Thèse Effets Combinés du Réchauffement Climatique et des Microplastiques sur la Vulnérabilité Biologique d'Un Hôte Aquatique une Approche Éco-Évolutive chez Physa Acuta H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier École doctorale : GAIA - Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau Laboratoire de recherche : MIVEGEC - Maladies Infectieuses et Vecteurs : Ecologie, Génétique, Evolution et Contrôle Direction de la thèse : Elodie CHAPUIS ORCID 0000003322990992 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-07T23:59:59 Les écosystèmes d'eau douce sont soumis à des pressions anthropiques multiples, parmi lesquelles le réchauffement climatique et la pollution par les microplastiques figurent parmi les plus préoccupantes. Si leurs effets individuels sur les organismes aquatiques sont de mieux en mieux documentés, leurs effets combinés, les mécanismes biologiques sous-jacents et la variabilité des réponses entre populations demeurent encore mal compris.
Cette thèse vise à analyser comment la combinaison du réchauffement climatique et de la pollution par les microplastiques modifie la performance biologique, la vulnérabilité physiologique et immunitaire, ainsi que les réponses éco-évolutives d'un hôte aquatique. Elle s'inscrit dans un contexte d'invasions biologiques, particulièrement pertinent pour étudier l'évolution de la tolérance aux stress environnementaux.
Le gastéropode d'eau douce Physa acuta, espèce cosmopolite, tolérante et facile à maintenir en laboratoire, sera utilisé comme modèle. Des expérimentations croisant température et exposition aux microplastiques permettront d'évaluer leurs effets sur les traits d'histoire de vie, les compromis biologiques et immunitaire basal des individus.
Cette thèse n'étudie pas directement une maladie, mais les déterminants biologiques de la vulnérabilité qui conditionnent le risque sanitaire environnemental. En identifiant comment les stress globaux modifient la physiologie et les performances des hôtes aquatiques, elle contribue à une meilleure anticipation des risques sanitaires dans une perspective One Health.
Les écosystèmes d'eau douce sont soumis à des pressions anthropiques croissantes, parmi lesquelles le réchauffement climatique et la pollution plastique (micro- et nano-plastiques) figurent parmi les plus préoccupantes. La vulnérabilité de la biodiversité dulçaquicole au changement climatique est désormais bien établie, bien que les réponses demeurent fortement dépendantes des taxons et encore insuffisamment documentées pour de nombreux groupes et régions [1]. À large échelle, des travaux récents montrent que l'augmentation de la fréquence et de l'intensité des extrêmes thermiques constitue une menace majeure pour de nombreuses espèces d'eau douce, notamment chez les poissons [2].
En parallèle, les microplastiques sont aujourd'hui reconnus comme des contaminants émergents omniprésents dans les écosystèmes d'eau douce. Leurs sources, leurs propriétés (taille, forme, polymère, vieillissement) et leurs co-contaminations conditionnent à la fois l'exposition des organismes et les effets écotoxicologiques observés [3]. Les synthèses récentes soulignent toutefois d'importantes incertitudes méthodologiques, ainsi qu'un manque de comparabilité entre études, limitant la généralisation des conclusions [4]. Plus largement, les micro- et nano-plastiques soulèvent des enjeux écologiques et sanitaires croissants, alors même que les risques associés à des conditions environnementales réalistes restent encore mal quantifiés [5].
Effets combinés « réchauffement × polluants » : mécanismes et variabilité des réponses
Si les effets du réchauffement et des contaminants sur les organismes aquatiques sont bien documentés pris isolément, leurs effets combinés, les mécanismes biologiques sous-jacents et la variabilité des réponses entre populations demeurent imparfaitement compris. Une synthèse de référence consacrée aux invertébrés aquatiques montre que les interactions « réchauffement × contaminants » peuvent être additives, synergiques ou antagonistes selon les taxons, les stades de vie, les génotypes, l'intensité et la durée d'exposition, ainsi que l'ordre d'exposition et les effets transgénérationnels ou évolutifs [6]. Cette forte dépendance au contexte plaide pour des approches explicitement factorisées et, lorsque cela est possible, des dispositifs expérimentaux plus réalistes.
Concernant les microplastiques, un point clé est que l'exposition et les effets dépendent fortement des traits fonctionnels. En particulier, le régime trophique et le stade de développement structurent l'ingestion de microplastiques chez les invertébrés d'eau douce [7], impliquant que les réponses au multistress « température × particules » ne peuvent être extrapolées sans tenir compte de l'écologie des espèces.
