2024

2024

Réalisations

Greenfjord project

Le changement climatique s’accélère dans l’Arctique et bouleverse profondément les fjords du Groenland, écosystèmes fragiles où interagissent glace, océan, terre, atmosphère et vie biologique. Ces paysages, essentiels aux activités locales, subissent la fonte accrue des glaciers et le vêlage, augmentant fortement les apports d’eau douce. Cette modification perturbe la dynamique marine, la circulation des nutriments et l’ensemble du réseau trophique. Le phytoplancton influence alors la chimie atmosphérique et la formation des nuages, tandis que les poissons sont touchés, avec des conséquences directes sur les ressources et l’économie des communautés locales.

IA et coraux

Souvent relégués derrière les poissons sur les photos de plongée, les coraux jouent pourtant un rôle écologique majeur. Bien que couvrant moins de 0,1 % des océans, ils abritent près d’un tiers des espèces marines et soutiennent la sécurité alimentaire et l’économie d’environ un demi-milliard de personnes. Menacés par le réchauffement des eaux et les pollutions locales, ils font l’objet d’études approfondies, notamment au sein du Transnational Red Sea Center (TRSC) de l’EPFL. Dans ce cadre, l’outil DeepReefMap — une IA capable de reconstruire en 3D des centaines de mètres de récifs à partir d’une simple vidéo sous-marine — permet d’accélérer et de démocratiser le suivi des coraux en réduisant fortement les besoins en matériel et en analyse. Cette avancée fait l’objet d’une publication dans Methods in Ecology and Evolution.

Démonstrateur énergétique

Un démonstrateur « Power-to-Gas » a été installé sur le campus de Sion, une plateforme unique en Suisse pour tester à grande échelle des technologies clés de la transition énergétique : capture du CO₂, production et stockage saisonnier d’hydrogène ou de méthane. Développé par l’EPFL, la HES-SO et plusieurs partenaires industriels, il positionne le Valais comme un pôle d’innovation dans l’énergie propre et circulaire. Le laboratoire MER Van Herle pilote la pile à combustible réversible, tandis que d’autres professeurs de l’EPFL, dont Wendy Queen, Kumar V. Agrawal et François Maréchal, contribuent également au projet.

Diversité et répartition des bactéries dans les cours d’eau issus des glaciers

La fonte rapide des glaciers de montagne et la disparition des cours d’eau qu’ils alimentent sont des symboles forts du changement climatique. Les rivières d’origine glaciaire sont des écosystèmes froids, pauvres en nutriments et instables, dominés par des biofilms microbiens. Pourtant, les connaissances actuelles sur le microbiome de ces cours d’eau restent limitées, ce qui empêche de comprendre comment il réagit à la réduction des glaciers.

2024

Support à la recherche

Service de promotion des sciences (SPS)

L’année 2024 a marqué le lancement des activités du Service de promotion des sciences en Valais. Cette première année d’implantation du programme « Les sciences, ça m’intéresse ! » a permis d’offrir aux élèves du primaire et du secondaire, ainsi qu’aux jeunes en dehors du cadre scolaire, un large éventail d’activités scientifiques et techniques. Cette nouvelle offre est venue compléter et renforcer nos ateliers de robotique et d’informatique proposés en Valais depuis 2014, en élargissant ainsi les possibilités offertes aux jeunes de découvertes et d’expérimentations autour des sciences et des technologies. Grâce à cette diversité, de nombreux·ses participant·es ont pu découvrir, manipuler et expérimenter les sciences dans un esprit ludique et participatif, avec une approche pédagogique adaptée à chaque public.

Services partagés : un écosystème au service de la science

Au sein du campus se trouvent plusieurs services partagés, au service des laboratoires. Ces entités, moins mises en avant au quotidien, sont pourtant nécessaires au bon fonctionnement du campus et participent grandement aux résultats obtenus par les laboratoires qui, eux, seront responsables des publications scientifiques.

