expertise en robotique à des équipes qui étudient des espèces particulièrement menacées (les manchots du Cap, de Magellan et de Humboldt, d’Afrique du Sud, d’Argentine et du Chili, respectivement) pour leur permettre de passer rapidement aux nouvelles technologies moins perturbatrices.

Reconnexion des zones de présence du Grand Hamster

 
Un autre axe d’étude du programme Européen LIFE ALISTER concerne la reconnexion des zones de présence du Grand Hamster. Il s’agit de permettre aux hamsters de se déplacer d’une zone à l’autre, actuellement séparées par des obstacles (voies de circulation notamment), en empruntant des passages spécifiques qu’ils trouveront et qui ne les exposeront pas aux prédateurs.
 

Reconnexion des zones de présence du Grand Hamster

L’un des axes d’étude du programme Européen LIFE ALISTER concerne la reconnexion des zones de présence du Grand Hamster. Il s’agit de permettre aux hamsters de se déplacer d’une zone à l’autre, actuellement séparées par des obstacles (voies de circulation notamment), en empruntant des passages spécifiques qu’ils trouveront et qui ne les exposeront pas aux prédateurs.
Une expérience grandeur nature est en cours, sur le suivi les populations de hamster d’Alsace en enclos et sur l’utilisation par des hamsters d’un passage à faune. Le développement et l’utilisation de systèmes de radio-identifications automatiques équipant un des passages à faune et la pose en sous-cutané dans l’animal de transpondeurs RFID miniaturisés, permettent d’identifier un individu et d’enregistrer son heure de traversée. La récupération des donnés peut se faire à distance, via une liaison WIFI sécurisée.

Un système de radio-identification transportable permet également d’identifier des individus accédant à un lieu donné, une mangeoire ou leur terrier. Il s’agit d’un système autonome intégré dans des valises étanches, fonctionnant sous batterie. L’antenne de détection est placée directement sous la mangeoire ou autour de l’entrée du terrier.

  Stages effectués

Freire, Ricardo (2015 – 2017) – Stage en alternance d’école d’ingénieur en Informatique

Freire, Ricardo (2015 – 2017) – Stage en alternance d’école d’ingénieur en Informatique

Le DEPE et le Centre Scientifique de Monaco, Laboratoire Européen Associé au CNRS, dirigent un programme de l’Institut Polaire sur les stratégies adaptatives et la dynamique des populations de prédateurs marins face aux changements environnementaux, nommé Antavia (Programme 137). Le système de suivi automatique de la population de manchots Adélie permet de recueillir de façon automatique les courbes de pesées des manchots Adélies transitant sur des passerelles lors de leurs déplacements entre la colonie et leurs lieux d’alimentation en mer. Ces informations nous permettent par exemple d’évaluer la capacité des individus à gérer et à stocker leurs réserves énergétiques selon leur histoire individuelle (sexe, âge, expérience, qualité) et en fonction des modifications de leur environnement (notamment des ressources alimentaire en mer).

Mission :

  • Développement d’algorithmes d’analyse des courbes de pesées prenant en compte la date et la durée de passage des individus franchissant les balances, le nombre d’individus sur les balances, les pesées des balances limitrophes, ainsi que des tares inhérentes au système de pesée.
  • Entretien et l’évolution de bases de données MySQL, et Développement d’une application d’extraction des connaissances destinée à des études en biologie basées sur le suivi électronique des manchots.
  • Etablir un processus de synchronisation des bases de données entre les sites de terrain (Archipel de Crozet et Station de Dumont d’Urville) et les laboratoires de Strasbourg (IPHC) et de Monaco (CSM).

Paoli, Raphaël (2016 été) – Stage de fin de première année d’école d’ingénieur

Paoli, Raphaël (2016 été) – Stage de fin de première année d’école d’ingénieur

L’instrumentation d’animaux à l’aide d’enregistreurs de données miniatures permet aux chercheurs de récolter des paramètres physiologiques et environnementaux sur les populations qu’ils équipent. Ses enregistreurs de données appelés biologgers sont conçus et réalisés au sein du laboratoire.

Mission :

  • Développement d’une interface web permettant l’affichage des données issues des biologgers sous différentes formes (courbes, graphique 3D, etc…). Cet interface de visualisation sera couplée à une base de données, à créer, qui stockera l’ensemble des données biologiques. Le stagiaire travaillera en collaboration avec l’équipe en charge du développement électronique des biologgers.

