OSS-CYANO — Développement d'un capteur optique et d'un système drone pour la surveillance spatiale des cyanobactéries dans les écosystèmes aquatiques continentaux

Lors de leurs phases de prolifération, les cyanobactéries perturbent le fonctionnement des plans d’eau ainsi que leurs usages, car elles sont capables de synthétiser des toxines dangereuses pour la santé. C’est pourquoi de nombreux pays ont mis en place des programmes pour leur surveillance afin de limiter les risques d’exposition humaine à ces toxines. La principale difficulté dans cette surveillance est liée à l’hétérogénéité de la distribution spatiale des cyanobactéries. A l’échelle verticale, ces microorganismes peuvent occuper différentes strates dans la colonne d’eau et à l’échelle horizontale, les cellules peuvent s’accumuler en certains points des écosystèmes, sous l’effet des vents ou des courants. Pour tenter d’améliorer cette surveillance, de nombreux programmes de recherche ont été engagés dans le but de développer de nouveaux outils, à l’instar des bouées mises au point lors du programme PROLIPHYC (ANR PRECODD). Si cet outil s’est révélé performant, il ne permet pas cependant d’évaluer la distribution horizontale des cyanobactéries et le coût de ces équipements est très élevé. De plus, si l’utilisation de la télédétection par satellite s’est révélée concluante pour estimer la biomasse et la distribution horizontale des cyanobactéries dans un plan d’eau, le coût de cette technologie et le manque de disponibilité des satellites ne peuvent encore en faire un outil de suivi en routine. Dans ce cadre général, notre projet OSS-CYANO a pour objectif de développer et de valider un nouveau capteur aérien de faible coût, destiné à être utilisé en point fixe, seul ou en réseau, pour détecter la présence de cyanobactéries dans un écosystème. Par ailleurs, OSS-CYANO a également pour but de développer un système drone capable d’embarquer ce capteur pour réaliser des mesures spatiales à l’échelle de grands plans d’eau ou des tronçons de rivière, et d’autres instruments pour faire des prélèvements ou des mesures avec des sondes dans la colonne d’eau. Notre projet sera organisé en cinq tâches. La Tâche 1 est dédiée (i) à la coordination du projet, (ii) à son animation scientifique et au dialogue avec les utilisateurs finaux à travers la constitution d’un comité de suivi et enfin (iii), à la diffusion des résultats, notamment par l’organisation, en fin de projet, d’un workshop international dédié aux nouveaux outils de surveillance. La deuxième tâche permettra de mieux identifier les utilisateurs finaux potentiels et de préciser leurs attentes vis-à-vis des outils développés. La Tâche 3 centrale à ce projet, concernera les développements techniques du capteur (choix des longueurs d’onde, étude de l’influence de certains processus naturels sur la mesure…) et du système drone (réalisation d’une plateforme porteuse d’instruments interchangeables). Ces développements s’appuieront en grande partie sur les facilités offertes par la plateforme PLANAQUA qui bénéficie du label « Investissements d’Avenir » et qui offre tous les équipements nécessaires à la réalisation de tests du capteur sur des systèmes aquatiques allant du microcosme jusqu’au macrocosme. La quatrième tâche permettra de tester en conditions réelles d’application, et sur le long terme, le capteur et le système drone sur différents lacs et sur une rivière représentatifs des systèmes impactés par les cyanobactéries. Enfin la dernière tâche se rapportera (i) aux méthodologies de traitement et d’intégration des données, (ii) à la mise en œuvre d’un modèle hydrodynamique tri-dimensionnel exploitant les données du capteur et/ou du drone pour faire des prévisions à court terme sur l’évolution de la dispersion spatiale des cyanobactéries dans un plan d’eau, et (iii) de définir les futures caractéristiques d’un système d’alerte. Ce projet repose sur la participation de six laboratoires de recherche et d’une société privée. Toutes ces équipes possèdent les compétences nécessaires à l’ensemble des travaux envisagés et elles ont déjà collaboré sur d'autres projets de recherche.