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L'organisation fonctionnelle du vivant

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MOOC côté cours : L'organisation de la matrice cellulaire

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Géosciences et dynamique des paysages

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Vidéo sur la matrice extracellulaire - Université de Nantes / INSERM / Thinkovery

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Vidéo sur la matrice extracellulaire - Université de Nantes / INSERM / Thinkovery

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MOOC côté cours : Le rôle de la matrice cellulaire

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Biodiversité, résultat et étape de l'évolution

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L’aventure de la biodiversité : d’Ulysse à Darwin, 3000 ans d’expéditions naturalistes

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Le littoral, des territoires menacés - Acces-Eduterre-ENS

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Le littoral, des territoires menacés - Acces-Eduterre-ENS

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Introduction Données visualisables dans le fichier kmz

L e littoral se définit comme la partie côtière située dans la zone de battement des marées, et plus généralement constitue une bande de terrains situés à moins de 500 mètres du rivage. En France métropolitaine, il couvre 4% du territoire. Ce sont des zones très peuplées quels que soient les continents car ce sont des régions très attractives, avec de nombreuses ressources (économiques, touristiques, environnementales). Elles subissent donc des pressions diverses. Parallèlement, ces régions sont soumises à des dégradations naturelles ou non, qui en font des espaces fragiles et vulnérables.

L'Union Européenne présente des côtes très étendues, d'une distance totale de 95 000km linéaire. La France est le pays qui en compte le plus, avec 5.500 km au sein de la métropole et 8.200 km avec les DOM.

L'enjeu actuel est donc de mettre en place des moyens pour réussir à entretenir et préserver ces zones.

1. Les zones littorales, des zones à forts enjeux

Les zones littorales sont des zones soumises à des fortes pressions démographiques : L'UICN (Union mondiale pour la nature) estime que plus de 60 % de la population mondiale vit dans la grande zone côtière, c'est-à-dire que 3,5 milliards de personnes sont installées à moins de 150 kilomètres du rivage.

En France, les communes littorales hébergent près de 8 millions de résidents : 6,2 millions dans les communes littorales métropolitaines et 1,6 million dans les communes littorales des départements d'outre-mer. Pour la métropole, la densité de population est de 285 hab./km ², soit 2,5 fois supérieure à la moyenne et ce territoire est à près de 25 % artificialisé (zones urbanisées, industrielles ou commerciales, routes, ports, aéroports, espaces verts artificiels non agricoles), contre moins de 5 % pour l'ensemble du territoire métropolitain. La consommation de l'espace sur le littoral se poursuit : la surface artificialisée entre 2000 et 2006 a augmenté de 2.600 hectares. Entre 1999 et 2006, près d'un tiers de la croissance démographique des départements littoraux s'est portée sur les communes littorales. Si cette proportion se poursuivait, la population des communes littorales pourrait atteindre plus de 9 millions d'habitants en 2040. Cette tendance est mondiale : en Floride, la population littorale, de 500.000 personnes en 1900 s'élève à plus de 9 millions dans les années 2000. De même, en Italie, la croissance démographique des 30 dernières années n'a bénéficié qu'aux rivages. En Afrique comme en Amérique du Sud, les grandes métropoles sont en bordure de mer.

En dehors de cette forte pression démographique, les zones côtières sont généralement des régions à forte activité économique. C'est avant tout des zones touristiques ce qui implique la construction de nouvelles infrastructures spécifiques. Mais l'activité économique comprend aussi des installations portuaires, des chantiers de construction navale, des fermes aquacoles et ostréicoles.

De plus, la pression environnementale est également très forte. Elle est engendrée par l'activité économique, les constructions, les hydrocarbures (déballastages effectués en mer) et les rejets des zones urbaines ou industrielles. D'autre part, ce sont les premiers territoires soumis à des phénomènes météorologiques violents (exemple : la tempête Xynthia, Février 2010).

Cartographie intercative des territoires français qui permet d'afficher de nombreuses données :

- typologie de l'espace littoral (voir ci-contre)

- densité de population

- activité économique,...

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Le Littoral en France : Les chiffres-clés

* 20.000 km de côtes, deuxième espace maritime mondiale, derrière les Etats-Unis.

* 975 communes littorales : 885 en métropole (5.500 km de linéaire) et 90 en outre-mer (14.500 km de linéaire).

* En métropole, quelque 2.840 km du linéaire côtier sont artificialisés et impactés par des aménagements (digues, perrés, épis...).

* Près d'un quart des côtes métropolitaines sont soumises à un phénomène d' érosion : 270 km de côtes présentent une vitesse moyenne de recul de plus de 50 cm/an.

* 700.000 hectares sont situés en zone basse (sous le niveau atteint par la mer lors de conditions extrêmes) dans les départements littoraux.

Enjeux humains, environnementaux, sociaux et économiques

* Les communes littorales représentent seulement 4 % du territoire métropolitain mais accueillent 1 français sur 8 (7,8 millions d'habitants en 2009, soit 2 millions de plus depuis 1960).

* La densité de population sur les côtes est 2,5 fois plus élevée que la moyenne hexagonale.

* Il est attendu 4,5 millions d'habitants supplémentaires sur le littoral d'ici 2040.

