Paris, le 13 décembre 2022

Artec 3D, développeur et fabricant mondialement connu de matériel et de logiciels 3D professionnels, et l’Université de Giessen (Allemagne) ont collaboré afin d’étudier l'impact des microplastiques et du changement climatique sur les coraux. Des centaines de coraux vivants ont été scannés avec des scanners 3D, permettant de mener de nombreuses recherches essentielles sans le moindre contact, d’obtenir des mesures physiques exactes en moins d'une minute, avec une précision submillimétrique, le tout sans que ce contrôle ne présente de danger de dégradation. Il s’agit d’une innovation majeure pour la recherche sur les coraux.

Le Dr Jessica Reichert et plusieurs chercheurs de l’Université de Giessen étudient les effets à long terme du changement climatique sur diverses espèces de coraux. Jessica Reichert et son équipe travaillent actuellement avec 30 espèces de coraux durs et une vingtaine d’autres types d'organismes vivant dans les récifs. La croissance de la colonie est un des paramètres les plus importants qui aident les scientifiques à étudier l’impact du stress sur les coraux.

Toutefois, les approches avec de la cire chaude ou du papier aluminium, traditionnellement adoptées pour déterminer les dimensions d'un corail, rendent presque impossible la prise de mesures précises et répétées du moindre corail vivant. Bien que ces deux méthodes soient encore appliquées aujourd'hui, leurs limites sont nombreuses. Le processus à la cire chaude nécessite de plonger le corail dans un bassin de paraffine brûlante puis de mesurer le poids augmenté par la coque de cire une fois celle-ci complètement sèche. Malheureusement, le corail ne survit jamais à cette étape. Les mesures ultérieures doivent donc être prises sur un corail voisin aux dimensions différentes. Quant à l’utilisation du papier aluminium pour effectuer des mesures similaires, cette technique est bien moins précise et s’avère souvent destructeur pour le corail.

L’innovation, moteur de la recherche

Depuis plusieurs années maintenant, les chercheurs de l’Université de Giessen n’utilisent plus ces deux méthodes dépassées. Pour ce faire, ils ont adopté le scan 3D avec Artec Spider afin de mesurer cette croissance lente du corail (entre 0,8 et 5 mm par mois). Cette méthode a un effet considérable sur la productivité des chercheurs. « En général, je scanne environ 50 coraux en un après-midi, ou 100 en une journée, explique Jessica Reichert. Nous n’avions jamais pu travailler aussi rapidement par le passé, sans parler de la sécurité désormais garantie à 100 % du corail. »

Concernant le processus de scan, Jessica Reichert effectue toutes les captations en une fois et avant un traitement par le logiciel Artec Studio. Le scan nécessite la présence de deux chercheurs, dont un manipule le corail à peine sorti de l’aquarium et placé sur un plateau tournant, tandis que l’autre le scanne avec Spider. La capacité de Spider à scanner à travers l'humidité s’est également révélée utile. « Même si les coraux sont humides, Spider les numérise correctement sans problème de réflexion, commente Jessica Reichert. Nous avons découvert cela en testant les paramètres du scan. »

À titre d’exemple, lorsqu'ils scannent des coraux complexes brillants, ils appliquent une sensibilité plus élevée pour capter les structures les plus petites. À l’inverse, avec les coraux plus foncés et très simples, ils diminuent la sensibilité. Dès le départ, l’équipe a dressé la liste des réglages optimaux du scanner pour chaque espèce de corail. Après le traitement des scans dans Artec Studio, les modèles 3D du corail sont généralement exportés au format OBJ dans MeshLab. L’équipe a créé ses propres scripts Python pour analyser automatiquement la superficie et le volume des modèles de coraux.

Approfondir les recherches sous-marines : le scan 3D sous l’océan

La dernière étude en date des chercheurs révèle que le taux croissant de microplastiques dans les océans du monde entier a un effet direct sur la croissance et la santé des coraux. Les coraux nettoient l’eau qui les entoure en avalant les microplastiques présents, qu'ils prennent pour de la nourriture, et en les enveloppant à l’intérieur de leur squelette.

L’équipe de recherche se concentre également sur les effets du changement climatique sur les coraux, notamment le réchauffement des eaux et l’augmentation de la quantité de CO₂. Ils prêtent particulièrement attention à l’acidification des océans, car celle-ci influe fortement sur la formation du squelette du corail. Les chercheurs étudient en outre si ces changements morphologiques du corail ont un impact sur l’action des vagues. Les coraux étant fortement influencés par leur environnement, la présence d'un courant fort dans l’eau les fera croître différemment qu’en cas de courants faibles ou modérés.

Dans cette optique, un confrère de Jessica Reichert, Juan David Osorio Cano, I.C, M. Ing, PhD, de l’Université nationale de Colombie, Sede Caribe, Groupe d'investigation en océanographie et en ingénierie côtière (OCEÁNICOS), imprime des modèles de coraux en 3D à partir des scans de Spider établis par la chercheuse et les utilise dans un canal pour étudier les effets du changement de forme des coraux sur le flux d’eau qui les entoure.

« Cette recherche serait impossible sans le scan 3D avec Spider, souligne Jessica Reichert. Auparavant, nous n’avions jamais été capables de suivre aussi précisément ces changements de croissance et de forme du corail. Désormais, nous en avons le pouvoir. » Jessica Reichert et son équipe continuent à étudier de nombreuses espèces de coraux à l'Université de Giessen.

Il leur reste toutefois encore beaucoup à découvrir : les diverses façons dont un corail peut changer de forme, les facteurs à l’origine de ces changements, la meilleure façon d’appliquer ces connaissances au niveau de l’écosystème corallien et, enfin, la manière dont la complexité du récif sera touchée et les conséquences pour les poissons qui vivent dans ces récifs et, en définitive, pour nous-mêmes.

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