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1 BIOMIMÉTISME MARIN RAPPORT DE SYNTHÈSE ÉDITION 2020 2 Nous remercions Tarik C

1 BIOMIMÉTISME MARIN RAPPORT DE SYNTHÈSE ÉDITION 2020 2 Nous remercions Tarik Chekchak pour sa contribution à la relecture de ce document. Cette synthèse a été réalisée grâce au soutien de la région Nouvelle Aquitaine, la ville de Biarritz et la Communauté d’Agglomération Pays Basque. 3 TABLE DES MATIERES INTRODUCTION......................................................................................................................... 4 Contexte : La Nouvelle-Aquitaine, une région pionnière Objectif de la démarche Histoire de l’océanographie Bénéfices apportés par l’océan Découvertes et prix Nobel Services écosystémiques Menaces sur la biodiversité marine OPPORTUNITÉS D’INNOVATIONS DE LA BIODIVERSITÉ MARINE...............................8 Quelques acteurs internationaux du biomimétisme marin Opportunités offertes par la biodiversité marine Diversité d’habitats marins Aperçu de la biodiversité marine Classification des organismes marins Bases de données biologiques marines Ressources en biodiversité et opportunités pour la France Spécificités du milieu océanique en termes de contraintes pour les espèces Taxonomie fonctionnelle, Fonctions biologiques et besoins fonctionnels de l’industrie Fonctions biologiques Besoins fonctionnels de l’industrie POTENTIEL D’APPLICATIONS DU BIOMIMÉTISME MARIN......................................... 15 Transport et Mobilité Information et communication Environnement Santé et biomédical Energie et éclairage Procédés industriels BIOMIMÉTISME MARIN ET CROISSANCE BLEUE............................................................ 21 QUELQUES EXPERTISES FRANÇAISES LIÉES AUX RESSOURCES MARITIMES..........22 COMPÉTENCES RÉGIONALES EN NOUVELLE-AQUITAINE...........................................25 ANNEXE : SECTEURS INDUSTRIELS DE LA CROISSANCE BLEUE.................................29 A PROPOS DES AUTEURS.........................................................................................................30 SÉLECTION DE RÉFÉRENCES...................................................................................................31 NOTES............................................................................................................................................32 4 INTRODUCTION Depuis 2016, la Nouvelle-Aquitaine témoigne d’un positionnement affirmé sur le biomimétisme, ce qui en fait une région pionnière à l’échelle nationale. La présente étude se positionne dans le contexte Économie Bleue1 local de la Région Nouvelle Aquitaine. La Région Nouvelle-Aquitaine a initié en Février 2018 la création d’un cluster régional dédié à la croissance bleue pour fédérer les acteurs du maritime. Sa création s’inscrit dans une politique visant à anticiper et accompagner les mutations économiques et environnementales des activités liées à la mer. Le biomimétisme marin est un axe de développement identifié par la Communauté d’Agglomération Sud Pays Basque. Sous l’impulsion du Maire de Biarritz, Michel Veunac, la ville de Biarritz et l’agglomération Sud Pays Basque souhaitent se positionner sur la thématique du biomimétisme marin via la préfiguration d’un pôle dédié à la démarche pour accompagner les mutations technologiques et économiques de l’économie bleue. L’agglomération souhaite étudier la faisabilité d’intégration de ce pôle CONTEXTE : LA NOUVELLE-AQUITAINE, UNE RÉGION PIONNIÈRE dans le cadre du développement d’Ocean Start, la future technopole dédiée à l’Économie de l’Océan. Le projet du développement d’un pôle dédié au biomimétisme marin se construit dans un contexte de convergence entre les enjeux climats et biodiversité, et la volonté du cluster croissance bleue, promouvant le développement de technologies à moindre externalités négatives (sur-exploitation, pollution, empreinte carbone, etc.) et envisager la restauration et la régénération des milieux marins (infrastructures à biodiversité positive). Ces enjeux font échos aux engagements de la France envers les Objectifs du Développement Durable (OOD / 2030) et des Objectifs de Lagoya (Aichi / 2020) sur la biodiversité. Nombreux des indicateurs de ces objectifs mondiaux ont une résonance marine et la démarche du biomimétisme tourné vers le monde marin, à la biodiversité riche et méconnue, pourrait être un levier d’innovation responsable pour atteindre ses objectifs. « L’océan est l’avenir de l’homme, c’est dans l’océan qu’on trouvera les ressources, les solutions pour répondre aux grands enjeux de l’homme. Si on sait le respecter, il saura nous montrer toute sa générosité ». Michel Veunac, Maire de Biarritz OBJECTIF DE LA DÉMARCHE 1. Favoriser une meilleure connaissance trans- disciplinaire des écosystèmes marins 2. Déduire de cette connaissance des principes d’innovation en éco-conception et ingénierie des organisations 3. Contribuer à répondre de façon synergique aux engagements de la Région et de la France sur le changement climatique, la crise de la biodiversité et les objectifs du Développement Durable des Nations Unies (ODD pour 2030) 4. Accompagner et former au biomimétisme marin les parties prenantes 5. Favoriser l’émergence de nouveaux emplois dans les filières concernées 6. Stimuler la réflexion autour de mécanismes innovants de financement de la protection de la biodiversité marine. 1L’économie bleue est “l’utilisation durable des ressources océaniques pour la croissance économique, l’amélioration des moyens de subsistance et des emplois, tout en préservant la santé des écosystèmes océaniques” , d’après la définition de la Banque mondiale. 