« Les au o es polai es e la danse des pa icules », 4 oc ob e 2025, Sain -Renan J.-C. Pain
Les au o es bo éales ou la danse des pa icules
Jean-Ch is ophe Pain1,2
1CEA, DAM, DIF, F-91297 A pajon, F ance
2Uni e si é Pa is-Saclay, CEA, Labo a oi e Ma iè e en Condi ions Ex êmes,
F-91680 B uyè es-le-Châ el Cedex, F ance
Plan de l’exposé
1. Les au o es polai es
a. P incipe
b. Obse a ion
c. Ailleu s dans l’espace…
d. En labo a oi e
2. Les phénomènes lumineux ansi oi es dans le hau e a mosphè e
a. Les a ade s
b. Les el es
c. Les je s
3. Le ayon e e au es phénomènes lumineux (qui ne son pas des au o es polai es…)
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Pa ie 1
Les au o es polai es
« Les au o es polai es e la danse des pa icules », 4 oc ob e 2025, Sain -Renan J.-C. Pain
Michel Feh enbach, Gilles Dawidowicz, Rémy Ma ion, AURORES BORÉALES ET AUSTRALES, Ma s 2001, GNGL P oduc ions/ Pôles/Images.
h ps://alexblog. / ideo-au o es-bo eales-alaska-45435/
Vidéo au o es bo éales en Alaska (Alexis Co am) :
Images au o es bo éales e aus ales :
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Les au o es polai es
La p emiè e ace éc i e d’une au o e polai e emon e ai 3000 ans.
Depuis, d’un siècle l’au e, d’une cul u e une au e, ces é anges lumi es céles es n’on eu de
cesse de nou i imaginai es, my hes e légendes.
Fée iques e en o an es, ces d ape ies luminescen es ondulan dans le ciel des pôles son pou an
d’o igine 100 % na u elle.
Pou quoi polai es, bo éales ou aus ales ?
Commen se c éen -elles ?
Que oi -on exac emen ?
Où les oi ?
Les au o es son des au o es polai es
ca elles se oien p ès des pôles.
Pou le pôle no d on di « au o e
bo éale » E pou le pôle sud, « au o e aus ale ».
Nous i ons dans l’hémisphè e no d e pa lons
plus sou en d’au o es bo éales.
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Des ques ions…
aus ale
bo éale
h ps://escales.ponan .com/au o e-polai e-2/
Les peuples scandina es on dé eloppé de nomb eux my hes au ou de ces lumiè es.
Pou les Inui s, elles é aien des eux b andis pa leu s ancê es a in de guide les âmes des dé un s le
long de leu de nie chemin.
Un peuple d’Inui s du Yukon les in e p é ai comme la danse des âmes des animaux chassés. À leu
mo , l’âme des chasseu s emplaçai celles des animaux ués, ces de niè es e ou nan su Te e,
pou sui an ainsi le cycle.
En Finlande, elles é aien appelés e on ule s, soi li é alemen « ena ds de eu ». Vi e ol an dans
le ciel à i e allu e, ces ena ds a c iques e leu aien de leu s queues scin illan es les somme s des
mon agnes enneigées, saupoud an le ciel su leu passage de locons e lé an la lumiè e de la Lune.
Pou les Samis, peuple au och one de Laponie, ces lumiè es é aien au an de signes de mau ais
augu e : inca na ions des âmes des mo s don il allai se ga de d’a i e l’a en ion en bougean ,
chan an ou si lan .
Il n’y a pas si long emps, on acon ai aussi que les au o es é aien les e le s du Soleil su les glaces
polai es.
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Impo ance dans la my hologie
Les peuples amé indiens les eliaien sou en à des esp i s. Ce ains c oyaien
qu’elles é aien signe de écondi é ou les âmes d’en an s à naî e.
Au moyen-âge, en Eu ope, les au o es ep ésen aien les âmes des gue ie s qui a aien donné leu ie
pou leu peuple.
En in, pou les aleu eux Vikings, les au o es bo éales se oulaien le e le des a mu es des Valky ies :
ces edou ables gue iè es en oyées su Te e pa Odin a in d’en ôle les meilleu s gue ie s dé un s
e de les condui e jusqu’au Valhalla, en ue du Ragna ök, l’ul ime ba aille e p omesse d’une nou elle è e.
Les au o es bo éales é aien alo s assimilées au Bi ös , ce « chemin
scin illan » aisan o ice de pon a c-en-ciel en e la Te e e le Ciel,
o e esse des dieux.