* Plus de 8 communes littorales sur 10 sont soumises aux risques naturels majeurs.

* Le littoral est la première destination touristique s : 50 % de l'économie maritime, près de 9 milliards d'euros de valeur ajoutée et 237.000 emplois.

* A moins de 500 mètres de la mer :

- près de 45 % des terres sont des espaces naturels et des surfaces en eau,

- 36,5 % du littoral est couvert par un espace protégé (ex : site Natura 2000)

* 100.000 hectares de mangroves dans les territoires ultramarins français, véritables remparts contre l'action de la mer (75 % de l'énergie d'une vague est dissipée lorsqu'elle traverse 200m de mangroves).

* 57.557 km² de récifs coralliens situés en France, soit près de 10 % des récifs mondiaux.

Un littoral français très diversifié

Il n'existe pas un littoral unique en France mais plusieurs littoraux composés de sables, de falaises, de marais, de mangroves ou bien des façades aménagés pour les activités balnéaires.

Des zones à forts enjeux

Répartition de la population mondiale

Géolocalisation des installation portuaires

► Les zones littorales sont donc des territoires soumis à de fortes pressions (démographiques, économiques, environnementales), elles sont attractives mais aussi très fragiles. Les enjeux sont donc considérables et, comme nous allons le voir, l'état des lieux est préoccupant.

2. Un état des lieux préoccupanT

L'état des lieux est assez inquiétant. La puissance de l'érosion, combinée à la montée des eaux, fait reculer les dunes, érode les falaises, engendre éboulements et submersion marine. Au moins 22 % des côtes reculent, de 10 cm jusqu'à 8 m par an en moyenne. En France, 142 communes enregistrent un retrait de 50 cm par an, et dix-neuf de plus de 3 m. Selon les services du ministère de l'Environnement, le remodelage du littoral correspond à la disparition de 3.100 terrains de rugby en un demi-siècle, de 1949 à 2005, soit 26 km ². Autrefois, les hommes ne s'installaient pas ou peu sur les côtes sableuses (ils en connaissaient la mobilité) mais l'urbanisation du littoral, depuis 150 ans, a changé la donne.

Notion de "trait de côte" : Le SHOM (Service hydrographique et océanographique de la Marine) définit le trait de côte comme le niveau des plus hautes mers dans le cas d'une marée de coefficient 120 et dans des conditions météorologiques normales : pas de vent du large, pas de dépression atmosphérique. Néanmoins, dans le cadre des travaux de l'OCA (Observatoire Côte Aquitaine), une définition plus pratique du trait de côte est adoptée, répondant à des critères géomorphologiques permettant de faciliter sa cartographie en Aquitaine.

Pour la côte sableuse : séparation entre la dune et la plage correspondant, selon la configuration géomorphologique, à un ou plusieurs indicateurs (le pied de falaise dunaire, la rupture de pente topographique, la limite de végétation dunaire, un ouvrage de protection longitudinal).

Pour la côte rocheuse : séparation entre la falaise et l'estran correspondant, selon la configuration géomorphologique, à un indicateur tel que le sommet ou le pied de la falaise rocheuse, un ouvrage de protection longitudinal ou les mêmes indicateurs que pour une côte sableuse.

Définition du trait de côte

Constat : en métropole et dans les DROM (hors Guyane) :.

Près de 20 % du trait de côte naturel est en recul (soit un équivalent linéaire de 920 km)

Les côtes basses sableuses évoluent plus : 37 % sont en recul, équivalent à un linéaire d'environ 700 km

environ 30 km² de terre ont disparu au niveau des secteurs en recul sur une période de 50 ans.

Source : Géolittoral

L'évolution du trait de côte est très marqué selon le type de côte :

Les côtes à falaises représentent à peu près la moitié des environnements naturels rencontrés. Leur évolution peut être ponctuellement brutale lors de glissements ou d'écroulements en masse, mais ces côtes présentent généralement une évolution très faible à l'échelle du front de falaise. Sur la période d'étude de l'indicateur national, leur évolution apparaît ainsi non perceptible sur 93 % des profils. Des reculs du trait de côte sont néanmoins observés sur 6 % de ces profils, notamment dans des secteurs de falaises composées de roches sédimentaires comme en Seine-Maritime et dans les Pyrénées-Atlantiques.

Les côtes basses sableuses représentent 41 % des environnements naturels. Elles présentent les taux d'évolutions les plus importants et les plus contrastés avec 37 % de valeurs en recul, 23 % en avancée et 40 % stables.

Cliquer sur l'image pour l'agrandir Source : Géolittoral

Un Bilan

. En métropole et dans les DROM (hors Guyane), la surface totale perdue au niveau des secteurs en recul est estimée à 30 km² en 50 ans entre 1960 et 2010. Cette superficie correspond globalement à la surface de la commune de La Rochelle ou encore à 4 200 terrains de football. Trois départements de métropole, avec chacun environ un peu plus de 5 km² de terres perdues en 50 ans, concentrent la moitié de la perte de surface totale : il s'agit de la Gironde (recul quasi-généralisé de la côte sableuse), de la Charente-Maritime (recul au sud-ouest de l'île d'Oléron et au niveau de la Tremblade) et des Bouches-du-Rhône (recul particulièrement marqué en Camargue).

