ALYSÉSPlateforme d'expérimentation et d'analyse de sols et sédiments tropicaux

Responsables avec leur laboratoire d’affiliation

Bruno Turcq (UMR 7159 LOCEAN) & Henri Robain (UMR 7618, iEES-Paris) (Responsables Scientifiques), Mercedes Mendez (UMR 7159 LOCEAN, Responsable Technique)

Personnels impliqués avec leur laboratoire d’affiliation

Pour iEES-Paris : Hanane Aroui, Anne Pando & Lotfi Smaili

Pour LOCEAN : Hugues Boucher, Sandrine Caquineau, Féthiyé Cétin, Irina Djouraev-Isaeva,  Florence Le Cornec, Magloire Mandeng-Yogo, Nathalie Ortlieb & Thierry Pilorge.

Un total de 11 ITAs pour un total de 6.3 ETP dédiés au fonctionnement et à la gestion de la plateforme.

Objectifs et missions de la plateforme

ALYSÉS est une plateforme IRD/UMPC située sur le campus de la Délégation Régionale de IRD en Ile-de-France (partenariat IRD/UPMC) à Bondy. La particularité de la plateforme est de regrouper sur un même site l’ensemble des équipements analytiques nécessaires à l’étude minéralogique, organique, géochimique et biologique des sols, des sédiments, et des archives carbonatées d’origine tropicales. Ces équipements viennent complèter les équipements des plateformes GEORG et CM3 spécialisés en géochimie organique et en géochimie isotopique inorganique.

Les principales missions de la plateforme sont les suivantes :

• Soutenir les projets portés par les UMR LOCEAN et iEES-Paris, en collaboration avec leurs partenaires du sud
• Développer des méthodologies pour l’étude des sols et des sédiments tropicaux 
• Former étudiants, jeunes chercheurs et personnels techniques du Nord et du Sud
• Ouvrir l’accès aux appareils pour les projets de recherche des laboratoires appartenant à l’UPMC ou à l’IRD ainsi qu’aux autres laboratoires (y compris hors recherche).

Les équipements de la plateforme

La plateforme dispose actuellement de 14 équipements. La liste des équipements ainsi que leurs caractéristiques techniques sont accessibles sur la page Web de la plateforme : https://ile-de-france.ird.fr/la-recherche/la-plateforme-alyses et comprend:

• Un microscope électronique à balayage (EVO LS15, ZEISS), avec microsonde EDS (Oxford Instrument) et un microscope optique (Nikon, Eclipse LV100)
• Un diffractomètre de rayons X (X’PERT POWDER, Panalytical)
• Un Rétractomètre
• Un compteur de particules par analyse d'images (FPIA 3000, Malvern)
• Un analyseur élémentaire, carbone, azote, souffre, (Elementar Vario EL III)
• Deux spectromètres de masse de rapports isotopiques l’un couplé à un analyseur élémentaire, l’autre à un chromatographe gazeux. (Delta V plus et Delta V advantage Thermo Fischer Scientific)
• Un spectromètre de masse par plasma induit (lCP-MS 7500 cx, Agilent) couplé à un système d'ablation laser (NWR 213nm, Division ESI)
• Un spectromètre à microfluorescence X (prototype Artax, Bruker), permettant de réaliser des cartographies élémentaires de surface (jusqu'à 50 x 1000mm)
• Deux spectromètres proche et moyen Infra-Rouge (Varian 660 IR)
• Trois phytotrons (enceintes climatiques,SH10 Conviron)
• Un équipement de marquage isotopique des acides nucléiques (SIP-ADN) et une Ultracentifugueuse (Optima Max-XP, Beckman)

De plus, sur le site du campus IRD existe aussi :

• Une salle de confinement agréée pour la réception et la préparation d'échantillons de sols d'origine tropicale
• Une chambre froide pour stockage d'échantillons et carottes sédimentaires

Budget annuel (fonctionnement)

Le budget annuel de fonctionnent de la plateforme est d’environ 40KE et d’environ 80 KE en maintenances et réparations.

