Les récifs coralliens sont des écosystèmes hautement productifs qui ont été menacés au cours des dernières décennies en raison du changement climatique. Cela a alimenté un essor de la recherche sur la biologie fondamentale des coraux en vue de restaurer les récifs endommagés par le réchauffement et l’acidification des océans. La restauration des récifs dépend du recrutement réussi des coraux juvéniles, ce qui est difficile à quantifier à l’aide des techniques de modélisation 3D actuelles, car les juvéniles sont très petits et énigmatiques.
Ce problème a conduit la biologiste marine Kate Quigley à développer une nouvelle méthode de surveillance de la taille et de la croissance des coraux qui repose sur l’utilisation d’un équipement de numérisation dentaire. La numérisation 3D numérique est couramment utilisée en dentisterie et dans la fabrication d’implants, car les mesures doivent être précises jusqu’à l’échelle du µm afin de produire des moules très précis. Les scanners dentaires intra-oraux peuvent également être utilisés en toute sécurité sur des tissus vivants, alors que les méthodes de modélisation 3D précédentes impliquaient souvent la destruction des coraux afin de les mesurer.
Le Dr Quigley, chercheur principal à la Fondation Minderoo, a publié les détails de la nouvelle méthode dans la revue Méthodes en écologie et évolution. C’est lors d’une visite chez son dentiste qu’elle a été inspirée par le développement de la nouvelle méthode de numérisation.
Au cours de sa visite, le Dr Quigley a remarqué les similitudes entre le corail et les dents humaines – les deux étant à base de calcium et nécessitant des outils de mesure capables de résister aux surfaces humides. « Un jour, j’étais chez le dentiste et ils ont déployé ce nouveau scanner. J’ai tout de suite su que c’était quelque chose qui pouvait s’appliquer à l’analyse de très petits coraux, étant donné que les coraux et les dents partagent en réalité de nombreuses propriétés similaires. Le reste appartient à l’histoire !
Bien que les anciennes technologies impliquées dans la modélisation 3D des récifs coralliens aient connu des améliorations et des développements substantiels dans un passé récent, elles ne sont en réalité applicables qu’à des objets dont la taille varie de mètres à centimètres. Ils manquent de capacité dans la gamme de tailles millimétriques et microniques (μm), ce qui est nécessaire pour mesurer les premiers stades de vie des coraux. Comprendre le stade critique de la vie des coraux juvéniles permet aux scientifiques de prédire les changements dans les écosystèmes, les impacts des perturbations et le potentiel de rétablissement des récifs.
« À l’heure actuelle, il est difficile de mesurer avec précision de très petits objets en 3D, surtout si vous souhaitez mesurer de petits animaux vivants, comme les coraux, sans les blesser. Au cours de mon doctorat, il fallait une demi-journée pour produire une numérisation, et je souhaitais scanner des centaines de coraux à la fois », a déclaré le Dr Quigley.
Pour évaluer l’efficacité de ces scanners dentaires, à savoir l’ITero Element 5D Flex, le Dr Quigley a mesuré des coraux juvéniles de différentes espèces et classes de taille. Les coraux ont été initialement collectés dans le parc marin de la Grande Barrière de corail et comprenaient des espèces à morphologie de ramification complexe, ainsi que celles à ramification simple et celles qui ont une forme de vie plus plate et incrustée. L’essai a été mené au National Sea Simulator de l’Institut australien des sciences marines, où les coraux ont été temporairement retirés de leur aquarium intérieur pour que leurs surfaces et leurs volumes soient analysés.
En moyenne, il fallait moins de trois minutes pour scanner et construire un modèle de chaque corail, contre plus de quatre heures avec les méthodes précédentes – soit une diminution de 99 % du temps nécessaire pour effectuer de telles mesures. Le Dr Quigley a enregistré des performances tout aussi rapides et précises lors de la mesure et de la comparaison de modèles de squelettes morts et de tissus coralliens vivants, éliminant ainsi le besoin de sacrifier des animaux vivants pour prendre des mesures.
« Pour la première fois, cette nouvelle méthode permettra aux scientifiques de mesurer des milliers de petits coraux rapidement, avec précision et sans aucun impact négatif sur la santé des coraux. Cela pourrait potentiellement étendre la surveillance à grande échelle de la santé des océans et accélérer la restauration des récifs coralliens.
Bien qu’il s’agisse d’une énorme amélioration en termes de réduction du temps nécessaire à la surveillance de ces petits animaux marins, la technologie ne peut être utilisée que pour effectuer des mesures hors de l’eau. L’instrument de numérisation n’est pas étanche et repose sur l’utilisation de lasers. De plus, les scans 3D doivent toujours être traités manuellement, ce qui est un processus lent. Le Dr Quigley espère créer à l’avenir un pipeline d’analyse automatique allant de la numérisation à la mesure, en utilisant potentiellement l’IA.
« Potentiellement, le scanner pourrait être rendu complètement étanche. Cependant, on ne sait pas exactement dans quelle mesure la technologie laser fonctionnerait complètement immergée sous l’eau. Nous avons déjà utilisé cette technologie sur le bateau et élevé des coraux sauvages et élevés en laboratoire pour les mesurer, nous y arrivons donc !
« L’association de l’acquisition et du traitement rapides des données de cette manière a le potentiel d’améliorer considérablement notre compréhension de la biologie des coraux pour répondre aux questions urgentes liées à la conservation dans cet important système biologique. »
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Par Alison Bosman, Espèces-menacées.fr Rédacteur
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