Responsable de stage : Julien Courtecuisse

Wey, Maxime (2015) – Stage de fin d’étude d’école d’ingénieur

Wey, Maxime (2015) – Stage de fin d’étude d’école d’ingénieur

L’IPHC a innové en développant des robots télécommandés à distance, constituant des antennes RFID mobiles circulant dans les colonies de manchots et assurant ainsi l’identification et par conséquent la localisation des manchots transpondés. Cependant, il fallait évidemment s’assurer que les manchots se laissaient approcher par le robot et que sa présence induisait une perturbation inférieure à celle provoquée par l’homme circulant dans la colonie avec un lecteur RFID. C’est ce qui fut fait chez le manchot royal, ce manchot territorial attaquant le robot en approche (sous forme de rover, i.e. véhicule à 4 roues) de la même manière qu’il le fait vis-à-vis de congénères en transit dans la colonie, et ce sans pour autant montrer les perturbations comportementales induites par une présence humaine.

Mais le manchot empereur a présenté une difficulté supplémentaire en se révélant très craintif, reculant à l’approche du rover. Ceci s’explique par le fait que le manchot empereur n’a pas de comportement territorial, ce qui permet la formation des « tortues » hivernales. En collaboration avec une équipe travaillant pour la BBC, une « parade » a cependant été trouvée dans la mesure où les manchots empereurs ne sont plus inquiets lorsque approchés par un robot camouflé en manchot. En outre, ils sont moins craintifs lorsque le robot se déplace sur la glace ou la neige avec des chenilles plutôt qu’avec des roues.

Le projet consiste par conséquent dans le développement d’un robot, équipé de matériel électronique, imitant par son aspect et son comportement, un individu tobogannant.

Mission :

  • Etudier la possibilité d’un système complet de locomotion le plus silencieux, réactif et puissant possible, reproduisant le déplacement d’un animal qui, allongé sur le ventre, glisse sur la banquise propulsé par ses pattes sur la glace

Responsable de stage : Julien Courtecuisse

  Publications

Articles

  • Chambault, Philippine, Roquet, F., Benhamou, S., Baudena, A., Paladino, Frank V., Pauthenet, E., De Thoisy, B., Crasson, R., Brucker, Mathieu, Bonola, Marc, Dos Reis, V., Le Maho, Yvon & Chevallier, Damien. (2017). The Gulf Stream frontal system : A key oceanographic feature in the habitat selection of the leatherback turtle ? Deep-Sea Research Part I-Oceanographic Research Papers 123, 35-47.
  • Jeantet, Lorene, Dell’Amico, F., Forin-Wiart, Marie Amélie, Coutant, M., Bonola, M., Etienne, D., Gresser, J., Regis, S., Lecerf, N., Lefebvre, F., de Thoisy, B., Le Maho, Yvon, Brucker, Mathieu, Chatelain, Nicolas, Laesser, Robin, Crenner, Francis, Handrich, Yves, Wilson, Rory P & Chevallier, Damien. (2018). Combined use of two supervised learning algorithms to model sea turtle behaviours from tri-axial acceleration data. The Journal of Experimental Biology in press.
  • Astrid S. T. Willener1,2,3*, Yves Handrich2,3, Lewis G. Halsey1, Siobhán Strike1(2016) Fat King Penguins Are Less Steady on Their Feet. PLOS ONE
  • Willener, A.S.T., Handrich, Y., Halsey, L.G. & Strike, S. (2015). Effect of walking speed on the gait of king penguins : An accelerometric approach. J. Theor. Biol. 387, 166-173.
  • Willener, A.S.T., Halsey, L.G., Strike, S., Enstipp, M.R., Georges, J.Y. & Handrich, Y. (2015). Reassessment of the cardio-respiratory stress response, using the king penguin as a model. Stress 18, 115-120.
  • Elliott, K.H., Hare, J.F., Le Vaillant, M., Gaston, A.J., Ropert-Coudert, Y. & Anderson, W.G. (2015). Ageing gracefully : physiology but not behaviour declines with age in a diving seabird. Funct. Ecol. 29, 219-228.
  • Pelletier, L., Chiaradia, A., Kato, A. & Ropert-Coudert, Y. (2014). Fine-scale spatial age segregation in the limited foraging area of an inshore seabird species, the little penguin. Oecologia 176, 399-408.
  • Elliott, K.H., Chivers, L.S., Bessey, L., Gaston, A.J., Hatch, S.A., Kato, A., Osborne, O., Ropert-Coudert, Y., Speakman, J.R. & Hare, J.F. (2014). Windscapes shape seabird instantaneous energy costs but adult behavior buffers impact on offspring. Mov. Ecol. 2, 17.
  • Le Maho, Y., Whittington, J.D., Hanuise, N., Pereira, L., Boureau, M., Brucker, M., Chatelain, N., Courtecuisse, J., Crenner, F., Friess, B., Grosbellet, E., Kernaleguen, L., Olivier, F., Saraux, C., Vetter, N., Viblanc, V.A., Thierry, B., Tremblay, P., Groscolas, R. & Le Bohec, C. (2014). Rovers minimize human disturbance in research on wild animals. Nat. Methods 11, 1242-1244.
  • Le Bohec C., Gauthier-Clerc M., Gendner J.-P., Chatelain N. & Le Maho Y. (2003) Nocturnal predation of King penguin by giant petrels on Crozet Islands, Polar Biology, 26(9), 587-590