Il existe toutefois des lieux où les terres avancent naturellement, notamment au niveau de certaines embouchures comme au sud de la baie de Somme.

À l'échelle de la métropole et des DROM (hors Guyane) la balance entre les gains et les pertes de terres est négative avec un bilan pour les espaces naturels estimé à - 6 km² entre 1960 et 2010.
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Source : Géolittoral

Les archipels coralliens (Maldives, Kiribati, etc...) présentent une configuration particulière et sont souvent qualifiés de territoires "les plus vulnérables au changement climatique". Ceci est particulièrement bien illustré par l'exemple des îles Kiribati, situées au coeur l'océan Pacifique.
Les archipels : exemple des îles Kiribati

Trait de côtes 1920 - 2014

(Côtes françaises)

3. Des causes de dégradation du littoral

1. Des causes naturelles

♦ Les mécanismes naturels de l'érosion du littoral sont essentiellement liés à la houle et aux courants qu'elle provoque. Ces courants entraînent avec eux les sédiments, de manière plus ou moins importante suivant leur vitesse et l'étendue de leur action. La dérive littorale est un mode de transport prédominant sur les plages. Elle contrôle leur morphologie et détermine en grande partie l'érosion (falaise d'érosion dunaire), l'accrétion (avancée dunaire) ou la stabilité de la côte.

♦ De plus, le ven t déclenche la houle, les vagues et le clapot, et est également un agent de transport des sédiments : c'est le facteur des échanges aériens de sédiments entre la plage et la dune.

♦ L'effet de ces agents d'érosion va être différent selon que le littoral est sableux ou rocheux :

Pour les côtes rocheuses, les facteurs favorisant l'érosion sont principalement liés à la nature des roches et à leur structure. Ainsi, les roches telles que la craie, le grès, le tuf, sont mécaniquement peu résistantes et donc plus sensibles à l'érosion. Les roches dures (telles que le granite, le gneiss, le schiste), si elles sont parcourues de fractures ou bien si elles sont fortement altérées, sont également plus vulnérables que les roches saines et massives.

Pour le littoral sableux, il est normal que le trait de côte se déplace au gré des conditions météo-marines, en contradiction avec la volonté fréquente de l'homme de le fixer ou de s'installer au plus près de la côte. La ressource sédimentaire disponible est le paramètre essentiel pour assurer un fonctionnement de ces milieux. On considère que la pénurie sédimentaire, d'origine naturelle ou anthropique était le principal facteur de l'érosion des plages. De fait, l'homme est souvent intervenu consciemment ou inconsciemment sur cette ressource, soit en prélevant des sédiments (sables, galets), soit en contrariant leur déplacement naturel le long de la côte.

https://anabf.org/pierredangle/dossiers/littoral/la-mobilite-du-trait-de-cote

♦ De plus, l' enchaînement de violentes tempêtes accentue l'érosion du littoral comme celle de l'hiver 2013-2014 qui a provoqué le recul du trait de côte de plus de 20 mètres en deux mois, menaçant l'effondrement de l'immeuble "Le Signal" construit à Soulac-sur-Mer (33) en 1967 à 200 mètres de la mer.

2. Une origine anthropique

Outre les facteurs naturels, les activités humaines influencent l'évolution du littoral et peuvent provoquer l'apparition ou l'aggravation de phénomènes d'érosion. Aujourd'hui, un réchauffement climatique général est observé à l'échelle mondiale. Les océans se dilatent, tandis que les glaciers de montagnes et les calottes polaires fondent. Depuis le XIX ème siècle, le niveau moyen de la mer s'est élevé d'environ 20 cm à l'échelle du globe et le GIEC prévoit une hausse de près d'un mètre en moyenne à l'horizon 2100. Cette élévation entraînera inévitablement des submersions marines plus fréquentes et plus intenses lors des tempêtes au cours des prochaines décennies. L'élévation favorisera également le recul du trait de côte, notamment des plages sableuses. Cependant, ce n'est pas si simple comme le dit Virginie Duvat-Magnan, du laboratoire Littoral, Environnement et Sociétés, à La Rochelle " Il n'y a pas de lien de causalité systématique entre la hausse du niveau marin et le recul du trait de côte ", car celui-ci, dépend également des apports sédimentaires, de la tectonique qui peut aussi bien accentuer que réduire l'élévation du niveau marin, et de bien d'autres facteurs. " Dans certains cas, comme cela a été démontré à Funafuti (Tuvalu), Taveuni (Fiji) ou Tubuai (Polynésie française), les cyclones apportent des sédiments à la côte. D'où un maintien du trait de côte, alors même que la mer monte ".

De plus, comme on l'a vu, les zones littorales sont très attractives et accueillent une densité de population importante : on observe donc une urbanisation forte (des habitations, des routes, des parkings en bordure de mer) et des touristes ; le tout perturbant les écosystèmes littoraux.