Sur le plan mécanistique, de nombreuses études mettent en évidence des effets sublétaux plutôt qu'une mortalité directe, notamment via le stress oxydatif et des perturbations physiologiques. L'exposition aux microplastiques est fréquemment associée à une augmentation des espèces réactives de l'oxygène (ROS), à des modifications de l'activité des enzymes antioxydantes et à des dommages oxydatifs tels que la peroxydation lipidique [8]. Une méta-analyse récente centrée sur les invertébrés d'eau douce montre par ailleurs que l'élévation de la température exacerbe significativement les effets négatifs des microplastiques sur la croissance, la reproduction et les réponses de stress, sans nécessairement accroître la mortalité [9], soulignant l'importance de réponses biologiques non létales et d'interactions dépendantes du contexte thermique.
Invasions biologiques : un cadre privilégié pour tester l'adaptation rapide et les compromis évolutifs
Les invasions biologiques constituent un cadre particulièrement pertinent pour étudier l'évolution de la tolérance aux stress environnementaux. Elles offrent de véritables « expériences naturelles » permettant d'évaluer la rapidité des réponses évolutives face à des pressions nouvelles, tout en révélant les contraintes et les compromis (trade-offs) entre traits, susceptibles de limiter l'adaptation [10]. La comparaison de populations issues des aires d'origine et envahies fournit ainsi un cadre robuste pour tester l'adaptation rapide, les effets fondateurs et de dérive, ainsi que les compromis potentiels entre croissance, reproduction, maintenance et défense.
Au-delà des mécanismes biologiques, la littérature appliquée souligne que l'interface changement climatique-invasions constitue un enjeu opérationnel majeur, mettant en évidence un besoin accru de systèmes intégrés de surveillance et une prise en compte encore insuffisante des scénarios climatiques dans la gestion des espèces aquatiques envahissantes [11,12].
Perspective One Health : vulnérabilité des hôtes, microbiote et risque sanitaire environnemental
Dans une perspective One Health, la vulnérabilité physiologique et immunitaire des hôtes aquatiques constitue un déterminant clé du risque sanitaire environnemental. Les synthèses consacrées aux nano-plastiques indiquent que ces particules peuvent altérer la physiologie cellulaire, accroître la susceptibilité aux maladies et interagir avec des mélanges complexes de stress environnementaux, dont la température [13].
Un second levier concerne la dimension microbienne. Les microplastiques hébergent des communautés spécifiques (« plastisphère »), dont les implications écologiques et sanitaires sont activement débattues, notamment en raison de la présence potentielle de taxons opportunistes et de gènes mobiles [14], ainsi que de leur capacité à faciliter les échanges de microbes entre habitats aquatiques distincts [15].
Pertinence de Physa acuta comme modèle sentinelle du multistress
Le gastéropode d'eau douce Physa acuta constitue un modèle sentinelle particulièrement pertinent en raison de son caractère cosmopolite et souvent envahissant, de sa facilité de maintien en laboratoire et de la disponibilité de traits d'histoire de vie directement informatifs pour la fitness individuelle et la dynamique démographique (survie, croissance, fécondité, âge à la première reproduction). Sa large utilisation en écotoxicologie chronique en fait un modèle robuste pour l'étude des réponses aux stress environnementaux multiples. Des expériences de long terme montrent notamment que l'exposition aux microplastiques peut réduire la locomotion et la reproduction chez P. acuta, tout en révélant une tolérance relative compatible avec son statut d'espèce envahissante [16].
Par ailleurs, des dispositifs de co-exposition (par exemple microplastiques × contaminants chimiques) appliqués à P. acuta illustrent concrètement la faisabilité de designs intégrant des stress multiples et des traits d'histoire de vie [17], une approche directement transférable à des expérimentations croisant température et microplastiques.
- Évaluer les effets combinés du réchauffement climatique et des microplastiques sur la performance biologique.
- Identifier les compromis biologiques induits par le multistress.
- Comparer la tolérance au multistress entre populations d'aires d'origine et envahies.
- Évaluer les coûts évolutifs associés à la tolérance au multistress.
- Relier les stress environnementaux à la vulnérabilité biologique et au risque sanitaire environnemental potentiel.