Impo ance dans la my hologie
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A is o e y oyai des « déchi u es du ciel noc u ne de iè e lesquelles on oi des lammes ».
C’es seulemen au XVIIesiècle que ces mys é ieux phénomènes luminescen s obse és au-delà
du ce cle a c ique p i en le nom d’ « au o e bo éale » (de Au o a, an ique déesse de l’aube, e son
ils Bo ée, inca na ion du en du no d). C’es le héologien ançais Pie e Gassendi qui, en 1649, au ai
ai , le p emie , men ion d’ « au o a bo ealis ».
Il au a end e le siècle des Lumiè es pou oi les p emie s élémen s d’analyse scien i ique
sé ieuse,jusqu’ ce que le No égien K is ian Ola Bi keland, à la in du XIXesiècle, en comp enne
l’o igine solai e…
P emiè e « Au o a bo ealis »
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A is o e 384 a J.-C. - 322 a . J.-C.
C édi s : Museo nazionale omano
di palazzo Al emps/Wikimedia Pie e Gassendi
Po ai pa Louis-Édoua d Rioul . K is ian Ola Bi keland
(1867 –1917)
Le noyau ex e ne de la e e composé de e e de nickel liquides en mou emen , c ée un champ
magné ique, semblable à celui d’un aiman d oi : le pôle sud de l’aiman é an à en i on 1000 km du
pôle no d géog aphique, e l’axe magné ique de la e e incliné de 10,5° pa appo à l’axe de o a ion de
la e e.
Une expé ience e ec uée a ec un aiman e de la limaille de e , pe me de isualise les lignes de
champ.
Le champ magné ique e es e es beaucoup plus compliqué.
Champ magné ique e es e
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L’a mosphè e e es e
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No e a mosphè e es essen iellemen cons i uée d’azo e (N2, 78%) e d’oxygène (O2, 21%).
Le phénomène se p odui en e 100 e 300 km d’al i ude, dans une a mosphè e ès a é iée.
En cas d’é up ion solai e in ense, les pa icules cha gées du en solai e ne son pas ou es piégées
dans la cein u e de adia ion. Ce aines s’engou en alo s pa les co ne s polai es, o més pa les
lignes du champ e es e qui se esse en aux pôles. Elles se app ochen de la e e, en an dans la
hau e a mosphè e (al i ude 100 à 200 km). Elles exci en e ionisen l’azo e e l’oxygne a é iés qui
s’y ou en . Ces espèces exci ées, en e enan à leu é a ondamen al, éme en de la lumiè e.
La lumiè e émise dépend du deg é d’exci a ion de ces espèces. A hau e al i ude, les pa icules
solai es on plus d’éne gie e les espèces a mosphé iques son plus exci ées. A basse al i ude, elles
son moins exci ées. La couleu émise dépend de l’espce e de son deg é d’exci a ion.
Champ magné ique, a mosphè e e Soleil : d’où ien la lumiè e colo ée ?
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Exci a ion e désexci a ion des a omes : le ayonnemen
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Champ magné ique, a mosphè e e Soleil
Les au o es polai es son donc obse ées lo s des pé iodes de g ande ac i i é solai e, au oisinage
des deux pôles simul anémen , géné alemen en e 65 e 80°de la i ude (30°en 1958 à Mexico) e
peu en du e de quelques minu es à quelques heu es.
Elles peu en p end e di é en s aspec s : aches, ideaux, oiles, cou onnes.
Il au sou en des écep eu s ès sensibles pou les pho og aphie .
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L’obse a ion
Vue en en ie depuis l’espace
(Sonde POLAR)
Depuis la na e e spa iale Disco e y
au-dessus de l’an a c ique (NASA)
Les au o es peu en p end e di é en s aspec s : âches, ideaux, oiles, cou onnes.
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L’obse a ion
L’é énemen de Ca ing on
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Ca ing on : siège du com é de Fos e , dans l'É a du Dako a du No d, aux É a s-Unis
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Su ension dans un ans o ma eu au Québec en 1989
L’au o e polai e n’es pas une exclusi i é e ienne.
D’au es planè es de no e sys ème solai e son le héâ e de ce abuleux spec acle céles e.
La condi ion ? Dispose d’un champ magné ique.
On pa le égalemen d’au o es polai es, dans la mesu e où elles se p oduisen au ni eau des pôles
magné iques de la planè e en ques ion.
Plusieu s sondes spa iales on ainsi pu émoigne , images à l’appui, de « danses lumineuses » su
U anus,Sa u ne ou Jupi e , où l’on a pu obse e les au o es polai es les plus spec aculai es.