Communications avec actes

  • R. Laesser, M. Brucker, N. Chatelain, J. Courtecuisse, TD. Lê, M Richer and F. Crenner.(2016) Bio-logger with remote communication capability, International Society on Biotelemetry 21st Symposium May 22-24, , Leuven, Belgium., 4 pages
  • Courtecuisse J., Laesser R., Chatelain N., Le TD. and Crenner F (2014) Methodological challenges for studying penguin eco-physiology in remote environments. Proceedings of 20th Symposium of the International Society on Biotelemetry , 105–107.
  • Francis Crenner, Julien Courtecuisse, Nicolas Chatelain and Yan Ropert-Coudert (2012) Combination of Biotelemetry and Bio-logging : the ideal scheme ? Proceedings of the 19th Symposium of the International Society on Biotelemetry , 64-67.

Posters

  • Georges, J.-Y., Bresson, F., Brucker, M., Chatelain, N., Crenner, F., Dallongeville, O., Kato, A., Knibiely, P., Laesser, R., Lê, T.D., Levresse, F., Levy, M. & Richer, M. (2014). Estimating time-budget in freshwater turtles using animal-borne simple sensors. BLS5. Strasbourg (France), 22-26 septembre 2014.
  • Le Bohec, C., Cornet, C., Cristofari, R., Whittington, J., Courtecuisse, J., Chatelain, N., Crenner, F., Allemand, D. & Le Maho, Y. (2013). Adaptive strategies and population trends of penguins to predict changes in polar marine ecosystems. XIth SCAR Biology Symposium. Barcelona (Espagne), 15-19 juillet 2013.
  • Fehlmann, G., Bodin, C., Brendel, C., Laesser, R. & Handrich, Y. (2013). Following animal’s behaviours : go beyond boundaries. 9es Rencontres "Ecology & Behaviour". Strasbourg (France), 22-26 avril 2013.
  • Cornet, C., Amelineau, F., Babel, D., Boureau, M., Courtecuisse, J., Cristofari, R., Descamps, S., Marpaux, S., Morinay, J., Whittington, J., Le Maho, Y. & Le Bohec, C. (2013). Personality and its effect on fitness in the Adélie penguin. XIth SCAR Biology Symposium. Barcelona (Espagne), 15-19 juillet 2013.

Conférences

  • Yvon Le Maho, J. Courtecuisse, M. Brucker, T. Bressac, C. Cornec, E. Chevereau, P. Dufay, G.Lemonnier, N. Chatelain, P. Renaud, F. Crenner, C. Le Bohec. (2016). Les robots pour l’étude de la structure des colonies de manchots, Comité National Français des Recherches Arctiques et Antarctiques, 12e journées scientifiques de la recherche en milieux polaires
  • C. Le Bohec, J.O. Whittington, A. Ancel, N. Chatelain, C. Cornet, J. Courtecuisse, F. Crenner, R. Cristofari, O. Allemand, Y. Le Maho. (2014) Predict changes in polar ecosystems : biological adaptation and technological innovation.
  • C. Cornet, F. Amélineau, D. Babel, M. Boureau, J. Courtecuisse, R. Cristofari, S. Descamps, S. Marpaux, J. Morinay, J.O. Whittington, Y. Le Maho & C. Le Bohec (2014) Personality and environmental heterogeneity in the Adélie penguin.
  • C. Cornet, F. Amélineau, D. Babel, M. Boureau, J. Courtecuisse, R. Cristofari, S. Descamps, S. Marpaux, J. Morinay, C. Saraux, J.O. Whittington, Y. Le Maho & C. Le Bohec (2014) The adaptive capacities of Adélie penguins to face environmental variability :the role of heterogeneity within populations.
  • Le Bohec, C., Cornet, C., Cristofari, R., Whittington, J.D., Courtecuisse, J., Chatelain, N., Crenner, F., Allemand, D. & Le Maho, Y. (2013). Adaptive strategies and population trends of penguins to predict changes in polar marine ecosystems. Life in Antarctica 11th SCAR Biological Symposium, Barcelone (Espagne), juillet 2013.
  • Le Bohec C., Allemand D., Babel D., Chatelain N, Cornet C., Courtecuisse J., Crenner F., Whittington J.O., Le Maho Y. (2012) Penguin Life Observatories as indicators of climate impacts on Sub Antarctic and Antarctic ecosystems
  • Habold, C., Criscuolo, F., Crenner, F., Gangloff, J., Blanc, S. & Handrich, Y. (2011). Field techniques for measuring free-ranging hamsters’ fitness. Strasbourg (France) 18th meeting of the International Hamster Workgroup, 14-17 octobre 2011.

Pour plus d’informations : Équipe MIBE () | Responsable DEPE, Caroline HABOLD