Exemple d'utilisation
Calculer et prédire les courants côtiers
Les courants côtiers transportent certes les substances polluantes mais aussi les sels nutritifs. Ils dispersent ou concentrent les larves d'organismes marins. Ils favorisent par leur existence l'implantation d'espèces ou au contraire en interdisent d'autres qui ne supportent pas de l'eau trop chaude, trop douce ou des courants trop violents. Bref, les caractéristiques physiques de l'eau de mer (salinité, température, courants) conditionnent l'équilibre écologique d'une mer régionale ou d'une baie.
L'équipe de physique côtière de l'Ifremer conduit des recherches visant à décrire et simuler les caractéristiques physiques de l'océan côtier. Son champ d’investigation concerne la circulation des mers qui nous entourent (la Manche, le Golfe de Gascogne, le golfe du Lion et la Mer Ligure)
En physique côtières, l'application n'est jamais très loin de la recherche et les travaux de cette équipe servent (et ont servi) par exemple à :
- étudier la dispersion des bactéries en mer pour positionner un rejet de station d'épuration
- comprendre pourquoi certaines années les anchois se reproduisent mieux que d'autres et éventuellement limiter l'effort de pêche
- déterminer les zones écologiquement fragiles en cas d'eutrophisation (algues vertes)
Un moyen d 'approcher la circulation réelle est de la simuler par ordinateur. On peut, comme le fait Météo-France pour l'atmosphère modéliser et prédire le mouvement des masses d'eau, leur température, leur salinité.
La demande de plus en plus pressante d’outils opérationnels et les progrès de l’hydrodynamique rendent nécessaire l’emploi de calculateur puissant. L’équipement installé récemment sur le centre de Brest permet déjà d’améliorer grandement la finesse et l’exactitudes des simulations.
L'un des objectifs de l'équipe pour les 5 ans à venir est de simuler la circulation depuis 5 ou 10 ans et de faire un "album" des conditions hydrodynamiques (courants, salinité, température, mélange vertical …) le long des façades littorales. Ces résultats pourront servir à mieux comprendre des phénomènes encore mal élucidés (apparition de phytoplanctons toxiques, mortalités ou abondances "anormales" de certaines espèces, les pollutions chroniques ou exceptionnelles de certaines zones. Comprendre c'est déjà aider à prévoir et à gérer ces mers côtières que l'on utilise et exploite (pêche, aquaculture, tourisme, rejet de déchets …).
Des résultats accessible au grand public sont disponibles sur le serveur web de l’ifremer :
http://www.ifremer.fr/delao/www/bzh/
http://www.ifremer.fr/delao/www/hydrodynamique.html
Modèle hydrodynamique du Golfe de Gascogne
Océanographie hauturière
Le travail présenté s'inscrit dans le cadre du projet scientifique POMME et du programme opérationnel CORIOLIS. Il vise à reconstituer la circulation dans une zone située au large du cap Finisterre afin de préciser le rôle de cette région dans les échanges entre l'atmosphère et l'océan profond. Les variables estimées sont la température, la salinité et les courants. Elles permettront de calculer les transports de chaleur et de sel.
Les résultats sont obtenus en combinant des mesures in-situ de diverses origines (profils de température et de salinité enregistrés par des bouées dérivant en subsurface et transmettant leur profils par satellite à intervalles réguliers, courantomètres Doppler de coque des navires océanographiques et profils de température et de salinité mesurés au moyen de bathysonde lors des campagnes océanographiques), des mesures satellites avec un modèle simple d'océan et des informations statistiques.
L'obtention des résultats repose sur le calcul et la manipulation de grosses matrices ce qui nécessite de disposer d'un calculateur offrant à la fois des ressources mémoire importantes et des capacités de calcul scientifique performantes. La figure présentée montre des fonctions courant (analogues aux champs de pression en météorologie) obtenues lors des premiers calculs sur le nouvel ordinateur Nymphea.