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E ailleu s dans l’espace ?
Juno
Elles y son 100 ois plus in enses que su Te e…e pe manen es ! T ès éloignée du Soleil, Jupi e doi
essen iellemen ses au o es à Io, son sa elli e olcanique. Plus é onnan , des lumiè es au o ales on
aussi pu ê e obse ées su Ma s : dépou ue de champ magné ique global, ce aines zones de la
planè e ouge p ésen en quelques su i ances d’un champ magné ique ossile à l’o igine d’au o es
ma iennes !
E cela ne conce ne pas que les planè es qui on à la ois un champ magné ique e une a mosphè e.
Même su Ganymède, sa elli e de Jupi e , Hubble a u des au o es !
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E ailleu s dans l’espace ? Su Ganymède, sa elli e de Jupi e
Expé ience mise au poin à G enoble pa Jean Lilens en (IAPG), e ep odui e à l’UPMC
•Une encein e en plexiglas con ien :
-un s yle conduc eu S,
-une pe i e sphè e c euse d’aluminium P (diamè e 5 cm),
-une plus g ande sphè e c euse d’aluminium G (diamè e 10 cm).
Des aiman s d oi s peu en ê e placés dans les sphè es pou simule le champ magné ique e es e.
•Une pompe p imai e pe me d’é acue les gaz a mosphé iques de la cloche.
•Un géné a eu (300 Vol s, en i on 1 mA) pe me de géné e des élec ons au ni eau de son pôle
néga i e de les collec e au ni eau de son pôle posi i .
Pou simule le Soleil (l’éme eu d’élec ons), on me une sphè e au pôle néga i du géné a eu .
Pou simule la Te e,on place un aiman dans une sphè e e on la me au pôle posi i .
Le en solai e es simulé pa les élec ons qui on se p opage de la sphè e néga i e à la sphè e
posi i e.
L’ai a é ié en i onnan , exci é pa les élec ons éme su leu aje une luo escence ose ou
banchâ e (N2), dans une zone de p ession de 10 à30 pascals.
La Plane e ella
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Con igu a ion 1 : les anneaux de cou an .
La sphè e G sans aiman (Soleil) es eliée au pôle néga i du géné a eu , e la sphè e P (Te e), a ec
aiman , es eliée au pôle posi i pou collec e les élec ons.
Un ce ain nomb e d’élec ons son piégés au ou de P, ce qui condui à un anneau lumineux au ou
de la sphè e.
Ce anneau lumineux qui co espond à l’émission de l’azo e exci é pa les élec ons, co espond à la
cein u e de Van Allen.
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En labo a oi e
Con igu a ion 2 : la cou onne solai e
•la pe i e sphè e P, sans aiman , es eliée au pôle néga i du géné a eu : elle es sou ce d’élec ons
⇒elle simule le Soleil e éme dans ou l’espace,
•le pôle posi i du géné a eu es elié au s yle , e collec e les élec ons.
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En labo a oi e
Con igu a ion 3 : les au o es polai es
•la pe i e sphè e P simule le Soleil.
•la g ande sphè e G, con enan un aiman incliné, eliée au pôle posi i du géné a eu , simule la Te e.
On oi une émission de l’azo e aux deux « pôles » de G, si ués su l’axe d’inclinaison des aiman s.
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En labo a oi e
Pa ie 2
Les phénomènes lumineux ansi oi es
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E. R. Williams, »
Sp i es, El es, and Glow Discha ge Tubes
», dans
Physics Today
, no emb e 2001,p. 41
h ps://www.you ube.com/wa ch? =KSEFn_Z UAQ& =164s
Fa ade de maison
Pe i pe sonnage imaginai e des con es populai es doué de pou oi s an as iques, d'une g âce
légè e e i e, plus aquin e malicieux que méchan .
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Les a ade s
Esp i de aille in ime mais d'une puissance edou able, symbolisan les o ces de l'ai , du eu, an ô
i an dans l'ai e bien aisan , an ô i an au cen e de la e e e mal eillan .
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Les el es
Un sylphe es un disélémen ai e de l'ai (ou djinn), c oisemen d'un élémen ai e* de l'ai e d'un
ê e humain. Il se ca ac é ise pa des pou oi s liés au en , au son e àla oud e, pa un ein pâle,
des che eux blancs e mou an s, e un pas lége . Ce ains on des ailes.
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Les sylphes
*Les élémen ai es son des esp i s du eu, de l'eau, de la e e, de l'ai ou de la glace, p enan co ps à l'aide de leu élémen espec i .
