Thèse les Crabes Verts et la Pollution des Milieux Côtiers Méditerranéens Analyses Physiologiques Génétiques et Moléculaires de l'Adaptation. H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier École doctorale : GAIA - Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau Laboratoire de recherche : MARBEC - Biodiversité Marine, Exploitation et Conservation Direction de la thèse : Jehan-Hervé LIGNOT ORCID 0000000181643072 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-07T23:59:59 L'objectif général de ce projet de thèse est d'étudier quels sont les mécanismes physiologiques mis en place par le crabe vert Méditerranéen, espèce euryhaline modèle en écotoxicologie, par rapport à des milieux pollués par un PFAS à chaine courte, le TFA (Axe 1A). Puisque certaines populations de crabe verts arrivent à peupler des milieux pollués, elles doivent très certainement optimiser leurs mécanismes d'adaptation. Une analyse fine de ces mécanismes doit permettre de développer un aspect innovant en recherche, l'écotoxicologie évolutive (Axe 1B). Il s'agit d'un domaine d'étude ayant récemment émergé de l'association entre la génétique des populations et de l'écotoxicologie mais qui est encore peu appliqué aux populations naturelles (Whitehead et al., 2017 ; Straub et al., 2020). La démarche expérimentale proposée devrait également permettre de tester l'hypothèse d'une sélection rapide induite par les polluants chez le crabe vert de Méditerranée (Axe 2). Il s'agira d'identifier s'il existe une différence quant à l'induction du métabolisme de détoxication entre des populations subissant chaque année des pics de pollution d'origine agricole (riziculture) et des populations naïves' en situation expérimentale contrôlée (Axe 2A) et in situ suite à un encagement (Axe 2B). La mise en évidence d'une évolution rapide nécessite des analyses poussées et couteuses à mettre en oeuvre en génétique, génomique et en transcriptomique (ex : mise en évidence du polymorphisme génétique sur l'ensemble du génome, aussi bien dans les parties codantes et non codantes ; analyse du transcriptome permettant de détecter les variants alléliques dans les régions codantes à partir de la recherche de single nucleotide polymorphism : SNPs). Une variabilité génétique pourrait aussi être présente dans ces populations suite à de possibles isolements. Cette hétérogénéité génétique pourrait ne concerner qu'un faible nombre d'individus et ne devrait donc pas avoir d'incidence sur le processus de sélection par les polluants. Une telle hétérogénéité dans l'histoire évolutive des individus pourrait néanmoins constituer un biais dans les résultats de l'étude. Une étude de la distance génétique séparant les individus des populations collectées pourra être menée à partir de données de séquençage de l'ADN. De nombreuses études ont montré des évidences d'adaptation chez plusieurs taxons face à différents polluants environnementaux (Loria et al., 2019). La pollution peut alors être perçue comme un moteur évolutif. La compréhension des mécanismes de réponse aux polluants permet de mieux appréhender les adaptations des organismes, parfois sur quelques générations seulement.
Il existe de nombreux types de polluants et parmi les polluants émergents figurent, notamment, les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS). Les PFAS sont utilisées dans de nombreuses industries en raison de leurs propriétés chimiques uniques, mais ils se bioaccumulent dans les organismes et leur persistance dans l'environnement les qualifie de 'polluants éternels' (Cousins et al., 2020). Dans leur utilisation actuelle, les PFAS à longues chaîne sont progressivement remplacés par des PFAS à courtes chaînes tels que l'acide trifluoroacétique, TFA ([CF3C(O)]2O ; n° CAS 76-05-1). Ils sont tout aussi persistants dans l'environnement (Stubleski et al., 2016) et présentent une mobilité dans l'environnement plus importante que les PFAS à longues chaînes (Felizeter et al., 2012 ; Wang et al., 2021). Des effets physiologiques sur l'ichtyofaune d'eau douce et marine et sur les crustacés d'eau douce (Daphnie, écrevisse) ont également été notés. Ainsi, des altérations au niveau des réserves lipidiques, des balances énergétique (shunt de la voie des pentoses phosphates) et oxydative, de la reproduction et de la survie ont déjà été identifiées (Beale et al., 2022 ; Coy et al., 2022 ; Piva et al., 2022 ; Seyoum et al., 2020).
Identifier et réduire ces niveaux de pollution est un enjeu d'importance tant au niveau des milieux terrestres, aquatiques et littoraux. En milieu Méditerranéen, des zones protégées comme les étangs Palavasiens (sites Natura 2000) ou la Camargue sont soumis à de fortes pressions anthropiques (herbicides, pesticides, fongicides...) avec notamment des concentrations en PFAS enregistrées en 2021 dans les tissus de moules encagées pouvant atteindre plus de 0.4 ng.g-1 ww (poids humide) pour 6 PFAS identifiés (Herlory et al., 2024). Egalement, dans le Parc Naturel Régional de Camargue, un autre type de pollution par les pesticides, herbicides et fongicides des milieux aquatiques a pu être identifié dès 2011 suite aux premières analyses chimiques des eaux. Ainsi, 90 % de ces polluants retrouvés dans l'eau des lagunes et des canaux de drainage résultent de la culture du riz. De mai à septembre, différents herbicides sont mesurés à des concentrations supérieures aux normes en vigueur. L'indicateur du SEQ-Eau 'somme des pesticides' met en évidence cette forte contamination des canaux de drainage (classés mauvais à très mauvais en été, Fig.1C) et la contamination moyenne des étangs, avec des eaux plus contaminées que celle du Rhône.