La thèse reposera sur une approche expérimentale intégrative combinant écologie évolutive, écotoxicologie et physiologie, afin de tester les effets combinés du réchauffement climatique et de la pollution par les microplastiques sur la vulnérabilité biologique d'un hôte aquatique.
1. Les effets de la pollution dépendent-ils de la température ?
Hypothèse H1
La température et la pollution par les microplastiques interagissent de manière non additive (synergie ou antagonisme), de sorte que l'effet des microplastiques sur la valeur sélective (fitness) dépend de la température.
Approche
Des expérimentations factorielles croiseront :
- la température (2 à 3 niveaux simulant des conditions actuelles et des scénarios de réchauffement),
- l'exposition aux microplastiques (absence / présence ou gradient de doses).
Mesures
Survie, croissance, fécondité, âge à la première reproduction.
Analyses
Modèles mixtes généralisés (GLMM) et modèles de survie incluant explicitement l'interaction température × microplastiques, afin de tester la non-additivité des effets.
2. Le multistress amplifie-t-il les trade-offs entre traits d'histoire de vie ?
Hypothèse H2
Sous exposition simultanée à plusieurs stress, les individus réallouent leurs ressources énergétiques, entraînant des compromis accentués entre reproduction, croissance et survie.
Approche
Analyse conjointe des traits d'histoire de vie mesurés sous conditions contrôles et sous multistress, afin d'identifier des relations négatives entre traits indicatrices de compromis biologiques.
Analyses
Analyses multivariées et modèles mixtes évaluant les corrélations et les changements de covariance entre traits selon les conditions environnementales.
3. Les effets du multistress passent-ils par une altération de l'état physiologique et immunitaire basal ?
Hypothèse H3
Le multistress modifie l'état physiologique et immunitaire basal des individus (stress oxydant, immunité innée constitutive), ce qui médie ses effets sur la fitness.
Approche
Mesure de biomarqueurs physiologiques et immunitaires basaux, incluant des indicateurs de stress oxydant et d'activité de l'immunité innée constitutive, et mise en relation avec les performances biologiques individuelles.
Analyses
Analyses de médiation reliant les stress environnementaux, les mécanismes physiologiques et immunitaires, et les composantes de la fitness, afin d'identifier les voies causales sous-jacentes.
4. Les populations envahissantes diffèrent-elles des populations de l'aire d'origine dans leur tolérance au multistress ?
Hypothèse H4
Les populations issues de l'aire envahie présentent des normes de réaction différentes face au multistress, traduisant des processus de tri et/ou d'adaptation associés à l'invasion.
Approche
Comparaison de populations issues de l'aire d'origine et de l'aire envahie, élevées en conditions de jardin commun pendant au moins une génération afin de limiter les effets environnementaux précoces.
Analyses
Analyses de type génotype × environnement (G×E) intégrant l'origine biogéographique, la température et l'exposition aux microplastiques, afin de tester des différences de plasticité et de tolérance au multistress.
5. La tolérance au multistress a-t-elle un coût évolutif ?
Hypothèse H5
Les lignées ou populations plus tolérantes au multistress présentent un coût en conditions environnementales favorables, se traduisant par des performances réduites en absence de stress.
Approche
Comparaison des performances biologiques mesurées en conditions contrôles et sous multistress, et quantification de la tolérance individuelle ou populationnelle.
Analyses
Analyse des relations entre tolérance au multistress et performance de base, afin d'identifier des coûts évolutifs potentiels associés à la tolérance.

Le ou la candidate devra être titulaire d'un master (ou équivalent) en biologie, écologie, biologie de l'évolution, écotoxicologie ou disciplines apparentées.

Les compétences et qualités attendues incluent :

Un intérêt marqué pour l'écologie évolutive, les stress environnementaux et les approches expérimentales.

Des bases solides en biologie des organismes et/ou en écologie des populations.

Une appétence pour le travail expérimental en laboratoire et la manipulation d'organismes aquatiques.

Des compétences, ou un fort intérêt à développer des compétences, en analyses statistiques (modèles mixtes, analyses multivariées).

Une capacité à travailler de manière autonome, avec rigueur scientifique et esprit critique.

De bonnes compétences rédactionnelles en anglais scientifique.

Un intérêt pour les approches interdisciplinaires et les enjeux environnement-santé (One Health) sera apprécié.