L'objectif du stage est de concevoir un laboratoire virtuel pour permettre l'expérimentation en réalité virtuelle de modèles de la pompe biologique dans le domaine mésopélagique. Actuellement, il est établi que l'interaction entre les particules qui sédimentent et les organismes de la zone mésopélagique (100-1000m) détermine l'efficacité de la pompe biologique qui varie spatialement et temporellement à différentes échelles ; mais il n'y a pas de consensus sur les mécanismes la contrôlant. Ce document étudie quels concepts et outils facilitent l'étude et la compréhension des phénomènes impliqués dans le devenir du carbone produit à la surface des océans qui sédimente après avoir traversé différents réseaux trophiques entre le voisinage de la surface et les grandes profondeurs. Deux verrous informatiques principaux sont identifiés pour élaborer ce laboratoire virtuel : l'intrication de modèles multidisciplinaires et les interactions multi-échelles. L'analyse de la dynamique de ce système complexe grâce à la théorie de compétition pour les ressources nous permet d'interpréter les interactions écologiques et biochimiques dans des régions stables de l'océan. Cet aspect ne prenant en compte que les interactions entre populations, nous avons étudié la pompe biologique sous une approche basée agent. L'écosystème virtuel créé s'est avéré stable et donc particulièrement intéressant pour la prévision de la réponse à des changements de paramètres. Cependant, ce genre de simulation basé agent est difficile à mettre en place et est lourd en calcul. Une approche multi-échelles (basée sur la théorie du bilan énergétique dynamique) nous a orienté vers le laboratoire que nous avons réalisé, programmé en langage C. Une approche par paquets de particules nous a permis d'obtenir des résultats qui semblent cohérents dans un temps raisonnable.