5 HISTOIRE DE L’OCÉANOGRAPHIE La surface des océans représente plus de 70% de la surface du globe et 99% des espaces habitables (en volume). Actuellement, moins de 10% du relief des fonds marins, au-delà de 200 mètres de profondeur, est connu, alors qu’en parallèle, la NASA a soigneusement cartographié la Lune, Mercure, la quasi-totalité de Vénus, et même d’une planète rouge située à quelque 225 millions de km. Les voyages d’exploration débutent en 1752 avec l’Académie de Marine. En 1854 naît l’océanographie. « Les teintes sous-marines sont indescriptibles d’après la gamme des couleurs terrestres et, de même, notre langage devient vague et limité si nous l’utilisons pour reconstituer des images sous-marines. » W. Beebe, bathysphère (submersible) 1930. La frise ci-après, retrace les premières grandes découvertes de biodiversité marine ainsi que les expéditions en submersible2. Régulièrement, grâce aux nouvelles technologies d’explorations d’habitats jusqu’alors inaccessibles, de nouvelles espèces sont découvertes dont des organismes microscopiques. Le taux de découverte et de description d’espèces marines est estimé à 1 600 espèces par an3. A part pour les mollusques, on dénombre peu de contributions d’amateurs avertis (alors qu’ils représentent 46% des nouvelles descriptions européennes terrestres). Notre compréhension reste faible : 60% des espèces connues de poissons vivent de façon permanente en mer (plutôt que dans les océans) et parmi ceux- ci, 66% se trouvent en zone côtière jusqu’à 200m de profondeur 2 La Recherche, Les plus grandes controverses scientifiques – La vie continue jusque dans les abysses, Hors-Série, Décembre 2017-Janvier 2018 3 Bouchet P., Duarte C. M., The Exploration of Marine Biodiversity: scientific and technological challenges, 2006 6 BÉNÉFICES APPORTÉS PAR L’OCÉAN DÉCOUVERTES ET PRIX NOBEL La biodiversité marine a permis de nombreuses décou- vertes. Pas moins de treize prix Nobel de médecine4 ont récompensé des travaux de recherche effectués à partir de modèles aquatiques. Citons quelques exemples5 : • La découverte de la phagocytose chez l’étoile de mer par Elie Metchnikoff en 1908 • Le choc anaphylactique à partir de venin de méduse sur des chiens par Charles Richet en 1913 • Les mécanismes anti-polyspermie (un seul sperma- tozoïde féconde un ovocyte) à partir d’oursin par Otto van Warburg 1931 • Les mécanismes fondamentaux de la transmission de l’influx nerveux à partir du gigantesque axone du calamar par Alan Hodgkin et Andrew Huxley en 1963 • Les bases moléculaires de la mémoire grâce à une limace de mer par Eric Kandel en 2000 • Les molécules clés impliquées dans le développement des cancers (cycline et kinase) à partir d’une étoile de mer par Timothy Hunt en 2001 De plus, la biodiversité marine constitue un riche réservoir pour l’identification et l’extraction de molécules d’intérêt pharmacologique et cosmétique. 25 000 molécules6 extraites du vivant et utilisées comme anti-cancéreux, antibiotiques, antiviraux, antifongiques…abondent. Pour le milieu marin, les éponges produisent à elles seules plus de 30 % de ces produits. 4,6 Mission économie de la biodiversité, Biodiv’ 2050, 2016. 5 G. Bœuf, Marine biodiversity characteristics, Biodiversity, 334, 2011. Discours de M. Edouard PHILIPPE, Premier Ministre Assises de l’Economie de la Mer, Le Havre - Mardi 21 novembre 2017 « La mer est un espace de connaissances ou plutôt d’ignorance. Y compris dans le pays de Charcot, de Paul-Emile Victor, de Cousteau. C’est pourquoi nous avons besoin de notre recherche fondamentale. Parce qu’on exploite respectueusement que ce que l’on connaît de manière intime. Parce que le biomimétisme montre que nous avons beaucoup à apprendre de la mer. Parce que la mesure, l’observation, l’évaluation de la faune et de la flore marines seront à la fois notre boussole et notre baromètre. » 7 SERVICES ÉCOSYSTÉMIQUES Les s ervices écosystémiques désignent les bénéfices que la société extrait des écosystèmes naturels7. Les différents bénéfices apportés par l’océan peuvent être classés de la manière suivante : • Approvisionnement : nourriture, médicaments, modèles, habitats • Régulation : érosion côtière, climat, maladie • Support : formation sédimentaire, séquestration de contaminants, cycles de nutriments • Culturels : esthétique, loisir, spirituel, non matériel Par exemple, le phytoplancton marin contribue pour la moitié de la production primaire mondiale, il fournit 99% de la matière organique disponible pour la chaîne alimentaire. 7 2005 Millennium Ecosystem Assessment – Global Synthesis Reports MEA 2005. 8 G. Bœuf et al., Biodiversité en environnement marin, Rapport à l’Ifremer, 2010. 9 2005 Millennium Ecosystem Assessment – Global Synthesis Reports MEA 2005. Millennium Ecosystem Assessment, Global synthesis reports, 2005 / World Ocean Review, How the sea serves us, 2015 Les zones peu profondes sont fortement affectées par leurs relations avec les continents. Et ceci, d’autant plus que 60% de la population humaine vit dans une bande côtière de moins de 100km8. Les populations non côtières à proximité des rivières et des voies navigables génèrent également des impacts indirects sur la biodiversité marine. Les pressions d’origine anthropique et environnementale (pollution, surexploitation, changement climatique, destruction de l’habitat) modifient l’abondance et la répartition d’espèces marines. Dans les cinquante dernières années, la surpêche a été la principale uploads/Geographie/ pap-eng-biomimetisme-marin.pdf