En bilan, on a établi quatre niveaux d'exposition à partir de la combinaison de neuf indicateurs de sensibilité (tels que l'élévation du niveau de la mer, l'instabilité du trait de côte, la sensibilité du substrat géologique à l'érosion) et de quatre indicateurs d'impact (tels que la densité de la population et la présence d'installations industrielles ou de zones à haute valeur écologique). Pour des raisons de lisibilité, les zones colorées correspondent aux régions administratives qui englobent les zones littorales concernées

source : Eurosion

4. LES RISQUES COTIERS

Un risque naturel se définit comme le croisement entre un aléa et des enjeux. Un aléa est la manifestation d'un phénomène d'origine naturel susceptible de produire des dommages se caractérisant par une occurrence, une intensité, une emprise spatiale et une durée, tandis que les enjeux sont l'ensemble des personnes et des biens susceptibles d'être affectés par l'aléa. Un aléa naturel comme l'érosion côtière, la submersion marine ou l'avancée dunaire ne devient un risque que si des enjeux sont présents.
Crédit : Graphies / MEDD - DPPR
Ces risques côtiers ont été particulièrement bien étudiés pour la côte aquitaine, notamment celui du risque de submersion marine. Les submersions marines sont des inondations temporaires de la zone côtière par la mer lors de conditions météorologiques et océaniques défavorables (basses pressions atmosphériques et fort vent d'afflux agissant, pour les mers à marée, lors d'une pleine mer) ; elles peuvent durer de quelques heures à quelques jours. Elles sont le plus souvent associées à des surélévations temporaires du niveau de la mer lors de tempêtes ou de cyclones, voire de tsunamis.

Il s'agit donc d'un phénomène naturel qui se produit selon 3 modes :

par débordement : lorsque le niveau marin atteint est supérieur à la crête des ouvrages ou des cordons dunaires,

par franchissement : lorsque des paquets de mer (projections de gerbes d'eau causées par le déferlement des vagues) se répandent de manière répétée en arrière des ouvrages ou des cordons dunaires

par rupture d'un ouvrage côtier ou d'une défense naturelle faisant office de digue

Elle est souvent temporaire lors de tempêtes (lors de Xynthia, certains territoires sont restés inondés plus de 15 jours) mais parfois définitive si la topographie est modifiée par surélévation du niveau moyen de la mer ou par l'affaissement de terrains en bordure littorale. Dans ce cas, elle se traduit par un recul du trait de côte.

En Aquitaine, la submersion concerne essentiellement les zones basses estuariennes (certains secteurs de l'Adour, de la Gironde, des courants landais...) et lagunaires (pourtour du Bassin d'Arcachon...) ainsi que certaines plages du Pays basque (Grande Plage de Biarritz, Saint-Jean-de-Luz, Hendaye...).

Une plaquette d'information sur les risques côtiers en Aquitaine

5. Des mesures de protection

Les réflexions stratégiques sur l'aménagement du littoral sont anciennes. Déjà, en 1969, une délégation interministérielle (DATAR) travaillait sur un rapport intitulé "La France côtière". En 1975, fut créé le Conservatoire de l'espace littoral et des rivages lacustres et en 1986, le parlement français a voté à l'unanimité la loi Littoral, un ensemble de mesures relatives à la protection et à l'aménagement du littoral.

Techniquement, deux grands type d'options peuvent être envisagées :

- organiser le repli des constructions existantes vers l'intérieur des terres, mais ceci ne peut être envisagé que pour des zones à faibles enjeux,

- maintenir le trait de côte actuel en réalisant des ouvrages de défense côtière de type digue ou "rechargement" des plages.

Comme le montre ce schéma, on distingue des solutions dites "douces" et d'autres "dures".

Il existe deux solutions dites douces :

Les rechargements de plage qui consistent à compenser l'érosion par un apport important de matériaux dont la granulométrie doit être au moins égale, voire supérieure à celle du sable présent sur la plage. Cette solution a le mérite de combiner les enjeux de risques et la gestion touristique, et d'apporter le meilleur respect du paysage initial.

Le drainage actif de la plage est une autre solution douce utilisée, elle est très récente. Elle consiste à poser des drains. Cette technique invisible respecte particulièrement bien le paysage cependant elle est très coûteuse en exploitation. Durant de grosses tempêtes, le drainage peut être emporté ce qui fait la limite de ces installations.

Les techniques dites "dures" sont des ouvrages de protection qui peuvent être de différents types :

Des murs et ouvrages de soutènement de différentes formes qui servent au maintien direct du trait de côte en luttant directement contre l'érosion des terres. Ils ont une orientation longitudinale, sur le trait de côte ou en arrière-côte avec une pente verticale à légèrement inclinée.
Mur en béton (Plouzanet - 29)

Image Google Earth - Mur de soutènement (Kerbézec - 29)

Des digues côtières qui sont des ouvrages longitudinaux, faisant obstacle à l'écoulement : ils sont "attachés" au rivage par au moins une extrémité et possèdent deux talus visibles (côté mer et côté terre) éventuellement renforcés. Leur fonction principale est d'éviter la submersion et permettent de protéger des enjeux tels que des routes.

