Laboratoire photonique 2D/3D de la biodiversité

 Après un article méthodologique dans Methods E&E en 2023 (Schubnel et al. 2021), un dans MethodX sur une méthode innovante utilisant la fluorescence pour les fossiles d’insectes (Boderau et al, 2024), avec plusieurs études de cas remarquées, la plateforme s’ouvre à une nouvelle discipline qu’elle contribue à définir : la photonique de la biodiversité (ou biophotonics) avec des collaborations pluridisciplinaires intra MNHN et extérieurss. Ces collaborations soutenues par le CNRS via les programmes incitatifs MITI (Adaptation du Vivant, Lumière et Vie) et avec d’autres unités au sein du dépt. Origines et Evolution (IMPMC notamment, CRC) et au sein de SU (INSP, Emergence. 

Aujourd’hui, après un fonctionnement avec des laboratoires et plateformes SU (INSP) et Paris Cité (LEM/Itodys), notre UMR et plus largement le bâtiment des collections Arthropodes, doit s’équiper de ces méthodes d’exploration de la biodiversité (spectrométrie et imagerie UV) que constitue la photonique et particulièrement la fluorescence induite aux UV, que ce soit pour de l’exploration fonctionnelle, l’accompagnement de recherches morphologiques et évolutives, la production de données pour la bioinspiration et la paléobioinspiration. Une base de données de traits, FluoBase, sera développée à travers plusieurs programmes de recherche, sur les organismes animaux et végétaux, à partir de ces équipements, et sera orientée spécimens. Il n’existe pas de d’équipements équivalents aujourd’hui (équipement de terrain et portable) dans les collections. 

Le matériel permettra d’acquérir des données sur la photoluminescence (fluorescence, bioluminescence, autres luminescences) des organismes, en étudiant les spectres de luminescence de spécimens de collections, sur le terrain et lors d’expérience d’interactions entre organismes (comme la pollinisation), ou encore pour mettre en évidence des biominéralisations inédites (programme en cours Emergence SU, PPI Origines, IMPMC, etc.). 

Les équipements produiront des médias originaux et parfois spectaculaires utilisables pour l’enseignement, la diffusion et le développement des relations art-sciences au sein de l’établissement. La plateforme a déjà produit et fourni des images (« Mystérieux insectes » France 5/MNHN) et a participé à un film la fluorescence en 2024 (« la vie en fluo » Arte/ZED Production) très remarqué. Une participation à « Automne tropical » dans les Grandes Serres est prévue en 2026. 

Ainsi que des partcipations à des événements nationaux (Festival Lumexplore,  Réunion des Sciences de la Terre), des publications grand public (The Conversation, Mook le Sept, exposition Institut de l’Océan, etc.).

Les bases de données de traits, issues des collections, et surtout celles qui produisent des images originales sont la base des applications de type biomimétiques, et permettent la valorisation des collections d’histoire naturelle, notamment via les programmes d’IA (BIOMIg, etc.), et de valorisation comme les projets CEEBios en Guyane auxquels nous collaborons.

🎥 https://youtu.be/ZxRGOJam6r8

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Responsable : Romain Garrouste

Equipements et services

Imagerie 2D

• Une loupe Nikon SX 25 (X10 à X300) équipée d’un reflex Nikon FX et logiciel d’imagerie Capture Pro, stacking manuel.
• Matériel de prise de vues macro (optiques Nikon et Laowa) pour le laboratoire ou le terrain, photo et vidéo.
• Lampes UV portables et dispositifs de prise de vue pour labo et terrain (pied, bras avec clamps, statif de reprographie avec éclairage), pour photographie UVIF y compris à grande échelle
• Traitements avec Photoshop, Affinity, Helicon Focus, sur les ordinateurs du Laboratoire (MAC, PC)

Imagerie 3D

• Acquisition photogrammétrique (labo, terrain)
• Exploitation (segmentation, modélisation) d’images issues de CT scan, Synchrotron, drones, via 3 ordinateurs équipés de logiciels spécialisés (AVIZO, Dragonfly, Metashape dont un PC équipé de 128Go et un MAC PRO de 96Go de RAM.

Services 

• Réalisation, conseils, prêt de matériel, formation à l’utilisation, étude de nouveaux dispositifs et méthodes, participation à des missions de terrain pour l’ISYEB et le MNHN, temps de calcul sur ordinateurs puissant selon disponibilités, fourniture d’images photo ou vidéo pour les services du Muséum et la diffusion des connaissances (films « Mystérieux insectes », « La vie en fluo », expo « En voie d’illuminations, Lumières de la Nature » de 2025-2026, la chaine YouTube de l’ISYEB et du MNHN), participation à la recherche (terrain et laboratoire, biosciences et géosciences, biologie et évolution fonctionnelles dont biostatistiques, biominéralisations), enseignement à l’ED 227 du MNHN, conférences scientifiques nationales et internationales et grand publics (LUMEXPLORE, Muséum de Province), etc.

• Prospective et veille scientifique et méthodologique, notamment en terme de biomimétisme et conceptualisation de la paléobioinspiration.
• Participation aux développements arts-sciences à l’échelle du MNHN et vulgarisation.

Publications :

Jacquelin et al. (2018) New insights on basivenal sclerites using 3D tools and homology of wing veins in dragonflies and griffenflies (Insecta: Odonatoptera). Nature Sc. Reports 8:238 | DOI:10.1038/s41598-017-18615-0 1

Desutter-Grandcolas, L. et al. (2017) 3-D imaging reveals four extraordinary cases of convergent evolution of acoustic communication in crickets and allies (Insecta). Nature Sci. Rep. 7(1), 1–8

Garrouste R. (2017) La réalité virtuelle pour mieux apprécier les sciences du vivant. The Conversation.fr

Garrouste R. (2016) La nature en 3D : l’histoire naturelle passe au numérique. The conversation.fr

Chassot J.M., Garrouste R., Boistel R., Nel P., Nel A., Azar D.(2016): A new 3D imaging method for micropaleontology in ambers and entomology using basic light source: the Full Field Optical Coherence Tomography (FF-OCT). FOSSIL 3X (The 7th International Conference on Fossil Insects, Arthropods and Amber), Edinbourg, National Museum of Scotland

Garrouste R., Garrouste C. (2016): De la 2D à la 3D dans l’imagerie des sciences naturelles et la paléontologie. L’exemple des insectes fossiles: méthodes, attentes et futurs. Les images du numérique. Histoires et futurs des images produites par ordinateur, Ecole Nationale Supérieure des Arts Décoratifs (EnsAD).

Figure : reconstitution 3D des nervures de la base de l’aile d’Aeshna isoceles. In Jacquelin et al. 2018

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