Sujets de stage proposés par le LPG en 2025
Niveau Master 2
Sujet 1 : Spatio-temporal variations in the Earth’s core-mantle boundary heat flux related to the arrival of subducted oceanic crust
Heat flux at the Earth’s core-mantle boundary (CMB) partially controls outer core dynamics, the associated geodynamo and the generated geomagnetic field. On the mantle side, spatial and temporal variations in this flux are, in turn, controlled by details of mantle convection, a key aspect being the role played by recycled oceanic crust reaching the CMB and piles of chemically differentiated (or primordial) material that formed or accumulated there. This internship aims at investigating the spatial and temporal variations in CMB heat induced by the arrival of subducted oceanic crust at the CMB and their interaction with piles of primordial material, using models of thermo-chemical convection.
Encadrants : Frédéric Deschamps, Hagay Amit
Lieux : Academia Sinica (Taiwan) et LPG (Nantes)
Sujet 2 : Étude de l’état de contraintes crustales en lien avec la sismicité dans l’ouest de la France (niveau L3, M1 ou M2)
(1) Modélisation numérique des contraintes induites dans la croûte par la réponse à l’érosion et la sédimentation récente (quaternaire, holocène). En fonction des discussions et des envies de l’étudiant(e), cela peut aller de la modélisation d’une simple plaque élastique à de la modélisation mécanique en éléments finis.
(2) Création des modèles de l’état de contrainte total, incluant forçages tectoniques et forçages érosion / sédimentation
(3) Comparaison avec les mécanismes aux foyers des séismes et les failles potentiellement actives pour étudier les mécanismes à l’origine de la sismicité
Encadrants : Stéphane Mazzotti, Éric Beucler, Mickaël Bonnin, Clément Perrin
Sujet 3 : REFerence conditions based on historical FORaminiferal Monitoring: Case study of the Berre Lagoon (REFORM-Berre)
Defining ecological quality status (EcoQS) of marine water bodies has become an important task for European States during the last decades due to the implementation of the Water and Marine Strategy Framework Directives (WFD and MSFD). This evaluation, based on biological and chemical quality elements, is performed by comparing the values of biotic indices or pollutant concentrations to reference conditions. The difficulty for the ecological evaluation is to find pristine reliable reference conditions since 1) the choice of reference station away from the pollution source might lead to environmental conditions (e.g. habitat, grain size…) that are not representative of the study area, and 2) nowadays pristine conditions barely exists. Regarding chemical evaluation, the measurements of contamination in the seawater requires to install passive captors or filtering organisms (e.g. mussels) for a given time period to concentrate the pollutant so that the analyses become possible for a correct price. The REFORMproject (PHC Maimonide) aims to fill these gaps by coupling the reliability of benthic foraminifera as bioindicators in marine ecosystems and their ability to fossilize and thus give information on pre-impact conditions… En savoir +
Encadrantes : Christine Barras, Pia Nardelli
Sujet 4 : Étude de la migration de foraminifères soumis à des décharges sédimentaires via observation en micro-CT scan : approche expérimentale et analyse par IA
Les environnements marins côtiers sont soumis à des événements de dépôt sédimentaire récurrents, erratiques ou rares qui apportent brusquement des sédiments sur les fonds marins. Ces événements se produisent sous l’influence de divers facteurs tels que les crues des fleuves, la fonte des glaciers dans les régions polaires, les tempêtes, ou les activités anthropiques telles que le dragage ou le clapage. Ces décharges de sédiment fréquentes et/ou massives ont tendance à ensevelir les organismes vivants dans le fond, provoquant des conditions extrêmes potentiellement létales. Parmi les organismes de la méiofaune, les foraminifères (microorganismes marins à coquille), qui sont très abondants et font partie des premiers niveaux trophiques, ont une forte capacité à répondre rapidement aux changements environnementaux et aux conditions stressantes. L’impact sur les foraminifères de dépôts sédimentaires variant en intensité et en fréquence a été examiné dans l’étude expérimentale de Guilhermic et al. (2023) menée dans le cadre d’un projet de recherche CNRS INSU (BEGIN – Benthos under Arctic melting Glacier Influence). Les résultats ont montré que les deux espèces de foraminifères utilisées dans cette expérience étaient capables de se mouvoir dans un dépôt plus ou moins épais et fréquent rapidement dépourvu d’oxygène… En savoir +
Encadrants : Maria Pia Nardelli, Aurélia Mouret, Nicolas Vanderesse
Sujet 5 : Reconstruction paléoenvironnementale de la dernière déglaciation au nord de la mer Celtique
L’objectif principal du projet est de reconstruire l’histoire récente (dernière déglaciation et Holocène) de mise en place des dépôts sédimentaires à proximité d’un paléochenal au nord de la mer Celtique. En savoir +
Encadrants : Robin Fentimen, Riccardo Arosio, Meryem Mojtahid
Sujet 6 : Living benthic foraminifera distribution in the Paracas Bay (Peruvian margin)