Digue frontale (Beauvoir-sur-Mer - 85)

Image Google Earth - Digue côtière (Esnandes - 17)

Des perrés sont également des ouvrages longitudinaux inclinés, constitués d'un revêtement (maçonnerie, béton, enrochement) recouvrant un talus déjà stable. Ils assurent un maintien immédiat du trait de côte dès leur construction et protègent les terres de la submersion. Ils constituent, actuellement, la technique la plus couramment utilisée et ce sont donc des moyens de protection très répandus sur le littoral métropolitain. La production de gros blocs, leur transport et la mise en place sont totalement mécanisés donc leur coût est beaucoup plus faible. L'avantage de ces blocs est la présence de vides entre les blocs, qui réduisent un peu la réflexion de la houle.

Perré en enrochement (Barneville - 14)

Image Google Earth - Perré (Ste Maxime - 83)

Des brise-lames, orientés parallèlement au trait de côte mais non rattachés à celui-ci, sont conçus pour diminuer l'énergie de la houle incidente en créant un déferlement en amont du trait de côte. On peut citer aussi les épis qui sont des dispositifs placés sur l'estran, de façon perpendiculaire au trait de côte cette fois-ci. Ils jouent le rôle de barrières capables de piéger une partie des sédiments en transit.

Brise-lames en enrochement (Palavas-les-Flots - 34)

Image Google Earth - Brise-lames (Valras plage - 34)

Quelques chiffres-clés :

15.944 ouvrages et aménagements sont présents sur le littoral et représentent une longueur cumulée de 2.302 km.

1.764 km d'ouvrages et d'aménagements longitudinaux (hors brise-lames) sont construits sur le trait de côte (1.601 km en métropole et 163 km en outre-mer).

La moitié ( 55 %) du linéaire d'ouvrages et d'aménagements correspond à des structures fixatrices du trait de côte :

476 km cumulés de digues (toutes en métropole)

328 km cumulés de murs (dont 310 km en métropole et 18 km en outre-mer)

468 km cumulés de perrés (dont 390 km en métropole et 78 km en outre-mer)

5.712 ouvrages et aménagements sont considérés comme des structures transversales susceptibles de modifier le transit sédimentaire le long du rivage, en particulier :

2.091 épis (dont 2.028 en métropole et 63 en outre-mers) avec une longueur moyenne de 55 mètres.

1.117 jetées (dont 1.019 en métropole et 98 en outre-mers) avec une longueur moyenne de 207 mètres.

Ces chiffres sont issus de l'analyse de la cartographie des ouvrages et aménagements littoraux visibles sur les photographies aériennes les plus récentes (2006-2015) disponibles au moment de l'étude. Ce recensement concerne la métropole et les 5 départements et régions d'outre-mer et ne tient pas compte des zones portuaires abritées par des jetées.

Ouvrages de protection

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Les littoraux sont des territoires particuliers qui sont actuellement menacés. Nous récapitulerons les enjeux, ferons un constat et envisagerons les causes de cette dégradation des littoraux. Un fichier kmz permettra de visualiser un certain nombre de données.

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Livre "L'aventure de la biodiversité" de Hervé Le Guyader

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Livre "L'aventure de la biodiversité" de Hervé Le Guyader

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Le concept de biodiversité, aujourd'hui au cœur des préoccupations est le fruit d'une formidable aventure humaine. Depuis l'Antiquité, l'Homme explore " sa " planète. Les animaux ou les végétaux qu'il a rencontrés lors de ses expéditions ne l'ont jamais laissé indifférent. Petit à petit, son regard sur la nature a changé et il a pris conscience de l'importance de répertorier les espèces vivantes, de les étudier, puis, récemment, de les préserver.

Cet ouvrage nous fait revivre les meilleurs moments de cette saga, depuis l'Antiquité jusqu'à la fin du XIXe siècle, à travers 32 récits d'expéditions et 240 illustrations couleurs originales. Le grand public y suit les captivantes aventures au bout du monde de Marco Polo, Cook, La Pérouse ou encore Darwin, et parcourt de multiples facettes biologiques de la biodiversité actuelle ou passée. Il comprend ainsi qu'un éléphant nain est à la source du mythe du cyclope ou comment le café est arrivé en Europe, découvre à quoi ressemblait la gigantesque vache de mer aujourd'hui éteinte ou quelle fut la première description d'une curiosité botanique devenue commune, la banane, ou encore, apprend quels étaient les ingrédients du chocolat originel...

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Le concept de biodiversité, aujourd'hui au cœur des préoccupations est le fruit d'une formidable aventure humaine. Depuis l'Antiquité, l'Homme explore " sa " planète. Les animaux ou les végétaux qu'il a rencontrés lors de ses expéditions ne l'ont jamais laissé indifférent.

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Transmission, variation et expression du patrimoine génétiuqe

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Dossier "Enseigner la biodiversité dans le cadre du développement durable" - MNHN

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Dossier "Enseigner la biodiversité dans le cadre du développement durable" - MNHN

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Groupes humains : homogénéité et diversité

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Groupes humains : homogénéité et diversité

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Groupes humains : homogénéité et diversité

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A l'occasion de l'année mondiale de la Biodiversité en 2010, CNRS Images en collaboration avec le Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN) a produit une série de 10 films courts autour de la théorie de l'évolution.

