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Projet : Trieuse de microfossiles à l'aide de techniques d'apprentissage automatique (TRIMICROPAL)

Responsabilité scientifique : Annachiara Bartolini (annachiara.bartolini@mnhn.fr), Marie-Béatrice Forel (marie-beatrice.forel@mnhn.fr) et Delphine Desmares (delphine.desmares@sorbonne-universite.fr), Centre de recherche en paléontologie - Paris, CR2P UMR 7207 MNHN CNRS SU

Les coquilles des micro-organismes biocalcifiants (comme les foraminifères et les ostracodes) sont abondantes et bien conservées dans les sédiments marins. Ces microfossiles constituent de puissantes archives biologiques des variations climatiques et environnementales passées. En effet, les espèces présentes dans les assemblages, leurs variations morphologiques ainsi que la composition géochimique de leurs coquilles sont sensibles à plusieurs paramètres physiques et chimiques clés de l'océan, tels que la température, la salinité, le pH et l'oxygénation. Cependant, le tri et l'analyse de la biodiversité et de la morphologie de ces microfossiles sont chronophages et constituent de fait un verrou important à la mise en œuvre de leur potentiel dans les études paléoclimatiques et paléoenvironnementales. Ce projet cible l'acquisition d’une machine robotique innovante, combinée à des techniques d’apprentissage automatique, pour trier les microfossiles. Cette Trieuse de Microfossiles (TrMi) traite des fractions de sédiments grossiers (de 150 μm à 2 mm), distingue les particules de sédiments, y compris les microfossiles, les photographie à l'aide d'une caméra numérique, les identifie à l'aide de techniques de réseaux de neurones à convolution (CNN). TrMi sépare les groupes identifiés dans des microtubes ou flacons en vue d'analyses ultérieures, notamment géochimiques. Cette machine peut traiter jusqu'à 30 échantillons par jour, soit 9 000 particules (si chaque échantillon est composé d'environ 300 particules), alors que l'analyse humaine des assemblages de microfossiles (tri, identification des espèces et comptage du nombre d'individus de chaque espèce) peut traiter deux à quatre échantillons et 600 à 1 200 particules par jour. Si l'on ajoute l'analyse morphométrique de chaque particule, le temps nécessaire à l'analyse humaine d'un échantillon serait d’au moins une semaine à temps plein. TrMi peut être associée au logiciel en libre accès "Particle-Sorter" (développé au CEREGE), qui intègre le flux de travail et permet d'organiser, étiqueter, traiter et classer les images numériques, en particulier pour les échantillons de particules tels que les microfossiles. En résumé, TrMi, combinée au logiciel Particle-Sorter, peut être utilisée pour obtenir en peu de temps une quantité considérable de données sur la composition en espèces des assemblages de microfossiles, ainsi que pour isoler des échantillons monospécifiques en vue d'analyses géochimiques et morphométriques. Cette machine ouvre la voie à de nombreuses applications et sujets de recherche innovants dans des disciplines telles que la micropaléontologie, la paléoclimatologie et la paléocéanographie, ainsi que, plus généralement, des sujets de recherche en géosciences et en archéologie impliquant l'analyse de particules sédimentaires. La machine sera accessible à tous les participants du réseau DIM PAMIR et l'énorme quantité de données qui sera produite sera mise à la disposition de la communauté scientifique dans des bases de données en libre accès. Le projet est porté par le CR2P, tout autre membre du DIM PAMIR intéressé par ce projet est invité à contacter les porteurs du projet.