Investissements

La plateforme s’est équipée en 2013 d’un diffractomètre de rayons X (X’PERT POWDER, Panalytical), co-financée par l’UPMC via les plateformes du Pôle 3 et l’OSU ECCE TERRA et l’IRD.

Gestion des données

La gestion des données est sous la responsabilité de chacun des chercheurs qui sollicitent la plateforme analytique.

Intégrations dans les réseaux nationaux et internationaux, projets sur lesquels s’est appuyée la plateforme

La plateforme ALYSÉS, a été constituée à l’initiative de l’IRD, en accord avec l’Université Pierre et Marie Curie, et en réponse à l’appel à projet SESAME (2008) du Conseil Régional Ile de France. De nouveaux locaux spécifiques ainsi qu’une série d’équipements de dernière génération, cofinancés par ces trois institutions, sont ainsi venus compléter le dispositif analytique du Centre IRD de Bondy des deux UMR ayant élaboré le projet (LOCEAN et BIOEMCO devenu iEES-Paris depuis lors).  De 2012 à 2017, la plateforme ALYSÉS a participé à plus de 30 projets nationaux et internationaux et formé de nombreux étudiants de Licence, Master et doctorants ainsi que des chercheurs, chercheurs associés ou ingénieurs, à travers les projets de recherches (cf-ci dessous) et les dispositifs structurants de l’IRD comme les LMI (Paleotrace, Cerfise, LUSES) et de l’IPSL. 

Bilan d'activité de la plateforme, publications et thèses (2012-2017) en lien direct avec les activités sur la plateforme.

La mise en place de l’analyse des isotopes ¹³C et ¹⁵N sur des échantillons solides, et ¹³C et ²H de molécules cible,a apporté une contribution notable à l’étude (i) des processus physiologiques du phytoplancton (IPSL-MODIF, DIADEME), (ii) de la dynamique actuelle et passée de la végétation (ANR C3A, ANR SAVARID), (iii) des sources de carbone et des conditions hydriques dans les archives sédimentaires (lacustres, marines, sols), (ANR El PASO, LEFE Guacamole).

En géochimie inorganique, le couplage d’un système d’ablation laser au spectromètre de masse ICP-MS a permis la mise au point d’analyses élémentaires à haute résolution temporelle avec une excellente sensibilité directement sur des échantillons solides. Nous avons ainsi pu (i) reconstruire lesvariabilités hydrologique et climatique au cours des derniers millénaires - résolution décennale à centennale sur des spéléothèmes (ANR El PASO, IPSL-Censohr) et (ii) mesurer les impacts de la microflore perforante, du réchauffement et de l’acidification de l’océan sur les traceurs géochimiques dans les coraux (GOPS, postDoc Labex IPSL). De nouveaux traceurs (B, Mg, Ni, Co, Cu, Fe, Mn, …..) ont été développé pour étudier le pH, les températures des eaux de mer ainsi que les effets anthropiques dans les coraux (LABEX corail CORETOPE), les coquilles ou les foraminifères.

En sédimentologie,  nous avons développé dans les carottes sédimentaires l’analyse granulométrique de la fraction terrigène (apports éoliens) couplée à la cartographie et l’analyse élémentaire à très haute résolution temporelle par fluorescence des rayons X (LEFE Guacamole, ANR El PASO, projet TRIPARTITE).

Nous mettons en place depuis 2015 l'intercalibration MIRS/teneurs C/N (projets RBV) afin de suivre l’évolution des stocks de C à l’échelle des bassins versants des sols d’observatoires asiatiques (BVET en Inde et MSEC au Laos et au Vietnam) qui sont intégrés à Infrastructure Nationale de Recherche OZCAR.

De plus, la rétractométrie a été couplée aux analyses minéralogiques afin de préciser les déterminants physiques de l’érosion des sols dans le contexte des plantations d’hévéa dans les régions montagneuses du nord de la Thaïlande (ANR HévéAdapt),

La plateforme ALYSÉS est également impliquée dans les  travaux pratiques des étudiants de Master de l’Université Pierre et Marie Curie dans le cadre de l’UE 4UM11 « module Biogéochimie Approfondie » pour les Master 1 (mis en place en 2011) et UE international 5UM05 « Cycles des éléments dans l'océan: processus, perturbations, méthodes » pour les Master 2 (mis en place en 2015). Ces deux unités d’enseignements sont portées par D. Cardinal (Pr. UPMC-LOCEAN).

