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Antonio Garcia Quintas prévoit le risque de pollution marine côtière par le mercure à l’aide d’oiseaux marins et de l’IA

Antonio Garcia Quintas a d’abord travaillé comme ornithologue dans un centre de recherche à Cuba avant de devenir post-doctorant international ISblue. Il a obtenu son doctorat à Sète avec le laboratoire Marbec et l’Université de Montpellier. Pour en savoir plus sur ses recherches et son parcours, ISblue l’a interviewé !

Le sujet de votre recherche actuelle est la prévision du risque de pollution marine côtière par le mercure à l’aide d’oiseaux marins et de l’intelligence artificielle. Pouvez-vous nous en dire un peu plus à ce sujet ?

Ce projet est pionnier dans son approche interdisciplinaire qui combine l’écologie marine, la chimie, l’océanographie et l’intelligence artificielle (IA) pour prédire les risques de contamination au mercure (Hg) dans les écosystèmes côtiers. Il vise à utiliser des méthodes innovantes pour combler le manque de données, en particulier à Cuba et dans le bassin des Caraïbes.

Le projet intègre l’analyse traditionnelle de la concentration de mercure avec des techniques modernes telles que le suivi GPS et les observations par satellite, en plus de méthodes d’IA telles que les réseaux neuronaux convolutionnels (CNN). Ainsi, il vise à créer une vue d’ensemble complète de la pollution marine par le mercure dans le bassin des Caraïbes.

Pour moi, c’est une opportunité d’élargir mes compétences au-delà de l’écologie des oiseaux marins. J’apprends davantage sur l’océanographie et la biogéochimie. Je travaille également avec des experts comme Ronan Fablet de l’IMT Atlantique pour entraîner un modèle utilisant des techniques d’apprentissage approfondi. Collaborer avec des spécialistes des métaux et isotopes traceurs renforcera la possibilité d’évaluer la pollution en mer.

Ce projet apportera des informations précieuses, notamment pour Cuba et la région des Caraïbes dans son ensemble, où la recherche environnementale reste limitée.

Comment le projet sera-t-il mené ?

Je vais travailler sur les sternes et les mouettes car ce sont les oiseaux les plus représentatifs à Cuba. L’idée est d’étudier les habitudes alimentaires des oiseaux lorsqu’ils se reproduisent – une information inconnue jusqu’à présent pour Cuba.

Je pourrai étudier des échantillons de poussins et d’oiseaux adultes pour calculer le niveau de mercure dans leur sang et leurs plumes. Il est prévu de collecter des données à partir de plusieurs sites de reproduction à Cuba et peut-être sur une autre île des Caraïbes… Peut-être à la Grenade, en Guadeloupe ou aux Bermudes même si ce n’est pas dans le bassin des Caraïbes.

Nous voulons également utiliser des images satellitaires et c’est pourquoi Elodie Martinez du laboratoire Lops est impliquée dans ce projet.

Sur la base des images satellitaires, identifier les endroits où nous prélevons les échantillons et ensuite, en collaboration avec l’Université de La Rochelle, nous réaliserons l’analyse du mercure. Nous aurons ainsi une mesure de la concentration de mercure dans les tissus des oiseaux marins et les images satellites pour caractériser l’océanographie et l’écosystème de cet endroit en particulier.

Ensuite, nous voulons construire un modèle de ‘deep learning’ avec Ronan Fablet pour développer un CNN (réseau neuronal convolutionnel) afin de traiter ces informations et d’obtenir un modèle capable de classifier les risques de pollution par le mercure en mer uniquement à partir d’images satellitaires, pour faire des prédictions dans les îles des Caraïbes où il n’y a pas encore d’informations et pour entraîner le modèle à être potentiellement adapté à un autre écosystème tropical.

Ce qui rend le projet très intéressant, c’est qu’il s’agit d’une équipe de chercheurs issus de différentes disciplines. Pour moi, ce qui est nouveau, c’est le suivi des oiseaux marins pendant leur recherche alimentaire avec le GPS et l’aspect océanographique. Auparavant, pendant mon doctorat, j’ai travaillé avec le modèle CNN mais pas tant avec l’océanographie. Apprendre quelque chose de nouveau est toujours intéressant mais peut aussi être difficile.