L'analyse des jeux de données obtenus au cours de l'expérience POMME permettra de reconstituer la circulation de deux années complètes (2000-2001) entre la surface et 2000 mètres. Les calculs en dimension réelle vont commencer début janvier 2002.
http://www.ifremer.fr/lpo/pomme/
http://www.coriolis.eu.org/coriolis/
La bio-informatique à l’Ifremer
L'évolution de la biologie des dix dernières années montre qu'à côté des approches classiques in vivo et in vitro, une troisième approche s'est imposée, à savoir l'approche in silico, plus couramment appelée bio-informatique. En effet, la biologie est en train de connaître un changement qualitatif, et la génomique est le lieu par excellence de ce changement. La mise sur pied des programmes de séquençage systématique des génomes, il y a une dizaine d'années, l'objectif ultime étant alors le génome humain, suivie quelques années plus tard des programmes de recherche systématique de la fonction des gènes, ainsi que de leur expression (programmes initialement qualifiés de « post-génome ») a conduit à une accumulation sans précédent de données. Domaine fondateur de la génomique, la bio-informatique est constituée de l'ensemble des concepts et des techniques nécessaires à l'acquisition et à l'interprétation de l'information génétique. Elle seule permet de gérer cette information, qui est quantitativement considérable.
L’Ifremer s’est depuis une dizaine d’années doté de ressources en bio-informatique, outils indispensable à l’analyse des séquences générées par les diverses techniques de biologie moléculaire couramment utilisés en laboratoire, dans le cadre de la recherche et l’identification de pathogènes d’espèces aquacoles (recherche de marqueurs et études phylogénétiques). D’autre part, des programmes de génomique sont en cours ou en émergence au sein de différents laboratoires d’Ifremer, concernant notamment le séquençage et l’analyse du génome complet d’une archaebactérie hyperthermophile, Pyrococcus abyssi (http://www.genoscope.fr/externe/Francais/Projets/Projet_B/B.html) et la production d’EST (Etiquettes de Séquences Traduites) d’huitres ( Crassostrea gigas) et de microalgues ( Isochrisis galbana et Tetraselmis suecica). Ces programmes nécessitent des moyens de calculs importants. Pour un génome bactérien entier, par exemple, la reconstitution du génome peut demander plus de deux cent mille milliards de comparaisons de caractères. Les séquences reconstituées doivent ensuite être comparées à celles déterminées par des milliers de chercheurs à travers le monde et stockées dans des bases de données internationales : ces comparaisons, également gourmandes en temps de calcul, sont actuellement le meilleur moyen d'attribuer une fonction biologique aux séquences.
Pyrococcus abyssi
Dans ce contexte, il apparaît incontournable de posséder localement des moyens de calcul conséquents pour mener à bien ces programmes de génomique. Ceci est d'autant plus vrai qu'il est internationalement convenu que les données génomiques, du moins celles produites dans le cadre de programmes publics nationaux et internationaux se doivent d’être accessibles à tous. La compétition internationale se trouve de ce fait davantage reportée sur l'analyse des données. Cette compétition aura, pour l’Ifremer, un aspect économique (la possibilité de disposer d'une information avant d'autres lui permettra d’accéder plus tôt à un produit particulier et de développer un avantage compétitif). Du point de vue de la recherche fondamentale, la même logique s'applique cette fois en terme d'originalité des résultats, condition pour être et se maintenir sur le front de la recherche.
Enfin, l’Ifremer est un des partenaires de la génopole OUEST (rassemblement des acteurs de la recherche du pôle Ouest porteurs de projets de génomique), plus particulièrement impliqué dans la mise en place de la plate-forme bioinformatique en collaboration avec l’IRISA (Université de Rennes I) et la Station Biologique de Roscoff (CNRS) et à ce titre met d’ores et déjà à disposition de la communauté scientifique une partie de ses ressources de calcul. La mise en réseau des moyens de calcul (GenoGRID) envisagée devrait permettre de faire en sorte que les ressources nouvelles apportées par le nouveau calculateur bénéficient à l’ensemble de la communauté scientifique œuvrant dans le domaine de la génomique.
Représentation 3D d'une protéine