IA et coraux

Sur la base d’images prises par caméras, une IA mise au point à l’EPFL permet de reconstituer des récifs de coraux en 3D en quelques minutes. Une petite révolution pour les missions d’étude et de préservation des fonds marins, comme celles du Transnational Red Sea Center.

ECEO, Prof. Devis Tuia

Figurants de second plan sur les clichés de poissons chatoyants des amateurs de plongée, les coraux occupent pourtant le devant de la scène pour de nombreux scientifiques, tant leur rôle écologique est fondamental. Ces animaux au squelette calcaire font partie des écosystèmes les plus diversifiés de la planète : bien qu’ils couvrent moins de 0,1 % de la surface totale des océans, ils abritent près d’un tiers des espèces marines connues. Ils ont également un impact majeur sur la vie des habitants de nombreux pays bordés par des récifs: d’après une étude de l’Agence américaine d’observation océanique et atmosphérique, jusqu’à un demi-milliard de personnes dans le monde dépendent des récifs coralliens en ce qui concerne leur sécurité alimentaire et leurs revenus liés au tourisme. Mis en péril notamment par l’augmentation de la température des océans et les pollutions d’origine anthropique locales qui provoquent leur blanchiment et leur mort, les coraux font l’objet d’études approfondies, comme celles du Transnational Red Sea Center (TRSC) qui vise à percer les secrets des espèces de la mer Rouge, particulièrement résistantes au stress lié au changement climatique. C’est dans le cadre de cette mission pilotée par l’EPFL* qu’a été testée DeepReefMap, une intelligence artificielle développée par le Laboratoire de science computationnelle pour l’environnement et l’observation de la terre (ECEO) à l’EPFL capable de reconstituer plusieurs centaines de mètres de récifs de bancs de coraux en 3D sur la base d’un film sous-marin pris par une caméra du commerce en quelques minutes. Elle sait également reconnaître certaines caractéristiques du corail et les quantifier. « Cette méthode démocratise la reconstitution numérique des récifs et donne un gros coup d’accélérateur à leur suivi en réduisant le travail, l’équipement, la logistique ainsi que les coûts informatiques », souligne Samuel Gardaz, responsable des projets du TRSC. Cette recherche fait aujourd’hui l’objet d’une publication dans Methods in Ecology and Evolution.

Classer les coraux selon leur état de santé et leur forme

Afin de faciliter davantage le travail de leurs collègues biologistes œuvrant sur le terrain, les scientifiques ont inclus des algorithmes de segmentation sémantique permettant de classer et quantifier les coraux selon leur état de santé – de sain, c’est-à-dire très coloré, à morts et recouverts d’algues, en passant par le blanc du blanchiment – et d’identifier les formes de croissance de coraux qui sont les plus communs dans les récifs peu profonds de mer rouge selon une hiérarchisation reconnue internationalement – à branches, massifs, durs, mous, etc. -. « L’objectif était vraiment de répondre aux besoins des scientifiques et agents de conservation qui travaillent sur le terrain avec un outil qui peut être déployé largement et très rapidement : à Djibouti, par exemple, il y a 400 km de côte », souligne Jonathan Sauder, qui a fait du développement de cette IA le sujet de sa thèse de doctorat. « Notre méthode ne nécessite pas d’infrastructure informatique coûteuse : sur un ordinateur équipé d’une simple unité de traitement graphique, la segmentation sémantique et la reconstruction 3D peuvent être obtenues dans un temps égal au temps de la vidéo ».