Dès 2017, la plateforme ALYSÉS participera aussi au projet APPLab’, L’Apprentissage Par Problèmes en Labo Environnement (appel à projet FormInnov de Sorbonne Universités). Cette méthode d’apprentissage innovante fondée sur la démarche expérimentale par problème dans les sciences de l’environnement concernera des étudiants de master, mais aussi des élèves ingénieurs universitaires Polytech et des étudiants de Licence 3. Elle proposera des thématiques orientées « Sud ». Ce projet qui s’appuie sur des enseignements existants, intègrera également la Halle technologique GESE de l’UPMC en sus de la plateforme ALYSÉS.

De plus entre 2012 et 2017, dans le cadre de l’OSU et de l’IRD la plateforme ALYSÉS est venue en appui analytique et expertise :

• Aux unités de recherche UPMC faisant partie des réseaux de plateforme comme les UMRs METIS, ISTEP.
• Aux unités de recherche ayant pour tutelle l’IRD et à leurs partenaires du Sud qui n’appartiennent pas à l’OSU comme les UMRs AMAP, IRD Dakar (LMI Iesol), IMPMC, GET, Entropie.

Principales thèses ayant été soutenues entre 2012 et 2017 ou en cours et ayant bénéficié des équipements analytiques de la plateforme

• Apaestegui J. : « Enregistrements paléoclimatiques des spéléothèmes du Pérou par la mesure du ¹⁸O », UMR LOCEAN/partenariat Univ. Féderale Fluminense, Brésil.
• Duprey N. (2012): "Variabilité climatique de deux périodes clés de l’Holocène, c. 7000-6000 et 3500-2500 années BP, dans le Pacifique Sud-Ouest à partir de l’analyse d’archives biocarbonatées". UMR LOCEAN/UPMC
• Salvatecci R. (2013): "Variabilité multi-décennale et millénaire de l’intensité de la Zone de Minimum d’Oxygène, de la production exportée et des populations de poissons pélagiques à partir de sédiments marins laminés à Pisco, Pérou, au cours des derniers 25 000 ans". UMR LOCEAN/UPMC.
• Villela de Oliveira Lessa, D. (2013) : « Paléocéanographie du système d’upwelling de Cabo Frio (Rio de Janeiro) durant les 12.000 dernières années déduite de la géochimie et des assemblages de foraminifères planctoniques ». UMR LOCEAN/partenariat Université Féderale Fluminense, Brésil.
• Delgado M. (2014): " Fonctionnement physico-hydrique du sol de deux toposéquences sous foret et sous pature en Amazonie Orientale". UMR iEES-Paris/ partenariat Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Brésil.
• Parseval H. (2014) : "Stratégies d’exploration racinaire et cycles des nutriments : étude du rôle fonctionnel de l’exploration horizontale du sol par les plantes”. UMR iEES-Paris/ENS
• Chatelain M. (2015):" "Métaux traces : réponses écophysiologiques et rôle dans le maintien du polymorphisme de coloration mélanique du plumage chez le pigeon biset". UMR iEES-Paris/UPMC
• Closset I. (2015): "Le cycle biogéochimique du silicium dans l'Océan Austral par les approches isotopiques". UMR LOCEAN/UPMC
• Deeb M. (2015) : "Etude des technosols-Influence des plantes, des vers de terre et de la matière organique sur la structure de Technosols construits ». iEES-Paris/Univ. Créteil
• Grange J. (2015): "La dynamique des successions de communautés microperforantes et des taux de dissolution biogénique associés en milieu récifal. Quelle influence des paramètres biotiques/abiotique?". UMR LOCEAN/UPMC
• Briceño Zuluaga F.J. (2016): "Reconstruction des paléovents à partir de l'étude granulométrique et minéralogique durant les 1000 dernières années. Plateforme centrale du Pérou". UMR LOCEAN/partenariat Univ. Féderale Fluminense, Brésil.
• Castillo A. (2016) : "Variabilité climatique du Chili central durant les 1000 dernières années". UMR LOCEAN/ partenariat Univ. Antofagasta, Chili.
• Kameswari Rajasekaran M. (2016):"Silicon biogeochemical cycle along the land to ocean continuum: Focus on monsoonal Indian estuaries". UMR LOCEAN/ Partenariat NIO,Inde/UPMC
• Kanzari A. (2016):" Alteration and arenization processes of granitic waste rock piles from former uranium Mines in Limousin". UMR IMPMC/AREVA
• Martins G. (2016): "Reconstruction des changements climatiques et environnementaux en Amazonie Occidentale à partir des études sédimentologiques et géochimiques des dépots lacustres". UMR LOCEAN/partenariat Université Féderale Fluminense, Brésil.
• Fauches R. (2017):"Transfert des hydrocarbures aromatiques polycycliques à l'échelle d'un bassin versant : caractérisation de sources par l'isotopie moléculaire". UMR Metis/EPHE
• Foti L. (2017) : « Vers une évaluation systémique de la qualité écologique des sols. Application aux sols urbains et péri-urbains d’Île-de-France » UMR iEES-Paris/UPMC
• Neyret M. (en cours) : « Étude des changements écologiques associés à la transition des cultures annuelles aux plantations d'arbres dans les régions montagneuses d'Asie du Sud-Est » UMR iEES-Paris/ENS
• Nivet F.(en cours):" Cycles biogéochimiques de subsurface le long du continuum terre-mer en Afrique sub-saharienne". UMR LOCEAN/ Partenariat: Afrique du Sud, Univ. Du Kwazulu natal, Kenya, Univ. Nairobi, Tanzanie, Univ. Dar es Salaam /UPMC
• Omuombo C. (en cours):"Mécanisme de la variabilité interannuelle et décennale de SST dans la région du bord ouest du Pacifique Nord UMR LOCEAN/partenariat Univ Nairobi, Kenya/UPMC.

