Stage Développement d'Un Dispositif d'Optodes Planaires In Situ H/F

L'offre

Fin des candidatures le 22/11/2026

Contexte du stage
L'optode planaire est une technique d'imagerie permettant de déterminer les gradients chimiques en haute résolution dans deux dimensions. Cette technique permet de quantifier l'oxygène, le pH, le CO2 et d'autres solutés dans les sédiments continentaux et marins (voir la revue de Santner et al., 2015).

Bien qu'il existe certaines solutions commerciales (VisiSens de Presens), elles sont coûteuses (entre 7 000 et 13 000 € selon le kit choisi) et les tests préliminaires ont révélé qu'elles sont peu personnalisables, offrent un faible contrôle sur l'analyse des données et que le système d'éclairage intégré produit des artefacts d'imagerie.

De nombreux chercheurs ont utilisé des systèmes d'imagerie conçus maison, utilisant des appareils photo reflex numériques sensibles aux infrarouges et un boîtier de déclenchement pour synchroniser l'éclairage et la capture d'images. Ce système offre une grande flexibilité, mais repose sur un boîtier de déclenchement qui n'est plus commercialisé (anciennement distribué par l'ingénieur Björn Grunwald de l'Institut Max Planck), ce qui empêche la mise en place d'un nouveau système d'optodes planaires dans les laboratoires qui ne sont pas déjà équipés de ce matériel. Ces limitations révèlent la nécessité d'un système d'imagerie par optodes planaires abordable, de haute qualité, flexible et ouvert.

Ces derniers mois, grâce au soutien d'ISblue nous avons développé avec succès le prototype d'optodes planaires optopi permettant des mesures d'oxygène dissous en laboratoire. Nous avons maintenant pour objectifs de mariniser ce prototype afin de réaliser des mesures d'oxygène dissous en milieu intertidal / subtidal dans le cadre du programme de recherche CABESTAN (PEPR FairCarbon France 2030 : https://www.pepr-faircarbon.fr/projets/projets-laureats-de-l-appel-a-projets-faircarbon/cabestan) auquel participe Johann Lavaud (LEMAR).

Ce programme a pour objectif de déterminer la productivité des sédiments côtiers de la rade de Brest, qui est basée majoritairement sur le fonctionnement et la dynamique des communautés de microphytobenthos (microalgues diatomées benthiques; Meleder et al., 2020). Le déploiement de la version marinisée d'optopi permettra ainsi de révéler les cycles tidaux et diurnes de migration verticale des communautés de diatomées benthiques (Barnett et al., 2020) et de mesurer leurs impacts sur les flux d'oxygène à l'interface-eau sédiment.

Objectifs du stage
Dans ce cadre, les objectifs de ce stage de master 2 sont de :

• Finaliser le prototype de laboratoire (linéarisation du flux lumineux, software et analyse de données).
• Compléter la documentation du prototype de laboratoire.
• Modéliser la version marinisée d'optopi selon le cahier des charges établi par l'équipe encadrante.
• Réaliser un prototype d'optopi marinisé.
• Tester le prototype marinisé in situ (vasière intertidale, site de Lanveur en baie de Daoulas, et shallow water, site de Lanvéoc).

Méthodes envisagées
La réalisation du prototype d'optopi marinisé se fera selon les phases suivantes :

• Choix du hardware :

Vous vous réfèrerez à la liste de composants de la version laboratoire d'optopi et l'adaptera pour minimiser la consommation énergétique et le rendre autonome. Vous pourrez vous inspirer des caméras sous-marines Open Source déjà réalisées à l'unité RDT (grâce notamment au soutien d'IsBlue dans le cadre du projet DiyFree). Vous réaliserez des calculs de consommation énergétique du dispositif afin de déterminer le nombre d'observations réalisables en fonction du dimensionnement de la batterie.

• Modélisation du prototype :

Les composants sélectionnés lors de la phase 1 seront intégrés dans un caisson étanche. Le design de la version marinisée suivra les modèles périscope de Glud et Wenzhöfer.

• Réalisation du prototype :

Le prototype sera réalisé en intégrant les composants dans un caisson étanche BlueRobotics et le modèle de périscope sera imprimé en 3D afin d'être testé et validé avant d'être usiné dans les ateliers des unités BEEP et RDT à IFREMER.

4) Tests en laboratoire :

Le prototype sera testé au laboratoire afin de valider l'étanchéité du système, l'ergonomie des contrôles et la capacité à mesurer des gradients d'oxygène dans du sédiment.

• Déploiement in situ :

En fin de stage, un déploiement test sera réalisé sur une vasière intertidale et environnement subtidal en rade de Brest (site de Lanveur en baie de Daoulas).

Références bibliographiques
Barnett, A., Méléder, V., Dupuy, C., and Lavaud, J.: The Vertical Migratory Rhythm of Intertidal Microphytobenthos in Sediment Depends on the Light Photoperiod, Intensity, and Spectrum: Evidence for a Positive Effect of Blue Wavelengths, Front. Mar. Sci., 7, https://doi.org/10.3389/fmars.2020.00212, 2020.

Li, C., Ding, S., Yang, L., Zhu, Q., Chen, M., Tsang, D. C. W., Cai, G., Feng, C., Wang, Y., and Zhang, C.: Planar optode: A two-dimensional imaging technique for studying spatial-temporal dynamics of solutes in sediment and soil, Earth-Science Reviews, 197, 102916, https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.102916, 2019.

Méléder, V., Savelli, R., Barnett, A., Polsenaere, P., Gernez, P., Cugier, P., Lerouxel, A., Le Bris, A., Dupuy, C., Le Fouest, V., and Lavaud, J.: Mapping the Intertidal Microphytobenthos Gross Primary Production Part I: Coupling Multispectral Remote Sensing and Physical Modeling, Front. Mar. Sci., 7, https://doi.org/10.3389/fmars.2020.00520, 2020.

Santner, J., Larsen, M., Kreuzeder, A., and Glud, R. N.: Two decades of chemical imaging of solutes in sediments and soils - a review, Analytica Chimica Acta, 878, 9-42, https://doi.org/10.1016/j.aca.2015.02.006, 2015.

Profil recherché

Ingénieur.e - optique - software
Intérêt pour les projets de recherche, la compréhension de l'environnement marin - volonté de
poursuivre en thèse.

Equipe encadrante
Dewi Langlet, biogéochimiste, UMR BEEP, IFREMER -
Olivier Fauvarque, opticien, RDT, IFREMER -
Johann Lavaud, ecophysiologiste, UMR LEMAR, CNRS -

Bon à savoir

35 heures/semaine