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Greenfjord project

Étude de l’écosystème des fjords groenlandais dans un climat en mutation : interactions socioculturelles et environnementales

EERL, Prof. Julia Schmale

L’accélération du changement climatique dans l’Arctique a des répercussions profondes sur les systèmes des fjords du Groenland. Ceux-ci sont fragiles en raison du lien délicat qui existe entre la cryosphère, l’océan, la terre, l’atmosphère et la biosphère. De plus, ces paysages emblématiques du Groenland sont au cœur des systèmes socio-économiques et culturels qui régissent les moyens de subsistance locaux. Le réchauffement induit la fonte des glaciers et le détachement de blocs de glace (vêlage), ce qui entraîne une forte augmentation des flux d’eau douce environnants. La modification de ces flux a un impact sur la dynamique des écosystèmes marins et la circulation des nutriments, qui à leur tour affectent le réseau trophique marin (les réseaux trophiques décrivent les interactions alimentaires entre les espèces d’un écosystème) avec des effets en cascade : aux niveaux trophiques inférieurs, la modification de la prolifération du phytoplancton a un impact sur la chimie atmosphérique et la formation des nuages, et donc sur le bilan radiatif de surface. Aux niveaux trophiques supérieurs, les poissons sont affectés, ce qui a des implications importantes pour les moyens de subsistance et l’économie locaux, qui dépendent largement des ressources marines.

Avec GreenFjord, nous souhaitons mieux comprendre comment le changement climatique affecte les écosystèmes des fjords et comment cela se répercute sur la biodiversité et les moyens de subsistance. L’objectif final est de traduire ces nouvelles connaissances en modèles permettant de simuler et de prédire l’évolution future des systèmes fjordiques, notamment la perte de masse glaciaire, l’évolution trophique et le cycle du carbone. Nos travaux sur le terrain seront menés à terre et en mer et impliquent une forte participation des populations locales. Les principales activités sont les suivantes :

Cryosphère

Evolution des glaciers et impact sur l’eau des fjords et la circulation des nutriments

Océan

Caractéristiques physiques et microbiennes des systèmes fjordiques

Biosphère

Détermination de la biodiversité à l’aide de l’ADN environnemental

Atmosphère

Influence des émissions naturelles locales sur la formation des nuages

Terre

Exportation de matière organique terrestre vers l’océan

Humain

Compréhension de la relation entre les moyens de subsistance locaux et les socio-écosystèmes fjordiques

2024

Une recherche de rang mondial au cœur des alpes

Un pôle de recherche et d’innovation au cœur du Valais

Nos laboratoires

Prof. Julia Schmale

Extreme Environments Research Laboratory (EERL)

Prof. Sara Bonetti

Laboratory of Catchment Hydrology and Geomorphology (CHANGE)

Prof. Michael Lehning

Laboratory of Cryospheric Sciences (CRYOS)

Prof. Devis Tuia

Environmental Computational Science and Earth Observation (ECEO)

Prof. Tom Ian Battin

River Ecosystems Laboratory (RIVER)

Prof. Ianina Altshuler

Microbiome Adaptation to the Changing Environment (MACE)

Prof. Meret Aeppli

Soil Biogeochemistry Laboratory (SOIL)

Prof. Jérôme Chappellaz

Smart Environmental Sensing in Extreme Environments Laboratory (SENSE)

Prof. Wendy Queen

Laboratory for Functional Inorganic Materials (LFIM)

Prof. Dr. Sascha Feldmann

Laboratory for Energy Materials (LEM)

Prof. Raffaella Buonsanti

Laboratory of Nanochemistry for Energy (LNCE)

Prof. Kumar Varoon Agrawal

Laboratory of Advanced Separations (LAS)

Prof. Berend Smit

Laboratory of Molecular Simulation (LSMO)

Prof. Andreas Züttel

Laboratory of Materials for Renewable Energy (LMER)

Prof. François Maréchal

Industrial Process and Energy Systems Engineering (IPESE)

MER Jan Van herle

GEM Group of Energy Materials (STI-SCI-JVH)

Prof. Friedhelm C. Hummel

Defitech Chair for Clinical Neuroenginering, - Hummel Lab

Réalisations

Greenfjord project

IA et coraux

Démonstrateur énergétique

Diversité et répartition des bactéries dans les cours d’eau issus des glaciers

Support à la recherche

Service de promotion des sciences (SPS)

Services partagés : un écosystème au service de la science

IA et coraux

Classer les coraux selon leur état de santé et leur forme

Cryosphère

Océan

Biosphère

Atmosphère

Terre

Humain