Publications

• Aniceto K., Moreira Turcq P., Cordeiro R. C., Fraizy P., Quintana I., Turcq B., 2014. Hydrological changes in west Amazonia over the past 6 ka inferred from geochemical proxies in the sediment record of a floodplain lake. Procedia Earth and Planetary Science 10 : 287 – 291
• Briceño Zuluaga F., Sifeddine A., Caquineau S., Cardich J., Salvatteci R., et al., 2015. Terrigeneous material supply to the Peruvian central continental shelf (Pisco 14_ S) during the last 1100 yr: paleoclimatic implications. Clim. Past Discuss., 11, 3211–3239, 2015. 10.5194/cpd-11-3211-2015.
• Briceño-Zuluaga F.J., Sifeddine A., Caquineau S., Cardich, J., Salvatteci R., et al., 2016. Terrigenous material supply to the Peruvian central continental shelf (Pisco, 14° S) during the last 1000 years: paleoclimatic implications. Climate of the Past, European Geosciences Union (EGU), 12 (3), pp.787-798. 10.5194/cp-12-787-2016.
• Closset I., Cardinal D., Bray, Thil F., Djouraev I. et al., 2015. Seasonal variations, origin and fate of settling diatoms in the Southern Ocean tracked by silicon isotope records in deep sediment traps. Global Biogeochem. Cycles, 29, 1495-1510. 10.1002/2015GB005180
• Deeb M., Grimaldi M., Lerch T.Z, Pando A., Podwojewski P., Blouin P., 2015 Influence of organic matter content on hydro-structural properties of constructed Technosols. Pedosphere 26: 486-498
• Deeb M., Grimaldi M., Lerch T.Z., Pando A., Gigon A., Blouin P., 2015.Interactions between organisms and parent materials of a constructed Technosol shape its hydrostructural properties. Soil, 2: 163-174
• Deeb M., Grimaldi M., Lerch T.Z., Pando A., Podwojewski P. and Blouin M., 2016. Influence of Organic Matter Content on Hydro-Structural Properties of Constructed Technosols. Pedosphere 26: 486–498. doi:10.1016/S1002-0160(15)60059-5 
• Duprey N., Boucher H., Jiménez C., 2012. Digital correction of computed X-radiographs for coral densitometry. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, Elsevier, pp.84-92. 10.1016/j.jembe.2012.09.007.
• Duprey N., Lazareth C., Corrège T., Le CornecF., Maes, C. Pujol N., Mandeng Yogo M., Caquineau S., Soares Derome C., Cabioch G., 2012. Early mid-Holocene SST variability and surface-ocean water balance in the southwest Pacific, Paleoceanography, 27, PA4207. ISSN 0883-8305. doi:10.1029/2012PA002350.
• Formenti P., Caquineau S., Chevaillier S., Klaver A., Desboeufs K., Rajot J.L., Belin S., Brios V., 2014. Dominance of goethite over hematite in iron oxides of mineral dust from Western Africa: quantitative partitioning by X-ray Absorption Spectroscopy. Journal of Geophysical Research. Atmospheres. 119: 12,740–12,754
• Formenti P., Caquineau S., Desboeufs K., Klaver A., Chevaillier S., Journet E., Rajot J.L., 2014. Mapping the physico-chemical properties of mineral dust in western Africa: mineralogical composition. Atmos. Chem. Phys. 14: 10663-10686 
• Hathorne Ed C., Gagnon A., Felis F., Adkins J.,Asami R., Boer W., Caillon N., Case D., Cobb K.M., Douville E., deMenocal P., Eisenhauer A., Garbe-Schönberg C.D., Geibert, W. Goldstein S., Hughen K., Inoue M., Kawahata H., Kölling M., Le Cornec F., et al., 2013. Inter-laboratory study for coral Sr/Ca and other element/Ca ratio measurements,Geochemistry, Geophysics, Geosystems,14(9), p.3730-3750. ISSN 1525-2027.doi 10.1002/ggge.20230
• Grange J. S., Rybarczyk H., Tribollet A., 2015.The three steps of the carbonate biogenic dissolution process by microborers in coral reefs (New Caledonia). Environmental Science and Pollution Research, 22, 13625-13637.
• Jouquet P., Guilleux N., Chintakunta S., Mendez M. et al., 2015. The influence of termites on soil sheeting properties varies depending on the materials on which they feed. European Journal of Soil Biology, 69, 74-78. 10.1016/j.ejsobi.2015.05.007