Les phénomènes lumineux ansi oi es (T ansien Luminous E en ou TLE en anglais), pa mi
lesquels les a ade s (ou ed sp i es), eg oupen di é en s ypes de phénomènes lumineux isibles
en hau e a mosphè e e accompagnan les o ages.
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Les phénomènes lumineux
a ade
Leu exis ence a é é en isagée dans les années 1920 pa le physicien écossais C. T. R. Wilson.
Cependan , le p emie n'es décou e qu'au débu des années 1990, pa hasa d, su un en egis emen
idéo du 6 juille 1989. Des che cheu s de l'uni e si é du Minneso a ilmaien le lancemen d'une usée
e la camé a a en egis é un o age loin ain. Un TLE a ensui e é é iden i ié, bien qu'il n'appa aisse que su
deux images du ilm.
Pa la sui e, des TLE on é é en egis és pa un g and nomb e de sys èmes op iques. Débu 2009,le
nomb e o al d’é énemen s en egis és es es imé à plusieu s dizaines de millie s.Le aux global
d'occu ence des TLE a é é es imé, g âce au sa elli e FORMOSAT-2, à plusieu s millions pa année.
Les TLE son des phénomènes de luo escence op ique, p o oqués pa des décha ges élec iques au
cou s d'o ages sous-jacen s. Ils du en géné alemen en e moins d'une milliseconde e plus de 2 s.
Ces phénomènes son enco e peu connus, comme leu dange osi é pou les aé one s (une hypo hèse
eu que lo s de l'acciden de la na e e spa iale Columbia ai é é p o oqué pa un de ces éclai s,
hypo hèse é u ée pa la NASA).
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Les phénomènes lumineux : pe i his o ique
Les el es
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Les el es (ac onyme de Emission o Ligh and Ve y low- equency pe u ba ions om Elec omagne ic
pulse Sou ces, ELVES, en anglais), ou halos, p ennen la o me de disques aiblemen lumineux (ou
d'anneaux, selon les obse a eu s), e appa aissen lo s d'éclai s puissan s, à la base de l’ionosphè e (à
des al i udes de l’o d e de 100 km).
Ces lueu s son en expansion e leu diamè e a ein 400 km.
Ces disques semblen p o oqués pa des impulsions élec omagné iques, ésul an d'un o age, qui
se p opagen dans ou es les di ec ions, o man une sphè e, e accélé an des élec ons.
Lo sque ce e sphè e a ein une al i ude d'en i on 100 kilomè es, les molécules de gaz diazo e N2de
l'a mosphè e s'illuminen , à la sui e de leu exci a ion lo s de collisions a ec les élec ons accélé és. La
o me de disque obse ée es due à l'in e sec ion en e ce e sphè e e ce e couche plane de
l'a mosphè e. Leu aible du ée (en i on 1 à 5 ms) e leu al i ude les enden di iciles à obse e du
sol.
La p emiè e obse a ion d'un el e a lieu lo s de la mission STS-41 de la na e e spa iale Disco e y, lo s
d'un su ol de la Guyane ançaise, le 7 oc ob e 1990.
Des el es su Jupi e
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Des che cheu s du Labo a oi e de Physique A mosphé ique e Plané ai e (LPAP) de l'Uni e si é de Liège
on ai é a , dans la e ue Jou nal o Geophysical Resea ch: Plane s, de la p emiè e iden i ica ion de PLT
su Jupi e .
Des lashs ul a iole s
C'es l'ins umen UVS (Ul a iole Spec og aph Ins umen ) de la sonde Juno, en o bi e au ou de Jupi e
depuis 2016, qui a pe mis d’iden i ie les p emie s el es.
11 é ènemen s lumineux on ainsi é é epé és dans l'ionosphè e jo ienne à en i on 260 km d'al i ude
au-dessus de zones o ageuses, en conco dance a ec les modèles.
Le pôle sud de Jupi e a ec un PLT en ou é en jaune, obse é en a il 2020.
C édi : NASA/JPL-Cal ech/SwRI.
Des el es su Jupi e
Rep ésen a ion a is ique des phénomènes lumineux ansi oi es su Jupi e .
h ps://www.sciencese a eni . /espace/sys eme-solai e/des-el es-e -des- a ade s-dans-l-a mosphe e-de-jupi e _149027
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Les je s
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Les je s bleus son des lueu s bleues mon an des nuages o ageux e s la s a osphè e.