The Peruvian upwelling system (the northern component of the Humboldt Current system) is one of the strongest upwelling systems in the world ocean (e.g., Echevin et al.,
2008; Gutiérrez et al., 2008; Graco et al., 2017). This upwelling system is embedded into the permanent, intense, and shallow oxygen minimum zone (OMZ) of the eastern tropical South Pacific. The high intensity and the shallow depth of this OMZ is due to the imbrication of two processes (Fig. 1a): i) the sluggish ventilation in the region and the low-oxygen source waters (e.g., Wyrtki, 1962; Helly and Levin, 2004) and ii) the high surface productivity resulting from the presence of upwelling-favorable winds that drive an upward flux of cold, nutrient- rich waters along the coast. The high oxygen demand during organic matter remineralization accentuates the OMZ and results in very low oxygen concentrations of the subsurface waters off Peru (e.g., Minas et al., 1990; Paulmier et al., 2006). En savoir +
Encadrante : Christine Barras
Sujet 7 : Utilisation de l’intelligence artificielle pour développer des méthodes d’identification automatique des foraminifères benthiques vivants dans l’objectif d’intégrer ce modèle au suivi des écosystèmes benthiques
A terme, l’objectif est d’avoir un outil de surveillance des écosystèmes benthiques rapide et facile qui complètera les suivis basés sur la macrofaune et d’inscrire ces indicateurs basés sur la meiofaune dans le SNO BenthOBS.
Le projet de ce stage de master 2 s’inscrit dans cette dynamique en 1) utilisant le CNN développé et validé pour les faunes de foraminifères de la Baie de Bourgneuf (6 espèces ; Walla et al., 2023) pour poursuivre l’acquisition de données de cet observatoire unique, 2) développant un nouveau CNN à partir de communautés de faunes plus diverses. Il est proposé de focaliser sur les faunes de FB inféodées aux herbiers de Zostères (15 à 20 espèces) dans le cadre du suivi saisonnier des herbiers de l’Anse du Cul du Loup (Normandie – projet ZAPER). En savoir +
Encadrantes : Emmanuelle Geslin, Christine Barras
Sujet 8 : Using artificial intelligence to develop methods for the automatic identification of benthic foraminifera, with the aim of integrating this biological model into the monitoring of benthic ecosystems.
Benthic communities are known to reflect the effect of disturbance on the benthic compartment. For many years, the assessment of the quality of these benthic ecosystems using biotic indices has focused on the macrofauna through the development of various indices such as AMBI (Pearson and Rosenberg, 1978; Borja et al., 2000). However, numerous studies have shown the value of using benthic foraminifera (meiofauna, < 1 mm) to monitor the quality of marine environments (e.g. Alve, 1995; Mojtahid et al., 2008; Dubois et al., 2021). Recently, new biotic indices for soft substrates have been developed (notably by the LPG laboratory at the University of Angers) (e.g. Foram-AMBI: Alve et al., 2016; Jorissen et al., 2018; Bouchet et al., 2021; TSI-Med: Barras et al., 2014; Parent et al., 2021a). These indices, based on benthic foraminiferal (BF) biocenoses (stained with Rose Bengal), are complementary to those based on macrofauna, which are used more routinely in marine system monitoring. Due to their shorter life cycle and reduced mobility, they respond rapidly to changes in the nature of the substrate, variations in oxygen and organic matter concentrations in the sediment, and resuspension processes (e.g. Alve et al., 2016; Jorissen et al., 2018; O’Brien et al. 2021). Indices such as Foram-AMBI and TSI-Med are now widely used on Mediterranean coasts to assess the general quality of water bodies under the WFD (Barras et al., 2014; Parent et al., 2021a), and are tested to evaluate the impact of specific anthropogenic activities such as trawling (Barras et al., 2023) or sediment discharge (Barras et al., 2023)… En savoir +
Encadrantes : Emmanuelle Geslin, Christine Barras
Sujet 9 : Traçage des métaux dans des sédiments de crue de la Loire de 1955 à 2022
La Loire draine le plus grand bassin hydrographique français qui couvre un cinquième de la superficie du pays. Deux carottes sédimentaires, composées exclusivement de dépôts de crue, ont été prélevées en Loire, au niveau de Montjean-sur-Loire. La carotte intitulée « Island core », a été prélevée à l’extrémité d’un île fluviale élevée, caractéristique de la zone inondée uniquement pendant les épisodes de crues importants depuis maintenant quelques décennies. La carotte intitulée « Channel core », a été prélevée dans un chenal semi-actif, uniquement inondé lors de crues (3% du temps inondé). L’accès à ces échantillons de sédiments de crue est une chance afin de pouvoir identifier la contribution des métaux remobilisés pendant ces évènements. De plus, relier les périodes de crues avec des signatures isotopiques spécifiques permet d’identifier les sources de métaux mobilisées pendant ces évènements hydrologiques extrêmes. Hypothèses : Flux importants de métaux : La concentration des métaux et les rapports élémentaires dans les matières en suspension varient lors des épisodes de crues. Sources dans le temps : La signature isotopique dans les archives sédimentaires donne des informations sur les changements de sources de contamination au cours du temps et des évènements.