Les contaminations chimiques issues des différentes activités agricoles, industrielles et urbaines nécessitent une surveillance régulière de la qualité des eaux de surface, souterraines mais aussi côtières et une compréhension fine des effets de ces polluants sur la physiologie des espèces présentes dans ces milieux. De plus, les espèces côtières doivent s'acclimater et s'adapter aux modifications rapides de salinité (passage de l'eau douce à l'eau saumâtre et inversement) rencontrées lors des déplacements actifs et lors de changements imprévisibles (ex : régulation humaine des niveaux d'eau). Ainsi, à cette forte variabilité environnementale, caractéristique des écosystèmes côtiers (comme par exemple, la sur-salure ou la dessalure), vient donc s'ajouter des pressions anthropiques majeures et notamment, chimiques. La salinité est influencée à la fois par les facteurs naturels (pluviométrie / ensoleillement) et par l'importante gestion humaine de ces milieux côtiers (gestion hydrologique des eaux de surface et des canaux de drainage). Ces milieux à l'interface entre terre et mer sont donc très particuliers et font l'objet d'attentions toutes particulières avec notamment, la directive-cadre sur l'eau (DCE) qui fixe un objectif d'atteinte de bon état des milieux aquatiques et la directive-cadre stratégie pour le milieu marin (DCSMM) qui fixe un objectif et un calendrier d'atteinte de bon état écologique des eaux marines, incluant les eaux côtières.
Dans ces milieux lagunaires du pourtour méditerranéen, une espèce de crabe vert, Carcinus aestuarii, espèce soeur de C. maenas, se trouve en abondance et constitue l'une des principales espèces de la macrofaune benthique. L'écologie et la physiologie des crabes verts étant bien connues, ces espèces sont classiquement utilisées en écotoxicologie (Rodrigues et Pardal, 2014).

Il s'agira d'exposer au TFA des crabes verts collectés dans différentes lagunes Méditerranéennes et d'identifier pour différentes salinités et donc selon différentes conditions physiologiques, de type iso-osmorégulation (en eau de mer) et hyper-osmorégulation (eau désallée) un effet dose ainsi que les principales conséquences physiologiques. Selon les altérations au niveau de la balance hydrominérale, des modifications morpho-fonctionnelles au niveau des branchies pourraient potentiellement être identifiées. Plusieurs types de biomarqueurs seront également considérés tels que : 1) les systèmes enzymatiques de détoxication souvent induits en présence de polluants (Whitacre, 2009) seront évalués au niveau des 3 phases de la détoxication des polluants grâce aux mesures, respectivement, de l'activité EROD, GST et des P-glycoprotéines dans l'hépatopancréas ; 2) le métabolisme énergétique évalué à l'échelle individuelle grâce à la consommation d'oxygène, paramètre susceptible d'être fortement impacté par l'exposition TFA (Liu et al., 2023 ; Seyoum et al., 2020). Ce métabolisme intègre la réponse des différentes voies physiologiques dépendantes d'énergie comme la biotransformation, le maintien de l'équilibre hydrominéral et plus globalement, le métabolisme général. Cette consommation d'O2 sera évaluée par respirométrie à flux intermittent en plaçant les organismes en chambre métabolique après leur exposition afin de mesurer leur taux métabolique standard (ou basal). Pour compléter cette approche bioénergétique et avoir une résolution plus fine, l'activité de certaines enzymes glycolytiques du cycle de Krebs communément étudiées dans les études d'adaptation rapides aux polluants (Glucose-6-phosphate isomérase et citrate synthase) ainsi que le fonctionnement des mitochondries (Liu et al., 2023) seront aussi mesurées dans l'hépatopancréas. L'évaluation de la consommation d'O2 sera faite en laboratoire et sur le terrain. Dans la mesure du possible, les anomalies visibles relatives au comportement seront enregistrées. Si les pesticides présents en Camargue depuis plus de 10 ans ont pu induire une pression de sélection sur la population du Vaccarès, cela pourrait se traduire par une augmentation de tolérance vis-à-vis du TFA comme déjà observé chez différentes populations de Fundulus heteroclitus exposés à du PCB126 (Whitehead et al., 2017). Les expertises nécessaires sont totalement maîtrisées au sein de l'UMR MARBEC (élevage, analyses non invasives, biochimie, biologie moléculaire, analyses en microscopie optique et électronique). La problématique est centrée sur une des six Ambitions' de Marbec (Comprendre et modéliser le fonctionnement et l'évolution des organismes et des écosystèmes marins').

Le/la candidat/e devra posséder une solide formation en écologie évolutive, biologie et physiologie animale et devra s'investir dans des analyses moléculaires, biochimiques, physiologiques et comportementales. La personne recrutée sera amenée à faire des missions sur différents centres de recherche en France et en Europe et être compétente en expérimentation animale.