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Un espace très riche en ressources vidéos utilisables pour les élèves

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Article sur le séquençage des génomes - Site Planet-vie.ens

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Article sur le séquençage des génomes - Site Planet-vie.ens

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Après quelques rappels sur la notion de séquence nucléotidique, cet article définit en quoi consiste le séquençage d'un génome et en présente les modalités et contraintes techniques (ainsi que les aspects statistiques). Il fait le point sur les avancées du séquençage dans la biodiversité du vivant et termine en présentant les différents débouchés apportés par la connaissance du génome complet d'un individu ou d'une espèce.

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Programme spécialité SVT Première - Copie

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La dynamique interne de la Terre

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Génétique et évolution

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Futura Sciences                       Le séquençage pour les nuls pour les nuls           

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Futura Sciences                       Le séquençage pour les nuls pour les nuls           

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La possibilité de séquencer le génome est le fruit d'un travail de longue haleine, développé par de nombreux scientifiques inventifs. Futura-Sciences décrypte pour vous, et en images, les étapes clés du séquençage.
Le séquençage de l'ADN est une technique qui a révolutionné la biologie moléculaire dans les années 1970, soit seulement une vingtaine d'années après l'établissement de la structure de l'ADN par Watson et Crick. L' ADN, le génome contenu dans chacune de nos cellules, contient l'information nécessaire à l'expression des gènes, une information importante aux yeux des biologistes.

La connaissance de sa séquence, c'est-à-dire la succession des bases de l'ADN (adénine, cytosine, guanine, thymine), est aujourd'hui de plus en plus facile à déterminer. Futura-Sciences vous donne les clés, sous forme d'un schéma explicatif, pour comprendre le mécanisme du séquençage de l'ADN.

Décryptage du séquençage de l'ADN

Alors que la méthode de Maxam et Gilbert (la première réalisée) consistait à utiliser les propriétés chimiques des nucléotides, la méthode de Sanger, qui repose sur la biologie moléculaire, est désormais la plus utilisée. Bien que le séquençage ait beaucoup évolué et soit désormais automatisé, il repose généralement sur l'utilisation de composants biologiques qui existent naturellement dans les cellules.

Les différents acteurs du séquençage

l'ADN provient des organismes dont on souhaite séquencer le génome. L'ADN, le plus souvent sous la forme double-brin, est dénaturé afin de séparer les deux brins. Celui qui sera séquencé s'appelle le brin " matrice " ;

les nucléotides, ou plutôt désoxynucléotides, sont les briques de l'ADN (A, C, G ou T). Ils sont attachés les uns aux autres grâce à des liaisons chimiques nécessitant la présence d'un groupement OH particulier (sur le carbone 3' du ribose) ;

les didésoxynucléotides sont des nucléotides privés du groupement OH en position 3'. Leur incorporation dans une chaîne d'ADN interrompt définitivement la synthèse de l'ADN ;

une amorce est un brin d'ADN très court (une vingtaine de nucléotide), qui peut s'hybrider à une séquence complémentaire spécifique ;

l'ADN polymérase est une enzyme qui a pour rôle de copier l'ADN, en synthétisant un brin complémentaire au brin matrice. L'ADN polymérase ne fonctionne qu'en ajoutant des nucléotides à une amorce déjà présente, en fonction de la succession de nucléotides du brin matrice (un A est toujours positionné en face d'un T et un C toujours en face d'un G).

Les étapes du séquençage

1 - Pour le séquençage, tout se passe initialement dans un tube à essai, en présence des acteurs de la synthèse de l'ADN : de l'ADN à séquencer, des nucléotides, une amorce et de l'ADN polymérase. Chacun de ces acteurs est présent en grande quantité. La réaction de séquençage fait donc intervenir de multiples réactions.

2 - L'ADN polymérase utilise aléatoirement les nucléotides présents dans le milieu pour copier le brin (ou fragment, ou chaîne) matrice en synthétisant un ADN de séquence complémentaire, du moment que la base (A, C, G ou T) est respectée.

3 - Lorsque l'ADN polymérase choisit par hasard un didésoxynucléotide (ce qui est rare puisqu'il y en a moins que des nucléotides) et qu'elle l'incorpore dans la chaîne en synthèse, celle-ci s'interrompt prématurément. Puisque chaque didésoxynucléotide est marqué par un fluorochrome différent (A vert, T rouge, G jaune et C bleu), une chaîne qui se termine par exemple par un A sera verte.

4 - Puisqu'un grand nombre de réactions de synthèse ont lieu dans le tube, il existe statistiquement des chaînes de toutes les tailles (correspondant à un arrêt de la synthèse à chaque nucléotide) et beaucoup de fragments d'une même taille. Ces chaînes commencent toutes au même endroit sur l'ADN matrice (déterminé par l'amorce utilisée), toutes celles qui possèdent la même longueur se terminent donc par le même didésoxynucléotide marqué.