• Lazareth C.E., Bustamante Rosell M.G., Turcq B., Le Cornec F., Mandeng-Yogo M. et al., 2013. Mid-Holocene climate in New Caledonia (southwest Pacific): coral and PMIP models monthly resolved results. Quaternary Science Reviews, Elsevier, 69, pp.83-97. 10.1016/J.QUASCIREV.2013.02.024.
• Lazareth C.E., Le Cornec F., Candaudap F., Freydier R., 2013. Trace element heterogeneity along isochronous growth layers in bivalve shell: consequences for environmental reconstruction. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, Elsevier, 373 (SI), pp.39-49. 10.1016/j.palaeo.2011.04.024.
• Lazareth C.E., Soares-Pereira C., Douville E., Brahmi C., Dissard D., Le Cornec F., Thil F., Gonzalez-Roubaud C., Caquineau S., Cabioch G., 2015. Intra-skeletal calcite in a live-collected Porites sp.: Impact on environmental proxies and potential formation process. Geochimica et Cosmochimica Acta 12/2015; 176. 10.1016/j.gca.2015.12.020
• Lessa D.V., Venancio I., Dos Santos T., Belem A.L., Turcq B., Sifeddine A., Albuquerque A.L.S., 2016. Holocene oscillations of Southwest Atlantic shelf circulation based on planktonic foraminifera from an upwelling system (off Cabo Frio, Southeastern Brazil). The Holocene, 26 (8), pp.1175-1187.
• Montoroi J.-P., Pierret A., Maeght J.-L., Chintachao W., Chenyapanich S., Srisuk K., 2016. Some convincing evidences of a deep root system within an interfluve aquifer of Northeast Thailand. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 44, 052057 
• Moreau M., Corrège T., Dassié E.P., Le Cornec F., 2015. Evidence for the non-influence of salinity variability on the Porites coral Sr/Ca palaeothermometer. Climate of the Past Discussions, European Geosciences Union (EGU), 11 (3), pp.523-532. 10.5194/cp-11-523-2015.
• Moreira L. S., Moreira Turcq P., Kim J. H., Turcq B., Cordeiro R. C., Caquineau S., Mandeng-Yogo M., Damste J. S. S. A mineralogical and organic geochemical overview of the effects of Holocene changes in Amazon River flow on three floodplain lakes. In : Sifeddine Abdelfettah (ed.), Meyers P.A. (ed.), Valdès J. (ed.), Leite DÌas da Silva P. (ed.).  Continental and coastal marine records of centennial to millennial changes in South American climate since the last glacial maximum. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2014, 415 (n^o spécial), p. 152-164.  ISSN 0031-0182
• Moreira L. S. , Moreira-Turcq P., Turcq B., Cordeiro R. C., Kim J.-H., Caquineau S., Mandeng-Yogo M., Damtsé J. S., 2013. Paleohydrological controls on sedimentary organic matter composition in an Amazon floodplain lake, Lake Maracá (Brazil) during the Late Holocene.  The Holocene. 23:  1903-1914.
• Salvatteci, R., Gutiérrez, D., Field, D., Sifeddine, A., Ortlieb, L., et al. 2013. The response of the Peruvian Upwelling Ecosystem to centennial-scale global change during the last two millennia. Climate of the Past Discussions, European Geosciences Union (EGU), 9, pp.5479-5519. 10.5194/CPD-9-5479-2013.
• Salvatteci, R., Field, D., Sifeddine, A., Ortlieb, L., Ferreira, V., et al. 2014. Cross-stratigraphies from a seismically active mud lens off Peru indicate horizontal extensions of laminae, missing sequences, and a need for multiple cores for high resolution records. Marine Geology, Elsevier, 357, pp.72-89. 10.1016/j.margeo.2014.07.008.
• Wirrmann, D., Sémah, A.-M., Mendez-Millan, M., Schmidt, S., Boissenin, M. et al. 2017. Signification environnementale de guano de salanganes et de chiroptères de Nouvelle-Calédonie. Premiers résultats. sous presse Quaternaire.
• Wu, H.C., Dissard, D., Le Cornec, F., Thil, F., Tribollet, A., Moya, A., Douville, E. (2017) Primary life stage boron isotope and trace elements incorporation in aposymbiotic Acropora millepora coral under ocean acidification and warming. Frontiers in Marine Science, Coral Reefs. ID: 256777.