Objectifs : • Déterminer la composition granulométrique et minéralogique des sédiments de crues • Déterminer la composition géochimique, majeurs et métaux • Préparer les échantillons à la mesure des isotopes du Cu (et du Cd). • Lier la composition géochimique (isotopique) aux évènements de crues.
Encadrants : Johnny Gasperi, Marion Rivoal, Gildas Ratié
Sujet 10 : Constraining the origin of carbon compounds on the surface of icy moons from IR and Raman spectroscopy
Recent observations with the James Webb telescope identified the presence of carbon-rich compounds (C02 ice, C02 hydrate, carbonates, organic matter) at the surface of Europa (Villanueva et al. 2023, Trumbo et al. 2024), Ganymede (Bockelée-Morvan et al. 2024) and Callisto (Cartwright et al. 2024). The IR signatures of the carbon-rich compounds vary between the moons as well as spatially on the moon surface. The nature, origin and evolution of these carbon-rich compounds at the surface of Jupiter’s moons are still unclear. In order to determine the physical state of carbon compounds at the moons surface, we propose to experimentally synthesize icy samples containing various carbon compounds and to characterize spectroscopic signatures using IR and Raman spectroscopy techniques. Lab spectra obtained for various composition and isotopic ratio will then be compared with existing IR data obtained by space mission (Galileo, JUNO, JWST). This work will also help for the preparation of the future observation campaign of the Europa Clipper and Juice mission. This experimental work will be part of the MSCA Secrecy project (PI V. Munoz-Iglesias).
Encadrants : Victoria Munoz-Iglesias, Erwan Le Menn, Gabriel Tobie
Niveau Master 1
Sujet 1 : Intérêt pour la télédétection et l’utilisation de logiciels de télédétection comme ENVI
La mission JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) de l’agence spatiale européenne (ESA) a pour cible principale Ganymède, la plus grosse lune du système solaire. Le vaisseau spatial est équipé d’une caméra mustispectrale infrarouge (MAJIS) et d’un LiDAR (Light Detection And Ranging) (GALA) pour caratériser la minéralogie et la topographie des satellites de Jupiter. Le LiDAR a la capacité d’enregistrer le signal réfléchi et l’analyse de la forme d’onde peut fournir des informations sur la texture de la surface. Cependant, cette information, la forme d’onde, a été très peu utilisée jusqu’à maintenant par les personnes utilisant un LiDAR. L’équipe scientifique de GALA n’a pas pu effectuer de test sur des analogues terrestres. Lors d’une campagne menée en Octobre 2024, Patrick Launeau et Manuel Giraud ont acquis simultanément des images hyperspectrales et la couverture LiDAR d’un glacier alpin. Le but du stage sera dans un premier temps de faire la part entre l’effet BRDF (Bidirectional reflectance distribution function) du relief et la granulométrie. Avec l’info LiDAR, des corrections fines peuvent être faites. Décorréler ces deux effets est important pour l’interprétation des données MAJIS et autres données de spectromètres imageurs. Un autre aspect concerne la forme d’onde, ce qui est très exploratoire car très peu d’études ont regardé l’intérêt de la forme d’onde pour caractériser les propriétés physicochimiques des surfaces glacées. Taches à effectuer : • Analyse des données IR carte glace/neige/roche (Utilisation d’ENVI) • Analyse des données LiDAR IR pour corriger des effets de reliefs • Comparaison des spectres avant et après correction : implications pour la BRDF de surfaces glacées • Application aux lunes glacées comme Encelade et Dioné observées par le spectro imageur VIMS • Application aux observations JUICE de Ganymède • Rédaction d’un rapport sur la BRDF de surfaces glacées • Etude exploratoire sur l’intérêt de la forme d’onde (Bibliographie et traitement des données LiDAR vert et IR).
Encadrants : Patrick Launeau , Manuel Giraud, Christophe Sotin
Sujet 2 : Produits de conservation des échantillons de foraminifères : quel biais peuvent-ils introduire dans les analyses chimiques des coquilles ?