Comment avez-vous entendu parler de l’appel postdoctoral ISblue ?

Sophie LANCO (IRD MARBEC) à Sète était ma directrice de thèse et elle avait déjà travaillé avec Anne Lorrain (Lemar). Anne m’a parlé de l’appel ISblue et m’a encouragé à postuler car le projet était interdisciplinaire et axé sur une autre région à explorer (les Caraïbes).

Allez-vous aller à Cuba pour collecter les échantillons sur les oiseaux marins ?

Oui !

Comment collectez-vous les échantillons, exactement  ?

Nous attrapons les poussins et nous collectons quelques plumes – c’est très facile. Pour les oiseaux adultes, nous plaçons un GPS pour le suivi mais nous devons ensuite les capturer à nouveau pour récupérer le GPS et collecter les données sur la recherche alimentaire. Nous voulons également capturer le mercure et les isotopes d’azote et de dioxyde de carbone pour avoir une idée du principal lieu de recherche alimentaire et des caractéristiques de leur régime alimentaire.

Quelles sont les implications pour l’oiseau d’avoir du mercure dans leur sang ?

C’est un métal très dangereux. Nous avons des données collectées durant ma thèse où nous avons évalué la concentration de mercure et dans certaines zones de Cuba, les oiseaux présentaient des valeurs très élevées. Il y a donc une forte pollution au mercure en mer mais nous ne connaissons pas vraiment la source de cette pollution. Nous voulons adopter une approche approfondie dans ce contexte. Il existe des problèmes similaires sur d’autres îles mais nous n’avons pas encore de données.

Par exemple, dans certains endroits, cela pourrait être une source naturelle de mercure autour des upwellings (zone volcanique) mais ce n’est pas le cas pour Cuba. C’est pourquoi, avec ce projet, nous voulons créer un modèle de prédiction pour que les autorités prennent ensuite des mesures pour enquêter sur les sources de pollution au mercure.

Sur un autre sujet, que pensez-vous de Brest ? 

Je suis arrivé à Brest en février et c’était « de la pluie, de la pluie… ». Cependant, je trouve que Brest est une ville très moderne en termes d’architecture comparée au reste de la France. C’est excitant de découvrir une nouvelle région de France – très contrastée par rapport au sud de la France. C’est super pour moi d’être ici pour la science et la découverte de la Bretagne.

Que pensez-vous de ce postdoc jusqu’à présent ?

Je suis sûr que ce sera une belle expérience ! C’est un défi car c’est un projet complexe et de grande envergure.

Comment en êtes-vous venu à faire votre doctorat à Sète ?

Le système éducatif est très différent à Cuba par rapport à l’Europe. J’ai donc travaillé pendant 10 ans avant de commencer mon doctorat en tant qu’ornithologue. J’ai travaillé au Centre de recherche sur les écosystèmes côtiers de Cayo Coco à Cuba et j’ai obtenu une bourse ARTS de l’IRD-UMR MARBEC. Le doctorat s’est fait à Sète avec Sophie Lanco de Marbec (Université de Montpellier) car j’avais déjà travaillé avec elle à Cuba.

Avez-vous réussi à retourner à Cuba de temps en temps pendant votre doctorat ?

La bourse pour mon doctorat était censée être une alternance de 6 mois à Sète et de 6 mois à Cuba pour le travail sur le terrain mais la situation est devenue compliquée à cause du COVID. Finalement, je n’ai pu collecter toutes les données pour ma thèse que sur une seule saison au lieu de trois. Heureusement, la durée de mon doctorat a été prolongée de 6 mois car mon plan de travail a été affecté par le Covid, ce qui m’a permis de terminer ma thèse.

Avez-vous des projets après votre postdoc ISblue ?

Peut-être que je ferai un autre postdoc pour renforcer mes recherches et continuer à collecter des données écologiques pour Cuba car ce pays a été peu étudié.

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