5 - Il est alors possible de séparer les chaînes d'ADN obtenues en fonction de leur taille, sur un gel d'acrylamide en présence d'un courant électrique. Plus les chaînes sont courtes, plus elles migrent loin et tous les fragments d'une même taille migrent à la même distance. On obtient alors une succession de bandes colorées, chacune correspondant au dernier nucléotide incorporé. Il suffit alors de lire la succession des couleurs pour connaître l'ordre des nucléotides, c'est-à-dire la séquence de l'ADN, étape assurée automatiquement par les détecteurs du séquenceur.

Historiquement, le marquage était radioactif et l'on ne pouvait donc pas distinguer un didésoxynucléotide des trois autres. Le séquençage était réalisé dans quatre tubes différents, chacun d'entre eux possédant un seul type de didésoxynucléotide. L'analyse des contenus des quatre tubes sur un gel d'acrylamide dans quatre pistes côte à côte montrait alors la succession des bases. Le remplacement du marquage radioactif par des fluorochromes aujourd'hui couramment utilisés, permet de réaliser les quatre réactions dans le même tube. La méthode est limitée au séquençage d'un millier de nucléotides consécutifs, à cause de la faible processivité de l'ADN polymérase qui se détache au cours de la synthèse.

Évolution des méthodes de séquençage de l'ADN

Pour séquencer un génome, qui comporte des milliers de paires de bases pour les plus petits virus, à quelques milliards pour l'Homme ou certaines plantes, il faut donc pouvoir réaliser de multiples séquençages. Il faut ensuite reconstituer l'ordre des fragments obtenus par recouvrement des séquences. Cela se fait à l'aide de programmes informatiques, mais l'obtention d'un génome dans son intégralité est encore un mythe : on obtient dans le meilleur des cas 95 % du génome.

De nouvelles technologies sont progressivement apparues suite à la demande de plus en plus de laboratoires pour séquencer rapidement et à faibles coûts. C'est ainsi qu'est né le pyroséquençage 454, toujours basé sur le même principe, mais qui utilise des volumes de réactions très petits (quelques picolitres). D'autres types de séquençages sont également basés sur l'utilisation de désoxynucléotides fluorescents et d'ADN polymérases : Solexa, Solid ou encore Helicos tSMS.

Cette dernière méthode permet de séquencer individuellement chaque molécule d'ADN. Les brins complémentaires de morceaux d'ADN très courts attachés sur une surface sont tour à tour additionnés d'un seul nucléotide fluorescent. À chaque cycle, la localisation de la fluorescence provenant des brins est enregistrée par des caméras, permettant ainsi de suivre au fil des cycles la séquence de tous les brins.

De nouvelles technologies totalement différentes sont également développées, présentant l'avantage de ne pas avoir à répliquer l'ADN ni d'utiliser de fluorochromes. Sous la forme d'une puce dotée de nanopores, la machine capte directement les signaux électriques de chaque base d'ADN qui traverse le pore et permet de séquencer un petit génome (bactérie) en un temps record et pour un prix dérisoire.

Il y a fort à parier que les évolutions ne s'arrêteront pas en si bon chemin...

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La possibilité de séquencer le génome est le fruit d'un travail de longue haleine, développé par de nombreux scientifiques inventifs. Futura-Sciences décrypte pour vous, et en images, les étapes clés du séquençage. Le séquençage de l'ADN est une technique qui a révolutionné la biologie moléculaire dans les années 1970, soit seulement une vingtaine d'années après l'établissement de la structure de l'ADN par Watson et Crick.

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A la recherche du passé géologique de notre planète

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Agrosystème et développement durable

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Dossier "Systèmes ingénieux du patrimoine agricole mondial - FAO

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Dossier "Systèmes ingénieux du patrimoine agricole mondial - FAO

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Article "Conséquences locales et régionales des changements d'usage des sols liés aux activités humaines" - Planet-Terre-

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Article "Conséquences locales et régionales des changements d'usage des sols liés aux activités humaines" - Planet-Terre-

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Quelques conséquences locales et régionales des changements d'usages des sols liés aux activités humaines

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Ressources scientifiques pour l'enseignement des sciences de la Terre.

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Ecosystèmes et services environnementaux

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Vidéo claire pour revoir les notions de bases

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Livre "De la protection de la nature au pilotage de la biodiversité" de Patrick Blandin 

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Livre "De la protection de la nature au pilotage de la biodiversité" de Patrick Blandin 

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Procréation et sexualité humaine

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Le portail Eduscol "Éducation à la sexualité" 

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Le portail Eduscol "Éducation à la sexualité" 

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éduscol | Ministère de l'Éducation nationale et de la Jeunesse - Direction générale de l'enseignement scolaire

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Sensibiliser les jeunes du CP au lycée à la vaccination

Une sélection de ressources traitant de la vaccination vise à apporter aux enseignants des écoles élémentaires, des collèges et des lycées, des pistes pour conduire des échanges avec les élèves.

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Micro-organismes et santé

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Microbiote intestinal (flore intestinale) · Inserm, La science pour la santé

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Notre tube digestif abrite pas moins de 1013 micro-organismes, soit autant que le nombre de cellules qui constituent notre corps. Cet ensemble de bactéries, virus, parasites et champignons non pathogènes constitue notre microbiote intestinal (ou flore intestinale).Son rôle est de mieux en mieux connu et les chercheurs tentent aujourd’hui de…

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Variation génétique et santé

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Patrimoine génétique et santé Données sur les diabètes

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Patrimoine génétique et santé Données sur les diabètes

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(au niveau mondial et pays)

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Founded in 1950, the mission of IDF is to improve the lives of people with diabetes and prevent diabetes in those at risk.