Le stage vise à tester l’effet potentiel de plusieurs techniques de coloration et conservation des foraminifères benthiques sur la préservation de l’intégrité chimique de leurs coquilles. En effet, des études récentes ont soulevé l’hypothèse que certains produits utilisés de façon routinière dans la coloration et la fixation d’échantillons de foraminifères benthiques vivants, tels que le Rose Bengale, le CellTracker Green et l’éthanol, puissent avoir un effet contaminant dans l’analyse chimique des coquilles calcaires. La personne en stage montera une expérience de laboratoire pour tester ces hypothèses et vérifiera, via l’analyse par Ablation Laser couplé à un ICP-MS (site de Nantes), l’éventuel biais introduit par ces traitements.
En parallèle, le stagiaire travaillera sur l’analyse des faunes de foraminifères benthiques vivants de 3 stations prélevées en Mai 2023 dans l’étang de Berre. Cette lagune méditerranéenne est un site d’intérêt puisqu’elle est sujette à diverses pressions (e.g. chimiques, désoxygénation). L’analyse élémentaire des coquilles de ces foraminifères vivants (colorés au RB et conservés dans l’éthanol) sera comparée à celles de foraminifères fossiles d’une carotte longue prélevée dans l’étang (sans coloration ni produit de conservation). Ces résultats seront interprétés en tenant compte des potentiels biais liés aux produits de conservation identifiés.
Le stage inclut du terrain pour échantillonner des foraminifères vivants, du laboratoire (fixation, piquage et lavage de foraminifères, analyses chimiques par LA-ICP-MS) et de l’analyse de données (traitements données ICP-MS et statistiques).
Encadrantes : Christine Barras, Pia Nardelli
Sujet 3 : Assemblages de foraminifères benthiques fossiles associés à des crêtes sous-marines coralliennes (Porcupine Seabight, Atlantique Nord-Est)
Les coraux d’eau froide peuvent former une grande variété de bioconstructions, allant de vastes monts sous-marins (>300 m) à de petites structures de l’ordre du mètre. La marge continentale atlantique irlandaise a été au centre de la recherche portant sur les coraux d’eau froide grâce à la diversité et à la richesse des habitats présents. Au sein du Porcupine Seabight, les monts coralliens se situent entre 550 et 1050 m de profondeur et démontrent une très grande diversité de forme. Ces monts sont sculptés par des courants de fonds particulièrement dynamiques et l’activité de vagues internes, qui fournissent les particules de nourriture nécessaires au développement des colonies coralliennes. Ces courants forment aussi des rides et mégarides sableuses sur le fond, qui constituent un substrat mobile à priori inadapté à l’initiation de communautés coralliennes.
Ce projet a pour objectif de comprendre la mise en place de crêtes colonisées par des coraux d’eau froide dans le Porcupine Seabight. Afin d’atteindre cet objectif, les assemblages de foraminifères benthiques fossiles provenant de deux carottes sédimentaires courtes (approximativement 1 m) obtenues grâce au ROV (Remotely Operated Vehicle) Holland 1 du Irish Marine Institute (Irlande) seront étudiées. Une des carottes provient du sommet d’une des crêtes coralliennes tandis que l’autre a été prélevée dans les sédiments sableux avoisinants. L’approche choisie permettra de comparer les conditions environnementales entre les deux localités et d’identifier des horizons adaptés à la datation radiocarbone. Ce travail s’inscrit au sein du doctorat de M. Felix Butschek, doctorant à l’Université College Cork (Irlande). En savoir +
Encadrant : Robin Fentimen
Sujet 4 : Constraining the origin of carbon compounds on the surface of icy moons from IR and Raman spectroscopy
Recent observations with the James Webb telescope identified the presence of carbon-rich compounds (C02 ice, C02 hydrate, carbonates, organic matter) at the surface of Europa (Villanueva et al. 2023, Trumbo et al. 2024), Ganymede (Bockelée-Morvan et al. 2024) and Callisto (Cartwright et al. 2024). The IR signatures of the carbon-rich compounds vary between the moons as well as spatially on the moon surface. The nature, origin and evolution of these carbon-rich compounds at the surface of Jupiter’s moons are still unclear. In order to determine the physical state of carbon compounds at the moons surface, we propose to experimentally synthesize icy samples containing various carbon compounds and to characterize spectroscopic signatures using IR and Raman spectroscopy techniques. Lab spectra obtained for various composition and isotopic ratio will then be compared with existing IR data obtained by space mission (Galileo, JUNO, JWST). This work will also help for the preparation of the future observation campaign of the Europa Clipper and Juice mission. This experimental work will be part of the MSCA Secrecy project (PI V. Munoz-Iglesias).
Encadrants : Victoria Munoz-Iglesias, Erwan Le Menn, Gabriel Tobie