Ils se p oje en à pa i du somme d'un cumulonimbus,au-dessus d'un o age, géné alemen sous la
o me d'un cône é oi , d'angle oisin de 15°, en di ec ion des ni eaux in é ieu s de l'ionosphè e, à 40 à
50 km au-dessus de la Te e.
De plus, con ai emen aux a ade s, les je s bleus ne son pas di ec emen déclenchés pa les éclai s.
Ils son associés à la g êle, du an les o ages. Ils son aussi plus b illan s que les a ade s.
Leu couleu bleue es due àun ensemble de aies spec ales d'émission du diazo e, neu e e ionisé. La
i esse ascensionnelle des je s bleus es de l'o d e de 100 km/s.
Le p emie en egis emen da e du 21 oc ob e 1989, su une idéo monoch ome d'un o age su
l'ho izon, p ise à pa i de la na e e spa iale amé icaine, alo s qu'elle su olai l'Aus alie.
Les je s bleus son beaucoup moins équen s que les a ade s. En 2007, moins d'une cen aine
d'images a aien é é p ises.
Au la ge de Cannes
Les je s
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Les phénomènes lumineux
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Vidéo mission Ta anis :
Pa ie 3
Une dig ession : le ayon e
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E. Touche , Su le « Rayon e », La Na u e N°2670 -6 juin 1925
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Le ayon e
« Voici ce que é èle l’obse a ion à la jumelle : pendan la de niè e minu e qui p écède le couche ,
alo s qu’une ac ion no able du Soleil es enco e isible, le disque ondulan , mais bien anché, es
en ou é d’une ange e e ( ig. 1, I). Tan que le disque n’es pas en iè emen couché, la ange n’es
pas isible à l’œil nu. Elle le de ien b usquemen - e c’es alo s qu’appa ai le Rayon Ve - au momen
p écis où le disque s’é anoui dé ini i emen sous l’ho izon ( ig. 1, II). »
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Le ayon e
A. Danjon e G. Rougie , « Le Rayon Ve », L’As onomie, décemb e 1920, p. 513 à 518.
« M. Raymond Whi ehead, à Cas le own, Isle o Man
(Angle e e), a signalé le 1e juin 1919 que le Soleil,
se couchan pa une soi ée délicieuse, de iè e une
mon agne éloignée de 5km en i on, e don le p o il
é ai en pen e, il apu, en ma chan ès i e, dans
une di ec ion pa allèle à la mon agne, oi le Rayon
Ve pendan 5 à 6 minu es au moins. »
Voici le lien a ec le mou emen !
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Le ayon e
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La pa hélie
On oi 3 Soleils : le Soleil no mal ainsi que deux images de pa e d’au e. C’es la dé ia ion de l’image
du Soleil pa les c is aux de glace de l’a mosphè e,ces c is aux é an ous de o me hexagonale,la
dé ia ion es alo s de 22°. On oi dès lo s deux Soleils de chaque cô é, à 22°du ai.
C’es le pa hélie (du g ec helios,le Soleil). A ec la Lune : pa asélène (du g ec seléné,la Lune). Ra e.
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Les colonnes lumineuses
Ce son des colonnes de lumiè e au-dessus du Soleil. Ils son aussi isibles au-dessus de o es
lumiè es des illes pa g and oid (-20 °C) : les c is aux de glace pla s e ho izon aux agissen comme
plein de mi oi s qui en oien la lumiè e du soleil couchan e s l’obse a eu .
« Les au o es polai es e la danse des pa icules », 4 oc ob e 2025, Sain -Renan (F ance) J.-C. Pain
Fa a Mo gana
Les mi ages.
Fa a mo gana obse ée en aoû 2022 en e l'A chipel des Glénan e Bénode .
« Les au o es polai es e la danse des pa icules », 4 oc ob e 2025, Sain -Renan (F ance) J.-C. Pain
Fa a Mo gana
Fa a mo gana su la Poin e du Raz e su le pha e de la Vieille (à d oi e) obse ée depuis le Toulingue à C ozon en 2022.
« Les au o es polai es e la danse des pa icules », 4 oc ob e 2025, Sain -Renan (F ance) J.-C. Pain
Fa a Mo gana
Lau ianne Palin (IRF, Upssala)
Eme ic
Clo ilde e Maëlle
E bien sû : le club Pégase de Sain -Renan !
« Les au o es polai es e la danse des pa icules », 4 oc ob e 2025, Sain -Renan (F ance) J.-C. Pain
Reme ciemen s
Pho o Thomas Pesque (2021)
Ki kju ell, Islande
70
T uga ez e i hoc'h e ezh !