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Site de l'institut National du Cancer

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Qu’est-ce qu’un cancer ? - Comprendre, prévenir, dépister

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Qu’est-ce qu’un cancer ? - Qu’est-ce qu’un cancer ? Comment se développe-t-il ?Pourquoi et comment une cellule normale devient-elle cancéreuse ? Quels sont les facteurs de risque connus ?Retrouvez ici l’essentiel des informations pour com

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L'édimémiologie, ou la science de l'estimation du risque en santé publique 

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L'édimémiologie, ou la science de l'estimation du risque en santé publique 

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Arnault Fontanet - Collège de France

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L'épidémiologie, ou la science de l'estimation du risque en santé publique

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Santé publique (2018-2019) - Arnaud Fontanet

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Dossier "Maladies infectieuses" de Santé Publique France

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Dossier "Maladies infectieuses" de Santé Publique France

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Les cancers représentent en France la première cause de décès chez l'homme et la deuxième chez la femme. Santé Publique France copilote la surveillance épidémiologique et participe à leur prévention.

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Le fonctionnement du système immunitaire humain

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Article " La vaccination, un geste non intuitif qui réclame une confiance ... mais la confiance peut être ébranlée - Site Acces-ENS

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Article " La vaccination, un geste non intuitif qui réclame une confiance ... mais la confiance peut être ébranlée - Site Acces-ENS

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Traite des diverses polémiques qui ont cours autour de la vaccination

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Livre "Nature à vendre - Les limites des services écosystémiques" de Virginie Maris 

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Livre "Nature à vendre - Les limites des services écosystémiques" de Virginie Maris 

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De la plante sauvage à la plante domestiquée

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Les climats de la terre : comprendre le passé pour agir aujourd'hui et demain

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Comportement, mouvement et système nerveux

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Produire le mouvement : contraction musculaire et apport

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Première

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Terminale

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éduscol | Ministère de l'Éducation nationale et de la Jeunesse - Direction générale de l'enseignement scolaire

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Les programmes de l'enseignement de sciences de la vie et de la Terre (SVT) de la classe de seconde générale et technologique et de spécialité des classes de première et terminale de la voie générale sont présentés en lien avec des ressources pour accompagner leur mise en œuvre.

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sciences de la vie et de la terre (enseignement de spécialité)

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sciences de la vie et de la terre (enseignement commun)

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Programmes et ressources en sciences de la vie et de la Terre - voie GT

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Eduscol  Enseignement scientifique commun

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Eduscol  Enseignement scientifique commun

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éduscol | Ministère de l'Éducation nationale et de la Jeunesse - Direction générale de l'enseignement scolaire

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Les programmes d'enseignement scientifique de première et terminale de la voie générale sont présentés en lien avec des ressources pour accompagner leur mise en œuvre.

Programmes en vigueur

Le programme d'enseignement scientifique de première générale est défini par arrêté du 30 mai 2023 publié au BO du 22 juin 2023 à compter de la rentrée scolaire 2023.

Le programme d'enseignement scientifique de terminale générale défini par arrêté du 19-7-2019 publié au BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019 est applicable jusqu'à la fin de l'année scolaire 2023-2024. Il est défini par l'arrêté du 30 mai 2023 publié au BO du 22 juin 2023 à compter de la rentrée scolaire 2024.

Le programme de l'enseignement de mathématiques intégré à l'enseignement scientifique en première générale est défini par l'arrêté du 6 juillet 2022 publié au BO n° 27 du 7 juillet 2022.

Ressources d'accompagnement pour la classe de première

Mathématiques intégrées à l'enseignement scientifique

Vous trouverez la présentation du programme spécifique et des exemples d'activités sur la page Programmes et ressources en mathématiques.

Enjeux de l'enseignement scientifique
Les mathématiques dans le programme d'enseignement scientifique : introduction
Vous pouvez visionner une présentation des enjeux de l'enseignement scientifique par Pierre Léna de l'Académie des sciences.

Thème 1 : une longue histoire de la matière

Les mathématiques intervenant dans ce thème

Les essentiels pluridisciplinaires

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Se préparer à l'oral

Thème 2 : le Soleil, notre source d'énergie

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Thème 3 : la Terre, un astre singulier

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Thème 4 : son et musique, porteurs d'information

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Ressources d'accompagnement pour la classe terminale

Thème 1 : science, climat et société

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Thème 2 : le futur des énergies

Les mathématiques intervenant dans ce thème

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Thème 3 : une histoire du vivant

Les mathématiques intervenant dans ce thème

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Programmes et ressources en enseignement scientifique - voie G

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L'édimémiologie, ou la science de l'estimation du risque en santé publique 

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L'édimémiologie, ou la science de l'estimation du risque en santé publique 

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Arnault Fontanet - Collège de France

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L'épidémiologie, ou la science de l'estimation du risque en santé publique

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Santé publique (2018-2019) - Arnaud Fontanet