Les activités de recherche de l'Observatoire sont menées au sein de 4 unités de recherche Sorbonne Université / CNRS.
L'unité de recherche « Biologie Intégrative des Organismes Marins (BIOM) » a pour objectif d'étudier à travers une approche évolutive les mécanismes de développement et d'adaptation des organismes. Cet objectif très général est décliné grâce à l'utilisation d'organismes modèles marins non conventionnels permettant des études comparatives complémentaires à celles réalisées avec des modèles plus traditionnels.
Ce type d'approche est basé à la fois sur les particularités liées à la diversité des organismes étudiés, mais aussi sur la profonde unité du monde vivant qui permet des comparaisons entre des organismes parfois très éloignés phylogénétiquement.
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Le Laboratoire de Biodiversité et Biotechnologies Microbiennes (LBBM), est une unité mixte de recherche et de service de SU et du CNRS (InEE) fondée en 2014 avec pour mission de faire progresser les frontières de la recherche scientifique fondamentale en microbiologie et (bio)chimie environnementale, tout en répondant aux grands défis sociétaux en matière de santé humaine et environnementale.
Le LBBM s’appuie sur un partenariat de 20 ans avec la société cosmétique et pharmaceutique Laboratoires Pierre Fabre, et en 2017 l'équipe BAE (Biocapteurs, Analyse, Environnement) de l'Université de Perpignan Via Domitia a rejoint l'unité qui compte aujourd'hui une quarantaine de personnes.
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Le Laboratoire d'Ecogéochimie des Environnements Benthiques (LECOB) est un groupe pluridisciplinaire qui vise à approfondir notre compréhension de la dynamique des environnements benthiques, afin de contribuer à la création d'un fondement scientifique solide pour la future planification spatiale marine.
Le projet LECOB est décliné du littoral aux abysses, en se concentrant sur les environnements benthiques fréquemment perturbés, tels que les fonds sédimentaires et rocheux de la zone côtière méditerranéenne, les canyons sous-marins ou les sources hydrothermales.
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L’objectif général du Laboratoire d’Océanographie Microbienne (LOMIC) est d’étudier les interactions réciproques entre un milieu changeant et varié, l’océan, et les micro-organismes qui l’habitent de manière intégrative du gène à l'écosystème.
Le LOMIC réunit des expertises dans les domaines de la biogéochimie marine, de l'écologie microbienne, de la physiologie intégrative, de l’écotoxicologie, des « omiques » et de la génétique de microorganismes modèles.
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