Projets à moyen terme

Le volet développement analytique  est indiscutablement au cœur des problématiques de la plateforme avec une volonté de rester performant et à la pointe de la recherche nationale et internationale. De plus, la plateforme Alysée s’inscrit pleinement dans la dynamique du campus de l’innovation de la délégation régionale de l’IRD en Ile de France qui vise à combiner les missions de recherche pour le développement de l’IRD avec les moyens et les attentes d’acteurs politiques et économiques locaux . Afin de répondre à ces attentes, trois équipements, l’analyseur élémentaire et le compteur de particules (date d’acquisition 2006), ainsi que le spectromètre ICP-MS (date d’acquisition Nov. 2007), doivent être remplacés. Ces équipements sont des outils indispensables pour réaliser l’analyse élémentaire du carbone, de l’azote et du soufre ainsi que des éléments traces et ultra-traces dans tous les matériaux géologiques, pédologiques et/ou biologiques qui fondent plusieurs programmes de recherche en cours sur :

• Les cycles biogéochimiques des éléments traces
• Les reconstructions paléo-climatiques et l’étude des tendances et de la variabilité à basse fréquence de l’océan.
• L’étude des évènements extrêmes
• La calibration d’indicateurs (proxies) pour la reconstruction des conditions environnementales passées et récentes
• L’impact des changements globaux (climat, usages) sur les dynamiques des systèmes naturels ou anthropisés.